一種應用于雙單元立方星的蓄電池組的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種應用于雙單元立方星的蓄電池組，電路開關和通信電連接器固連在PCB基板上，在PCB基板上平行設置四個定位槽，相鄰的兩個定位槽之間的PCB基板上間隔設置溫度傳感器，鋰電池固定在定位槽中，鋰電池的側壁兩端分別設有蓋板，電熱絲依次均勻纏繞在四個鋰電池側壁上，兩個銀質導電帶一端連接在同一組的兩個鋰電池的正極端面，另一端通過PCB基板連接到通信電連接器的電源正極，兩個鋰電池的負極與導電條連接；另外兩個銀質導電帶一端連接另一組的兩個鋰電池的負極端面，其另一端通過PCB基板連接到電路開關的GND端，所述兩個鋰電池的正極與導電條連接；加熱供電連接器固連在PCB基板上，電熱絲的兩端與加熱供電連接器連接。本發(fā)明具有結構緊湊，能量密度高，溫控性能優(yōu)良等優(yōu)點。
【專利說明】
一種應用于雙單元立方星的蓄電池組
技術領域
[0001]本發(fā)明屬于立方星電源分系統(tǒng)領域，特別是一種應用于雙單元立方星的蓄電池組。
【背景技術】
[0002]近些年，伴隨著通信、光電元件、材料、傳感器、應用流體等科技的快速發(fā)展，立方星技術發(fā)展顯著加速，利用立方星進行通信和對地遙測等成為可能。低廉的成本促使了世界范圍內立方星研制計劃的涌現(xiàn)。
[0003]電源分系統(tǒng)是立方星非常重要的分系統(tǒng)，包括電源控制器，蓄電池組和太陽能電池陣。它為立方星提供所需的工作能源，其中蓄電池組作為唯一的儲能設備，擔負著立方星入軌前以及入軌后處于地影期整星的能量來源。由此可見，蓄電池組在立方星中占有至關重要的地位。
[0004]立方星由于體積小、重量輕，相應的電源系統(tǒng)應具有較大的能量密度。傳統(tǒng)的立方星電池組多采用鎳氫電池或鎘鎳電池。對于相同的能量存儲，鋰離子電池組的質量只有鎳氫電池的40%，體積只有30%左右，而且鋰離子電池的充電效率可以達到90%?95%，而鎳氫電池或鎘鎳電池的能量效率只有80%左右，采用鋰離子電池組可以提高10%?15%的太陽電池陣能量利用率，是立方星蓄電池組的理想選擇。
[0005]立方星由于體積小，內部空間狹窄，而且在太空中所處環(huán)境惡劣，溫度變化劇烈，因此針對立方星的蓄電池組的設計難點在于結構的緊湊與溫控措施的實現(xiàn)。
[0006]目前國外也有立方星蓄電池組的設計。如由瑞士多所大學共同研制的SwissCube一單元立方星，采用了小型聚合物鋰離子電池作為儲能裝置，但其壽命較短，容量較低，不能適應大電流充放電，無法滿足雙單元立方星對于高容量，大電流，高可靠性的需求;而且其溫控范圍為-3°C~2°C，未能實現(xiàn)(TC以上的溫控調節(jié)，對于鋰電池的性能及壽命都有一定的損害。

【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種應用于雙單元立方星的蓄電池組，具有結構緊湊，能量密度高，溫控性能優(yōu)良的特點，解決了雙單元立方星蓄電池模塊對于高能量密度，高可靠性以及結構小型化的需求。
[0008]實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術解決方案為:一種應用于雙單元立方星的蓄電池組，包括加熱供電連接器、電熱絲、電路開關、通信電連接器、PCB基板、導電條、兩個蓋板、兩個溫度傳感器、四個鋰電池和四個銀質導電帶；電路開關和通信電連接器固連在PCB基板上，在PCB基板上平行設置四個定位槽，相鄰的兩個定位槽之間的PCB基板上間隔設置溫度傳感器，鋰電池固定在定位槽中，四個鋰電池中相鄰兩個為一組，分為兩組，同一組的兩個鋰電池電極放置方向相同，兩組鋰電池的電極放置方向相反，使得同一組的兩個鋰電池并聯(lián);鋰電池的側壁兩端分別設有蓋板，通過蓋板將四個鋰電池固定在PCB基板上；電熱絲依次均勻纏繞在四個鋰電池側壁上，兩個銀質導電帶一端連接在同一組的兩個鋰電池的正極端面，另一端通過通孔焊盤嵌于PCB基板，并通過PCB基板連接到通信電連接器的電源正極，兩個鋰電池的負極與導電條連接;另外兩個銀質導電帶一端連接另一組的兩個鋰電池的負極端面，其另一端通過通孔焊盤嵌于PCB基板，通過PCB基板連接到電路開關的GND端，所述兩個鋰電池的正極與導電條連接;加熱供電連接器固連在PCB基板上，電熱絲的兩端與加熱供電連接器連接，導電條使得兩組鋰電池之間串聯(lián)。
[0009]所述定位槽包括第一長條形通槽、第二長條形通槽和第三長條形通槽，第一長條形通槽和第三長條形通槽結構和尺寸相同，設置在第二長條形通槽的兩端，第二長條形通槽的寬度大于第一長條形通槽的寬度，鋰電池上纏繞的電熱絲位于第二長條形通槽內。
[0010]所述鋰電池采用18650鋰電池，單節(jié)標稱電壓3.7V，標稱容量2600mAh，正常循環(huán)1000次以上。
[0011 ]所述電熱絲的兩端位于纏繞起始點的鋰電池的外側。
[0012]所述電熱絲采用鐵氟龍材質。
[0013]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，其顯著優(yōu)點:
(I)本發(fā)明結構緊湊，所占空間小，同時滿足高容量和大電流設計需求。
[0014](2)本發(fā)明的完整性好，整體抗振動抗沖擊能力強，保證電源系統(tǒng)正常工作。
[0015](3)本發(fā)明的溫控電路簡單小巧，溫度傳感器實現(xiàn)了對蓄電池組溫度的實時監(jiān)測，并與星務計算機進行通信，低溫狀態(tài)控制溫控開關導通，電熱絲通電可實現(xiàn)對電池組的快速加熱。
[0016](4)本發(fā)明的研制成本低，所用器件均為市面上常見的商用器件，研制周期短，成本降低。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明應用于雙單元立方星的蓄電池組的立體結構正面示意圖。
[0018]圖2是本發(fā)明應用于雙單元立方星的蓄電池組的立體結構背面示意圖。
[0019]圖3是本發(fā)明應用于雙單元立方星的蓄電池組的溫控電路原理圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細描述。
[0021]結合圖1?圖2，一種應用于雙單元立方星的蓄電池組，包括加熱供電連接器1、電熱絲3、電路開關6、通信電連接器7、PCB基板、導電條11、兩個蓋板2、兩個溫度傳感器10、四個鋰電池4、四個銀質導電帶5。電路開關6和通信電連接器7固連在PCB基板上，在PCB基板上平行設置四個定位槽8，相鄰的兩個定位槽8之間的PCB基板上間隔設置溫度傳感器10，鋰電池4固定在定位槽8中，四個鋰電池4中相鄰兩個為一組，分為兩組，同一組的兩個鋰電池4電極放置方向相同，兩組鋰電池的電極放置方向相反，使得同一組的兩個鋰電池4并聯(lián)。鋰電池4的側壁兩端分別設有蓋板2，通過蓋板2將四個鋰電池4固定在PCB基板上。電熱絲3依次均勻纏繞在四個鋰電池側壁上，兩個銀質導電帶5—端連接在同一組的兩個鋰電池4的正極端面，另一端通過通孔焊盤9嵌于PCB基板，并通過PCB基板連接到通信電連接器7的電源正極，兩個鋰電池4的負極與導電條11連接;另外兩個銀質導電帶5—端連接另一組的兩個鋰電池4的負極端面，其另一端通過通孔焊盤9嵌于PCB基板，通過PCB基板連接到電路開關6的GND端，所述兩個鋰電池4的正極與導電條11連接。加熱供電連接器I固連在PCB基板上，電熱絲3的兩端與加熱供電連接器I連接。加熱供電連接器I外接5V電壓輸入。導電條11使得兩組鋰電池4之間串聯(lián)。
[0022]所述定位槽8包括第一長條形通槽、第二長條形通槽和第三長條形通槽，第一長條形通槽和第三長條形通槽結構和尺寸相同，設置在第二長條形通槽的兩端，第二長條形通槽的寬度大于第一長條形通槽的寬度，鋰電池4上纏繞的電熱絲3位于第二長條形通槽內。
[0023]所述鋰電池4采用18650鋰電池，所述18650鋰電池單節(jié)標稱電壓3.7V，標稱容量2600mAh，正常循環(huán)1000次以上。
[0024]所述電熱絲3的兩端位于纏繞起始點的鋰電池4的外側。
[0025]所述電熱絲3采用鐵氟龍材質，總電阻20歐姆左右。
[0026]所述通信電連接器7外接立方星其他模塊系統(tǒng)，實現(xiàn)能量傳遞和信號互換。
[0027]實施例:
結合圖1?圖3，一種應用于雙單元立方星的蓄電池組，包括加熱供電連接器1、電熱絲3、電路開關6、通信電連接器7、PCB基板、導電條11、兩個蓋板2、兩個溫度傳感器10、四個鋰電池4、四個銀質導電帶5。電路開關6和通信電連接器7焊接在PCB基板底部，在PCB基板上平行設置四個定位槽8，相鄰的兩個定位槽8之間的PCB基板上間隔設置溫度傳感器10，鋰電池4固定在定位槽8中，四個鋰電池4中相鄰兩個為一組，分為兩組，同一組的兩個鋰電池4電極放置方向相同，兩組鋰電池的電極放置方向相反。溫度傳感器10位于相鄰的兩個鋰電池4之間。鋰電池4的側壁兩端分別設有蓋板2，蓋板2通過螺釘與在PCB基板固連，從而將四個鋰電池4固定在PCB基板的定位槽8中。電熱絲3從位于邊緣的鋰電池4上依次均勻纏繞在四個鋰電池4側壁上，纏繞端再繞回纏繞起始點的鋰電池4的外側。四個通孔焊盤9間隔分布在PCB基板底部，且位于電路開關6和通信電連接器7的上方，兩個銀質導電帶5—端連接在同一組的兩個鋰電池4的正極端面，另一端通過通孔焊盤9嵌于PCB基板，并通過PCB基板連接到通信電連接器7的電源正極，兩個鋰電池4的負極與導電條11連接;另外兩個銀質導電帶5—端連接另一組的兩個鋰電池4的負極端面，其另一端通過通孔焊盤9嵌于PCB基板，通過PCB基板連接到電路開關6的GND端，所述兩個鋰電池4的正極與導電條11連接。加熱供電連接器I固連在PCB基板頂部，加熱供電連接器I采用雙點雙線的方式與電熱絲3的兩端連接。加熱供電連接器I外接5V電壓輸入。
[0028]所述定位槽8包括第一長條形通槽、第二長條形通槽和第三長條形通槽，第一長條形通槽和第三長條形通槽結構和尺寸相同，設置在第二長條形通槽的兩端，第二長條形通槽的寬度大于第一長條形通槽的寬度，鋰電池4上纏繞的電熱絲3位于第二長條形通槽內。
[0029]所述鋰電池4采用18650鋰電池。
[0030]工作流程:
結合圖3，加熱供電連接器1(P3)外接5V電壓輸入，兩個溫度傳感器10將采集到的鋰電池4的溫度轉換為模擬信號Tl和T2，經(jīng)由通信電連接器7(P2)傳入星務計算機，由星務計算機將模擬信號轉換成實時溫度值，若判斷當前溫度低于下限值((TC)，則星務計算機輸出高電平信號HS，經(jīng)由通信電連接器7傳入N-MOS管(Q2)JiN_M0S管導通，引起P-MOS管也導通(QI )，加熱供電連接器I輸入的電壓經(jīng)由P-MOS管的輸出端HEAT接入電熱絲3，使電熱絲3通電加熱鋰電池4，實現(xiàn)對鋰電池4的溫度調節(jié)。
[0031]第一電阻Rl(10K)并聯(lián)在Ql的S極與G極之間，提供偏置電壓同時瀉放靜電；第五電阻R5(100K)并聯(lián)在Q2的S極與G極之間，提供偏置電壓同時瀉放靜電。
【主權項】
1.一種應用于雙單元立方星的蓄電池組，其特征在于:包括加熱供電連接器(1)、電熱絲(3)、電路開關(6)、通信電連接器(7)、PCB基板、導電條(11)、兩個蓋板(2)、兩個溫度傳感器(10)、四個鋰電池(4)和四個銀質導電帶(5);電路開關(6)和通信電連接器(7)固連在PCB基板上，在PCB基板上平行設置四個定位槽(8)，相鄰的兩個定位槽(8)之間的PCB基板上間隔設置溫度傳感器(10)，鋰電池(4)固定在定位槽(8)中，四個鋰電池(4)中相鄰兩個為一組，分為兩組，同一組的兩個鋰電池(4)電極放置方向相同，兩組鋰電池的電極放置方向相反，使得同一組的兩個鋰電池(4)并聯(lián);鋰電池(4)的側壁兩端分別設有蓋板(2)，通過蓋板(2)將四個鋰電池(4)固定在PCB基板上；電熱絲(3)依次均勻纏繞在四個鋰電池側壁上，兩個銀質導電帶(5)—端連接在同一組的兩個鋰電池(4)的正極端面，另一端通過通孔焊盤(9)嵌于PCB基板，并通過PCB基板連接到通信電連接器(7)的電源正極，兩個鋰電池(4)的負極與導電條(11)連接;另外兩個銀質導電帶(5)—端連接另一組的兩個鋰電池(4)的負極端面，其另一端通過通孔焊盤(9)嵌于PCB基板，通過PCB基板連接到電路開關(6)的GND端，所述兩個鋰電池(4)的正極與導電條(11)連接;加熱供電連接器(I)固連在PCB基板上，電熱絲(3)的兩端與加熱供電連接器(I)連接，導電條(11)使得兩組鋰電池(4)之間串聯(lián)。2.根據(jù)權利要求1所述的應用于雙單元立方星的蓄電池組，其特征在于:所述定位槽(8)包括第一長條形通槽、第二長條形通槽和第三長條形通槽，第一長條形通槽和第三長條形通槽結構和尺寸相同，設置在第二長條形通槽的兩端，第二長條形通槽的寬度大于第一長條形通槽的寬度，鋰電池(4)上纏繞的電熱絲(3)位于第二長條形通槽內。3.根據(jù)權利要求1所述的應用于雙單元立方星的蓄電池組，其特征在于:所述鋰電池(4)采用18650鋰電池，單節(jié)標稱電壓3.7V，標稱容量2600mAh，正常循環(huán)1000次以上。4.根據(jù)權利要求1所述的應用于雙單元立方星的蓄電池組，其特征在于:所述電熱絲(3)的兩端位于纏繞起始點的鋰電池(4)的外側。5.根據(jù)權利要求1所述的應用于雙單元立方星的蓄電池組，其特征在于:所述電熱絲(3)采用鐵氟龍材質。
【文檔編號】H01M2/10GK106025143SQ201610627956
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年8月3日
【發(fā)明人】馬海寧, 張翔, 王忠強, 莫乾坤, 于永軍, 張曉華, 廖文和, 黃雨晨
【申請人】南京理工大學