[发明专利]一种空间用高功率设备热管理装置

说明书

一种空间用高功率设备热管理装置，包括热电模块、控制器、温度传感器、相变模块、绝热板以及热沉。所述热电模块利用帕尔贴效应实现冷端制冷，热端制热。所述热电模块一端与高功率设备通过高导热材料实现热传导，所述相变模块通过高导热材料与热电模块另一端连通，所述相变模块包含相变模块上盖板、相变模块腔体、相变模块栅格、相变材料以及隔热材料，所述相变材料存储于相变模块栅格中，所述相变模块底部通过高导热材料与热沉相连，所述热沉为平板结构，所述控制器包含电源模块、温度采集模块、热电驱动模块。该发明具有结构简单，调节灵活，适用范围广等优点，可以广泛应用于空间用高功率载荷的温度控制。

技术领域

本发明涉及一种适用于航天器的高功率设备热管理装置，更特别地说是一种基于热电制冷/制热与相变蓄热相结合的高功率设备热管理装置。

背景技术

随着空间应用技术的不断发展，航天器经历微型化、快速化、高度集成化的发展趋势，如高功率激光通信、微小卫星中继通信以及空间碎片清除等先进的空间应用系统，导致空间电子设备的散热量、热流密度迅速攀升，对热控技术提出了新的挑战。目前应用较为广泛是采用流体回路系统进行高功率设备的散热，但是流体回路系统存在结构复杂，重量较大，响应延迟，密封性要求高等缺陷，在重量方面不占优势，限制了航天器的微型化应用；不能实现快速冷却和加热，限制了对机动性要求较高的空间应用系统的发展。

在公开号CN107634441A，公开日2018年1月26日中介绍了一种用于高功率光纤激光器的相变蓄冷热管理系统，包括：相变材料存储箱、相变材料、可控阀、冷媒水泵和控制器，所述相变材料放置于相变材料存储箱内，所述相变材料的熔点低于激光器的工作温度，所述相变材料存储箱内填充有液体冷媒；所述相变材料存储箱通过管路与可控阀、冷媒水泵相连通，在控制器的控制下，通过冷媒水泵的驱动将液体冷媒经管路送至激光器完成冷却。流体回路系统存在结构复杂，重量较大，响应延迟，密封性要求高等缺陷，，对加工工艺要求较高。且如果需要加热，需要额外一套加热设备才能实现，在空间中载荷空间极其受限的条件下，适用性受限较大。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种结构简单、响应快速以及调节灵活的空间用高功率设备热管理装置。

本发明的技术解决方案是：

一种空间用高功率设备热管理装置，包括：绝热板、热电模块、相变模块、热沉、温度传感器、控制器；

所述绝热板上设有热电模块安装孔，热电模块设置在所述热电模块安装孔中，且热电模块的上表面与绝热板的上表面齐平，紧贴在需要热管理设备的下方；热电模块的下表面与绝热板的下表面齐平，紧贴在相变模块上与之导热接触；绝热板与需要热管理设备隔热安装，相变模块与绝热板隔热安装；相变模块用于存储热量，对热电模块热端的温度进行缓冲；用于热量排散的热沉安装在相变模块下方且与相变模块导热接触；

一个或多个温度传感器设置在需要热管理设备的下方，控制器接收温度传感器所采集到的需要热管理设备的温度信号，并为热电模块提供驱动电压，控制热电模块工作电流的大小和方向。

进一步的，绝热板上的热电模块安装孔呈矩阵式分布，相邻热电模块安装孔之间的距离相同。

进一步的，所述相变模块包括上盖板、腔体、栅格、相变材料以及隔热材料；

腔体底部封闭，上端敞开，其中设置有栅格，相变材料填充于栅格中，上盖板安装于腔体的上部，将腔体封闭，封闭后的腔体外部包覆有隔热材料。

进一步的，所述控制器包括电源模块、温度采集模块和热电驱动模块；

电源模块用于给温度采集模块和热电驱动模块供电，温度采集模块用于接收温度传感器采集到的需要热管理设备的实时温度，并提供给热电驱动模块，热电驱动模块根据实时温度与设定温度，动态调节热电模块的工作电流大小及方向，从而实现热电模块热端和冷端的温度调节以及切换。