[发明专利]一种高能量重量比、低成本的传媒微纳卫星电源系统

说明书

本发明公开了一种高能量重量比、低成本的传媒微纳卫星电源系统，包括太阳电池阵、锂离子蓄电池组及电源控制器，太阳电池阵采用石墨烯薄膜太阳电池，石墨烯薄膜贴敷于聚亚酰胺薄板上，锂离子蓄电池组的蓄电池内部加装安全阀，电源控制器包含太阳电池阵分流调节单元、蓄电池组控制电路、遥测遥控单元、配电单元、滤波电路、和电源下位机，针对功耗大微纳卫星尤其是10‑20kg的卫星电源系统造价高、质量大的情况，通过使用新型太阳电池和锂离子电池后，采用高效可靠的电源控制器实现卫星降本减重的设计，相比传统砷化镓太阳电池，在产生同等能量的情况下，其重量减轻20％，成本降低15％，电源控制器采用稳定可靠的能源管理技术，保证卫星用电安全可靠。

技术领域

本发明涉及卫星通讯领域，具体为一种高能量重量比、低成本的传媒微纳卫星电源系统。

背景技术

“传媒”是抽象名词，指信息传播媒介(通信、数媒、广播、电视、电影、出版、广告、新闻、网络、文化产业、新媒体等)，随着科技的发展，卫星传媒已成为信息传递领域十分重要的部分。电源系统是卫星重要的分系统，用于为整星的其它分系统和有效载荷供电。电源系统主要包括星内的电源控制器和蓄电池组，星外的太阳电池阵。电源系统的重量一般占到整星30％左右、造价占整星15％，为了达到微纳卫星重量轻、成本低的设计要求，减小电源系统的重量，降低其制造成本是实现微纳降本减重设计的关键因素之一。目前国内卫星太阳电池阵基本采用三结砷化镓，锂离子电池基本采用18650电芯，它们自身的材料的性能决定了它们无法满足卫星电源系统减重和降本的要求。

国内目前已发射的微纳卫星电源系统太阳电池阵主要采用三结砷化镓电池片，电池阵的结构普遍为刚性平板式结构，这种结构的太阳电池阵因为基板自身的重量已经很重，三结砷化镓自身的重量及三结砷化镓保护玻璃片的重量使得整个太阳电池阵的重量成为制约电源系统减重设计的影响因素之一。此外，三结砷化镓成本较高，电池片制造筛选工艺复杂，使得整个太阳电池阵的制造成本居高不下。

现有的锂离子蓄电池组普遍采用18650电芯，采用先恒流后恒压的充电方式，相比其他的锂离子电池，在同等重量的情况下，18650电芯的容量和稳态输出电压均偏低，而先恒流再恒压的充电方式因为在充电初期限制蓄电池的充电电流，不能达到在有限的时间内尽快将蓄电池组充满的目的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高能量重量比、低成本的传媒微纳卫星电源系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高能量重量比、低成本的传媒微纳卫星电源系统，包括太阳电池阵、锂离子蓄电池组及电源控制器，其中：

所述太阳电池阵采用石墨烯薄膜太阳电池，石墨烯薄膜贴敷于聚亚酰胺薄板上，卫星发射前所述太阳电池阵收于卫星本体上，用以在光照期为卫星提供能量；

所述锂离子蓄电池组的蓄电池内部加装安全阀；

所述电源控制器包含太阳电池阵分流调节单元、蓄电池组控制电路、遥测遥控单元、配电单元、滤波电路、和电源下位机，其中：

所述分流调节单元直接并在太阳电池阵两端，根据卫星用电功耗，将所述太阳电池阵分为4个分阵，每个分阵对应一个分流调节电路，4个分流调节电路之间互为备份，将所述太阳电池阵所产生的电能部分或完全分流；

所述蓄电池组控制电路包含充放电控制电路、均衡控制电路和过放保护电路，其中：

所述充放电控制电路按照卫星的用电逻辑控制锂离子蓄电池组充放电的开启和关闭；

所述均衡控制电路在锂离子蓄电池组最高单体电池电压与最低单体电压压差达到设定值时，均衡指令将接通蓄电池单体电压较高的单体均衡电路，减小其充电电流，从而降低该蓄电池单体充电电压的上升速度，达到单体电池间均衡；