具有主动调节冷却能力分布的空间电源系统冷板技术方案

本发明专利技术公开了具有主动调节冷却能力分布的空间电源系统冷板100，包括碳纤维材料层、半导体制冷片(TEC)、微槽道板、温度控制系统、电源系统、单相流体冷却循环系统。碳纤维材料层用于辅助调节冷却能力分布；半导体制冷片夹在两层碳纤维材料中，用于调节冷却能力分布；微槽道板作为基层冷板，用于整体冷板的最终散热，将热量带入单相流体冷却循环系统；温度控制系统控制半导体制冷片工作，调节冷却能力分布；电源系统给半导体制冷片供电；单相流体冷却循环系统将冷板中热流散出，完成微槽道板中的流体回路。该冷板具有主动调节冷却能力分布、控制电池控制单元(PCU)和电池组底部温度、消耗性工质需求少、能提升电源充放电效率等优点。

Cold Plate of Space Power Supply System with Active Cooling Capacity Distribution

【技术实现步骤摘要】
具有主动调节冷却能力分布的空间电源系统冷板
本专利技术涉及一种具有主动调节冷却能力分布的空间电源系统冷板。本专利技术还涉及基于一种空间电源系统冷板的冷却能力分布主动调节方法。
技术介绍
空间站是人类探索太空过程中重要的驻扎地，属于大型长寿命空间研究设施。空间站具有执行天地往返运输任务的能力，在对接载人飞船或货运飞船后，来自地面的考察组可以在空间站内进行天体物理、空间生命科学、对地观测和材料加工等极为广泛的研究工作，得到实验数据并且获得认识宇宙探索太空的重要信息和知识。发展空间站项目，推进空间应用和技术实验，获得具有重大实用价值的成果，是推动我国空间科学与应用跨越发展的机遇。具有特色的空间应用和多领域科学技术实验研究工作的开展离不开空间站的能源供应，项目的进一步拓展也意味着能源需求的日益增长。空间站一般依靠太阳能作为能量供应，但太阳能具有周期性，在进入阴影区时没有光照就无法产生太阳能。因此需要依靠空间站的电源系统进行能源的转化、储存和供应，具有尤为关键的作用。空间站电源系统设计必须确保供电可靠、安全和长寿命，还需具有一定的冗余能力。储能电池一直被认为是通信卫星、国际空间站以及用于深空探本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.具有主动调节冷却能力分布的空间电源系统冷板(100)，其特征在于包括：碳纤维材料层(101)、半导体制冷片(102)、微槽道板(103)、温度控制系统(200)、电源系统(300)和单相流体冷却循环系统(400)，其中：碳纤维材料层(101)用于初次均匀化冷却对象中的电源控制单元向下传递的副热流(Q1)和冷却对象中的电池组向下传递的主热流(Q2)，用于快速导热以初步平均化冷板的横向温差，碳纤维材料板(101)包括第一碳纤维材料层(101A)和第二碳纤维材料层(101B)，半导体制冷片(102)被夹在第一碳纤维材料层(101A)和第二碳纤维材料层(101B)之间，用于控制空间电源系统冷板的纵...

【技术特征摘要】
1.具有主动调节冷却能力分布的空间电源系统冷板(100)，其特征在于包括：碳纤维材料层(101)、半导体制冷片(102)、微槽道板(103)、温度控制系统(200)、电源系统(300)和单相流体冷却循环系统(400)，其中：碳纤维材料层(101)用于初次均匀化冷却对象中的电源控制单元向下传递的副热流(Q1)和冷却对象中的电池组向下传递的主热流(Q2)，用于快速导热以初步平均化冷板的横向温差，碳纤维材料板(101)包括第一碳纤维材料层(101A)和第二碳纤维材料层(101B)，半导体制冷片(102)被夹在第一碳纤维材料层(101A)和第二碳纤维材料层(101B)之间，用于控制空间电源系统冷板的纵向传热的方向和速率，以快速传递纵向大热流，并调节空间电源系统冷板的制冷能力分布，微槽道板(103)被设置在第二碳纤维材料层(101B)下方，作为基层冷板，微槽道板(103)具有微槽道，通过其微槽道内的液体，将热量带入单相流体冷却循环系统，温度控制系统(200)用于控制半导体制冷片的工作，包括：第一组温度传感器(201A)，其被均匀布置在第一碳纤维材料层(101A)的上表面，第二组温度传感器(201B)，其被均匀布置在第二碳纤维材料层(101B)的下表面，控制器(203)，驱动电路(204)，其中：第一组温度传感器(201A)和第二组温度传感器(201B)通过总线各形成信号，该信号连接到温度变送单元(202)，再连接到控制器(203)，控制器(203)连接驱动电路(204)，驱动电路通过总线分别连接到各个半导体制冷片(102)，在控制器(203)中，所述信号中包含温度的平均值和每个测点之间的温度差，电源系统(300)用于保障半导体制冷片(102)的工作，单相流体冷却循环系统(400)包括温度控制阀(401)、散热器(402)、罐(403)、泵(404)，从空间电源系统冷板流出的冷却液通过温度控制阀(401)由散热器(402)把热量释放到太空中，再流回罐(403)和/或直接流回罐(403)，准备由泵(404)驱动进行下一个冷却循环。2.根据权利要求1所述的具有主动调节冷却能力分布的空间电源系统冷板(100)，其特征在于:第一碳纤维材料层(101A)的下表面有多个凹槽，第二碳纤维材料层(101B)的上表面上有相应的多个凹槽，半导体制冷片被固定在凹槽的空间中。3.根据权利要求1所述的具有主动调节冷却能力分布的空间电源系统冷板(100)，其特征在于:所述空间电源系统冷板(100)被安装在电池组(501)底部并用密封圈(506)固定，电池组被设置在隔热包裹的外壳(502)内，以防止外界的热干扰，在电池组(501)上方安装有风扇(505)，用于来驱动强制对流，电池控制单元(507)安装在电池组(501)旁边的冷板上，空间电源系统冷板(100)下方安装又翅片(504)以加大传热面积，冷却液是水。4.根据权利要求1所述的具有主动调节冷却能力分布的空间电源系统冷板(100)，其特征在于:半导体制冷片(102)并联接入电源系统(300)的直流电源(301)，再接入电压表(302)。5.基于一种空间电源系统冷板(100)的冷却能力...

【专利技术属性】
技术研发人员：李运泽，李甜甜，熊凯，李恩辉，翟壮壮，楼媛媛，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11