一种含结构锂电池的一体化航天器舱板制造技术

本发明专利技术公开了一种含结构锂电池的一体化航天器舱板，包括依次相连的舱板上蒙皮、舱板蜂窝芯子和舱板下蒙皮，所述舱板上蒙皮和舱板蜂窝芯子中嵌设有结构锂电池，所述结构锂电池包括呈夹心结构的上盖板、格栅式框架和下盖板，且所述格栅式框架中设有栅格式电池舱，所述栅格式电池舱中安装有多块单体电池，所述格栅式框架和下盖板两者嵌入安装在舱板蜂窝芯子的安装槽中，所述上盖板安装在舱板上蒙皮上且位于舱板上蒙皮的电池开孔外侧。本发明专利技术通过一体化设计达到将航天器舱板和结构锂电池结构有机融合，且能够实现稳固连接，并且使融合后的整体结构刚度和强度得到有效提升。

【技术实现步骤摘要】
一种含结构锂电池的一体化航天器舱板
本专利技术涉及航天器结构系统和电源系统技术，具体涉及一种含结构锂电池的一体化航天器舱板。
技术介绍
航天结构因发射资源限制，需要设计得尽量轻质且体积小。多功能结构锂电池将结构承载、供电-蓄电等多种功能集合到统一个结构体内，可以极大地节省设备冗余重量和体积，提高整体的功能质量比和功能体积比，满足航天器平台设计要求。然而，如申请号为201610307086.1的中国专利文献公开了一种电能与力学环境管理多功能结构，记载了一种传统结构锂电池，未与舱板进行一体化设计，且单体电池需要先组装成为具有保护壳体的电池组，再对电池组进行组装。这种多级组装方式不仅设计复杂度较高，且会引入冗余的电池组保护壳体质量，因此结构性能仍有提升空间。如申请号为201610303836.8的中国专利文献公开了一种用于微小卫星系统的多功能舱壁结构记载了一种多功能结构舱板，直接将电池组嵌入舱板“日”字型内部空间，但没有规范化的基本组集单元，且对被嵌入结构具有过多约束，导致其仅适用于微小卫星，不具备广泛的拓展性。由于不同卫星结构承载和能源系统要求不同，大型卫星舱板的结构尺寸明显往往大于结构锂电池，无法整块替代。但是可以将结构锂电池作为卫星舱板的组成部分，需要通过结构、电路、热传导、磁环境等方面的有机融合，实现两者一体化。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种含结构锂电池的一体化航天器舱板，本专利技术通过一体化设计达到将航天器舱板和结构锂电池结构有机融合，且能够实现稳固连接，并且使融合后的整体结构刚度和强度得到有效提升。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种含结构锂电池的一体化航天器舱板，包括依次相连的舱板上蒙皮、舱板蜂窝芯子和舱板下蒙皮，所述舱板上蒙皮和舱板蜂窝芯子中嵌设有结构锂电池，所述结构锂电池包括呈夹心结构的上盖板、格栅式框架和下盖板，且所述格栅式框架中设有栅格式电池舱，所述栅格式电池舱中安装有多块单体电池，所述格栅式框架和下盖板两者嵌入安装在舱板蜂窝芯子的安装槽中，所述上盖板安装在舱板上蒙皮上且位于舱板上蒙皮的电池开孔外侧。可选地，所述格栅式框架上设有贯穿布置的多个金属预埋件，所述金属预埋件一端与舱板上蒙皮、上盖板通过连接件相连，另一端与下盖板、舱板蜂窝芯子以及舱板下蒙皮预埋为一体。可选地，所述格栅式框架与舱板上蒙皮之间面接触、所述格栅式框架与下盖板之间面接触，且接触面之间粘接固定，所述下盖板、舱板蜂窝芯子以及舱板下蒙皮三者通过热压工艺一体成型。可选地，所述舱板上蒙皮、上盖板之间设有用于对单体电池实现负压防护的预紧调整垫片，所述单体电池上表面设有上硅胶垫、下表面设有下硅胶垫、四周设有填充硅胶垫，所述单体电池分别与上盖板、格栅式框架、下盖板之间过盈配合。可选地，所述预紧调整垫片的厚度hg满足约束条件：上式中，pd为单体电池的电池内部气压，Ad为单体电池的竖直方向投影面积，Ej为预紧调整垫片的材料弹性模量，Aj为预紧调整垫片的竖直方向投影面积，hs为单体电池的上硅胶垫的厚度，hx为单体电池的下硅胶垫的厚度，hd为单体电池的厚度，hq为格栅式框架的高度。可选地，所述上硅橡胶垫、下硅橡胶垫的厚度满足约束条件：上式中，hs为上硅橡胶垫的厚度，hx为下硅橡胶垫的厚度，hk为单体电池的电池仓结构高度，hd为单体电池的厚度，pd为单体电池的电池内部气压，Ad为单体电池的竖直方向投影面积，Ej为上硅橡胶垫、下硅橡胶垫的硅橡胶材料弹性模量，Aj为上硅橡胶垫、下硅橡胶垫的竖直方向投影面积。可选地，所述上盖板的表面上位于单体电池的外侧区域布置有加热片，所述加热片用于在单体电池非工作状态下发热将热量通过预紧调整垫片保持与格栅式框架隔热、从而通过上硅橡胶垫定向传递给单体电池以保持单体电池处于可用状态。可选地，所述上盖板和下盖板采用碳纤维复合材料制成，且所述上盖板和下盖板的外侧表面设有打磨去除绝缘复合材料后露出可导电的碳纤维部位，且该露出可导电的碳纤维部位边沿粘贴由接地导电铜箔，所述接地导电铜箔与舱板上蒙皮电连接导通，且所述接地导电铜箔将舱板上蒙皮、上盖板之间因引入预紧调整垫片产生的间隙密封，所述上盖板和下盖板的内侧表面均设有绝缘材料层，所述单体电池通过绝缘材料层与上盖板、下盖板接触。可选地，所述结构锂电池带有多个热敏电阻，且一个热敏电阻位于结构锂电池的中心点，其余热敏电阻分别设于结构锂电池的中心点四周。此外，本专利技术还提供一种前述的含结构锂电池的一体化航天器舱板的应用方法，将各个加热片按照设于结构锂电池的中心点四周的热敏电阻进行分组为多个加热回路，且在工作状态下针对每一个加热回路的定时控制步骤包括：1)获取位于结构锂电池的中心点温度C0，以及该加热回路对应设于结构锂电池(4)的中心点四周的热敏电阻的检测温度Ci，若检测温度Ci获取失败，则将中心点温度C0作为该检测温度Ci的备份信号；2)若中心点温度C0、检测温度Ci两者任一大于预设的工作温度上限，则关闭该加热回路，本周期结束；否则跳转执行下一步；3)若中心点温度C0、检测温度Ci两者任一小于预设的工作温度小限，则开启该加热回路，本周期结束；否则跳转执行下一步；4)计算中心点温度C0与检测温度Ci之间的温差△Ci，如果温差△Ci大于预设阈值，则控制该加热回路开始加热；如果温差△Ci小于等于预设阈值，则控制该加热回路停止加热，本周期结束。和现有技术相比，本专利技术具有下述优点：本专利技术包括依次相连的舱板上蒙皮、舱板蜂窝芯子和舱板下蒙皮，所述舱板上蒙皮和舱板蜂窝芯子中嵌设有结构锂电池，所述结构锂电池包括呈夹心结构的上盖板、格栅式框架和下盖板，且所述格栅式框架中设有栅格式电池舱，所述栅格式电池舱中安装有多块单体电池，所述格栅式框架和下盖板两者嵌入安装在舱板蜂窝芯子的安装槽中，所述上盖板安装在舱板上蒙皮上且位于舱板上蒙皮的电池开孔外侧，通过一体化设计达到将航天器舱板和结构锂电池结构有机融合，且能够实现稳固连接，并且使融合后的整体结构刚度和强度得到有效提升。附图说明图1为本专利技术实施例的立体分解结构示意图。图2为本专利技术实施例的另一立体分解结构示意图。图3为本专利技术实施例中结构锂电池的立体分解结构示意图。图4为本专利技术实施例中格栅式框架的粘接结构示意图。图5为本专利技术实施例中结构锂电池的安装剖视结构示意图。图6为本专利技术实施例中热敏电阻的分布示意图。图7为本专利技术实施例中的加热回路划分示意图。图8为本专利技术实施例中的加热回路控制原理示意图。具体实施方式如图1、图2和图3所示，本实施例含结构锂电池的一体化航天器舱板包括依次相连的舱板上蒙皮1、舱板蜂窝芯子2和舱板下蒙皮3，舱板上蒙皮1和舱板蜂窝芯子2中嵌设有结构锂电池4，结构锂电池4包括呈夹心结构的上盖板41、格栅式框架42和下盖板43，且格栅式框架42中设有栅格式电池舱，栅格式本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含结构锂电池的一体化航天器舱板，其特征在于，包括依次相连的舱板上蒙皮(1)、舱板蜂窝芯子(2)和舱板下蒙皮(3)，所述舱板上蒙皮(1)和舱板蜂窝芯子(2)中嵌设有结构锂电池(4)，所述结构锂电池(4)包括呈夹心结构的上盖板(41)、格栅式框架(42)和下盖板(43)，且所述格栅式框架(42)中设有栅格式电池舱，所述栅格式电池舱中安装有多块单体电池(44)，所述格栅式框架(42)和下盖板(43)两者嵌入安装在舱板蜂窝芯子(2)的安装槽中，所述上盖板(41)安装在舱板上蒙皮(1)上且位于舱板上蒙皮(1)的电池开孔外侧。/n

【技术特征摘要】
1.一种含结构锂电池的一体化航天器舱板，其特征在于，包括依次相连的舱板上蒙皮(1)、舱板蜂窝芯子(2)和舱板下蒙皮(3)，所述舱板上蒙皮(1)和舱板蜂窝芯子(2)中嵌设有结构锂电池(4)，所述结构锂电池(4)包括呈夹心结构的上盖板(41)、格栅式框架(42)和下盖板(43)，且所述格栅式框架(42)中设有栅格式电池舱，所述栅格式电池舱中安装有多块单体电池(44)，所述格栅式框架(42)和下盖板(43)两者嵌入安装在舱板蜂窝芯子(2)的安装槽中，所述上盖板(41)安装在舱板上蒙皮(1)上且位于舱板上蒙皮(1)的电池开孔外侧。


2.根据权利要求1所述的含结构锂电池的一体化航天器舱板，其特征在于，所述格栅式框架(42)上设有贯穿布置的多个金属预埋件(421)，所述金属预埋件(421)一端与舱板上蒙皮(1)、上盖板(41)通过连接件相连，另一端与下盖板(43)、舱板蜂窝芯子(2)以及舱板下蒙皮(3)预埋为一体。


3.根据权利要求2所述的含结构锂电池的一体化航天器舱板，其特征在于，所述格栅式框架(42)与舱板上蒙皮(1)之间面接触、所述格栅式框架(42)与下盖板(43)之间面接触，且接触面之间粘接固定，所述下盖板(43)、舱板蜂窝芯子(2)以及舱板下蒙皮(3)三者通过热压工艺一体成型。


4.根据权利要求2所述的含结构锂电池的一体化航天器舱板，其特征在于，所述舱板上蒙皮(1)、上盖板(41)之间设有用于对单体电池(44)实现负压防护的预紧调整垫片(411)，所述单体电池(44)上表面设有上硅胶垫(441)、下表面设有下硅胶垫(442)、四周设有填充硅胶垫(443)，所述单体电池(44)分别与上盖板(41)、格栅式框架(42)、下盖板(43)之间过盈配合。


5.根据权利要求4所述的含结构锂电池的一体化航天器舱板，其特征在于，所述预紧调整垫片(411)的厚度hg满足约束条件：



上式中，pd为单体电池(44)的电池内部气压，Ad为单体电池(44)的竖直方向投影面积，Ej为预紧调整垫片(411)的材料弹性模量，Aj为预紧调整垫片(411)的竖直方向投影面积，hs为单体电池(44)的上硅胶垫的厚度，hx为单体电池(44)的下硅胶垫的厚度，hd为单体电池(44)的厚度，hq为格栅式框架(42)的高度。


6.根据权利要求5所述的含结构锂电池的一体化航天器舱板，其特征在于，所述上硅橡胶垫、下硅橡胶垫的厚度满足约束条件：



上式中，hs为上硅橡胶垫的厚度，hx为下硅橡胶垫的厚度，hk为单体电池(44)的...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱仕尧，李东旭，范才智，罗青，王杰，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43