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CN111584969A - 一种空间用电池组及其制作方法 - Google Patents

一种空间用电池组及其制作方法 Download PDF

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CN111584969A CN202010264822.6A CN202010264822A CN111584969A CN 111584969 A CN111584969 A CN 111584969A CN 202010264822 A CN202010264822 A CN 202010264822A CN 111584969 A CN111584969 A CN 111584969A
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Abstract

本发明属于空间用电池组领域，尤其涉及一种空间用电池组及其制作方法，所述空间用电池组包括单体电池，所述单体电池之间通过连接条连接，所述空间用电池组采用卧式套筒结构，所述卧式套筒结构包括卧式套筒，所述卧式套筒套在所述单体电池的中部，每个套筒可以套住多个单体电池，单体电池在套筒内分层排布。本发明提供一种保证电池组在高功率工作时具有良好的温度一致性和散热能力的空间用电池组及其制作方法。

Description

一种空间用电池组及其制作方法
技术领域
本发明属于空间用电池组领域，尤其涉及一种空间用电池组及其制作方法。
背景技术
现有技术和缺陷：
近年来，随着高功率载荷在卫星、空间站、飞船等场合的大量应用，对能满足空间环境应用的高功率二次电源的需求日益迫切。
高功率电池在工作时会产生大量热量，空间环境自身的特点决定这些热量不能采用地面应用中常用的风冷等散热措施，只能采用热辐射和热传导的方式散热。由于热辐射传热速率较慢，因此对高功率电池的散热主要采用热传导的方式。空间应用，以卫星为例，中的热传导主要是通过卫星的舱板将电池组产生的热量传递到卫星散热面并辐射到外太空中。
传统上空间应用的电池组采用套筒式结构。具体而言是将做好绝缘处理的单体电池竖直置于立式套筒结构中，立式套筒结构通过底板与卫星舱板接触从而将单体电池产生的热量传导到舱板。这种立式套筒结构在散热方面存在如下弊端：
1.散热不均匀。这种结构只能对单体电池的一端有较好的散热，单体电池另一端散热较差。这种差异在长期使用中会对电池的均匀一致性产生恶劣影响，严重影响卫星电池组的使用寿命。
2.散热能力差。这种结构只能对电池的端部进行散热，而电池中部往往是电池产生热量最多的位置。此外，因为需要预留单体间连接金属排的位置，在电池组套筒底部需要开槽，这就进一步减小了电池组与卫星舱板的接触面积，进而影响电池组的散热能力。因此，这种立式套筒结构不利于快速将电池组产生的热量传递出去。
解决上述技术问题的难度和意义：
因此，基于这些问题，提供一种保证电池组在高功率工作时具有良好的温度一致性和散热能力的空间用电池组及其制作方法具有重要的现实意义。
发明内容
本发明目的在于为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种保证电池组在高功率工作时具有良好的温度一致性和散热能力的空间用电池组及其制作方法。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：
一种空间用电池组，所述空间用电池组包括单体电池，所述单体电池之间通过连接条连接，所述空间用电池组采用卧式套筒结构，所述卧式套筒结构包括卧式套筒，所述卧式套筒套在所述单体电池的中部，每个套筒可以套住多个单体电池，单体电池在套筒内分层排布。
本发明为解决现有卫星电池组散热不均匀和散热能力差的问题，发明了一种卧式套筒结构，并结合热管的应用，从而可以使得卫星电池组具有良好的温度一致性和良好的散热能力。
本发明所述的卧式套筒结合热管的结构可以实现空间用高功率电池组的快速散热能力，同时保证电池组内部温度均匀。
通过采用本发明所述的卧式套筒结合热管的结构，套筒内壁与单体电池中部直接接触，可以快速将电池内部产生的热量传递到电池组外部。热管在套筒的实体部分内部贯穿，可以将上层电池产生的热量快速传导到电池组下层，继而通过电池组与卫星舱板的接触面传导到电池组外部，减小了电池组内高层与底层电池和卫星舱板距离不同造成的温度差。
本发明还可以采用以下技术方案：
在上述的空间用电池组中，进一步的，所述电池组卧式套筒中集成有热管，所述卧式套筒内预留导热孔，所述热管插入至导热孔内。
通过设有热管，加强套筒内部的温度一致性。
在上述的空间用电池组中，进一步的，所述卧式套筒和热管之间涂抹导热硅胶，所述卧式套筒和单体电池之间涂抹导热硅胶。
在热管和导热孔内壁涂抹导热硅胶保证热管外壁和导热孔内壁的良好接触，硅胶固化后也起到固定单体电池和热管的作用。
一种空间用电池组的制作方法，所述空间用电池组的制作方法包括以下步骤：
步骤一：将热管表面涂抹导热硅胶；
步骤二：将热管插入套筒预留的导热孔中；
步骤三：固化6小时以上；
步骤四：将单体电池外部包裹耐空间辐照的绝缘薄膜进行绝缘处理；
步骤五：在电池中部和套筒内壁涂抹导热硅胶，将单体电池置于套筒中；
步骤六：固化24小时；
步骤七：连接单体电池间串、并联金属排；并用耐空间辐照的绝缘薄膜缠绕包裹金属排。
综上所述，本发明具有以下优点和积极效果：
1、本发明为解决现有卫星电池组散热不均匀和散热能力差的问题，发明了一种卧式套筒结构，并结合热管的应用，从而可以使得卫星电池组具有良好的温度一致性和良好的散热能力。
2、本发明的卧式套筒结合热管的结构可以实现空间用高功率电池组的快速散热能力，同时保证电池组内部温度均匀。
3、本发明通过采用卧式套筒结合热管的结构，套筒内壁与单体电池中部直接接触，可以快速将电池内部产生的热量传递到电池组外部。热管在套筒的实体部分内部贯穿，可以将上层电池产生的热量快速传导到电池组下层，继而通过电池组与卫星舱板的接触面传导到电池组外部，减小了电池组内高层与底层电池和卫星舱板距离不同造成的温度差。
附图说明
以下将结合附图和实施例来对本发明的技术方案作进一步的详细描述，但是应当知道，这些附图仅是为解释目的而设计的，因此不作为本发明范围的限定。此外，除非特别指出，这些附图仅意在概念性地说明此处描述的结构构造，而不必要依比例进行绘制。
图1为目前公知技术中的立式套筒结构示意图；
图2为目前公知技术中的立式套筒底部结构示意图；
图3为本发明卧式套筒并结合热管结构示意图；
图4为实施例一的示意图。
图中：
1.连接条；2.单体电池；3.立式套筒；4.热管；5.卫星舱板；6.卧式套筒。
具体实施方式
首先，需要说明的是，以下将以示例方式来具体说明本发明的空间用电池组及其制作方法的具体结构、特点和优点等，然而所有的描述仅是用来进行说明的，而不应将其理解为对本发明形成任何限制。此外，在本文所提及各实施例中予以描述或隐含的任意单个技术特征，或者被显示或隐含在各附图中的任意单个技术特征，仍然可在这些技术特征(或其等同物)之间继续进行任意组合或删减，从而获得可能未在本文中直接提及的本发明的更多其他实施例。另外，为了简化图面起见，相同或相类似的技术特征在同一附图中可能仅在一处进行标示。
将理解，当据称将部件“连接”到另一个部件时，它可以直接连接到另一个部件或可以存在中间部件。相反，当据称将部件“直接连接”到另一个部件时，则表示不存在中间部件。
图1给出了目前公知技术中的立式套筒结构示意图，并且通过图2示出了目前公知技术中的立式套筒底部结构示意图，并且通过图3示出了本发明卧式套筒并结合热管结构示意图，并且通过图4示出了实施例一的示意图，下面就结合图1至图4具体说明本发明。
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
实施例一：
一种空间用电池组，所述空间用电池组包括单体电池2，所述单体电池之间通过连接条1连接，所述空间用电池组采用卧式套筒结构，所述卧式套筒结构包括卧式套筒6，所述卧式套筒套在所述单体电池的中部，每个套筒可以套住多个单体电池，单体电池在套筒内分层排布。
本发明为解决现有卫星电池组散热不均匀和散热能力差的问题，发明了一种卧式套筒结构，并结合热管的应用，从而可以使得卫星电池组具有良好的温度一致性和良好的散热能力。
本发明所述的卧式套筒结合热管的结构可以实现空间用高功率电池组的快速散热能力，同时保证电池组内部温度均匀。
通过采用本发明所述的卧式套筒结合热管的结构，套筒内壁与单体电池中部直接接触，可以快速将电池内部产生的热量传递到电池组外部。热管在套筒的实体部分内部贯穿，可以将上层电池产生的热量快速传导到电池组下层，继而通过电池组与卫星舱板5的接触面传导到电池组外部，减小了电池组内高层与底层电池和卫星舱板距离不同造成的温度差。
更进一步来讲，还可以在本发明中考虑，所述电池组卧式套筒中集成有热管4，所述卧式套筒内预留导热孔，所述热管插入至导热孔内。
通过设有热管，加强套筒内部的温度一致性。
需要指出的是，所述卧式套筒和热管之间涂抹导热硅胶，所述卧式套筒和单体电池之间涂抹导热硅胶。
在热管和导热孔内壁涂抹导热硅胶保证热管外壁和导热孔内壁的良好接触，硅胶固化后也起到固定单体电池和热管的作用。
一种空间用电池组的制作方法，所述空间用电池组的制作方法包括以下步骤：
步骤一：将热管表面涂抹导热硅胶；
步骤二：将热管插入套筒预留的导热孔中；
步骤三：固化24小时；
步骤四：将单体电池外部包裹耐空间辐照的绝缘薄膜进行绝缘处理；
步骤五：在电池中部和套筒内壁涂抹导热硅胶，将单体电池置于套筒中；
步骤六：固化24小时；
步骤七：连接单体电池间串、并联金属排；并用耐空间辐照的绝缘薄膜缠绕包裹金属排。
采用图1所示的立式套筒结构和图3所示的卧式套筒结构分别装配两组电池组，单体电池都采用5Ah空间用超高功率锂离子电池。两个电池组内部各有8只单体电池串联。采用卧式套筒结构的电池组热管内的工质为水。在初始环境温度都为20℃的真空环境下，采用200A分别对两个电池组进行放电。放电期间及放电后测量电池组单体电池温度。对比如表1所示。可见采用卧式套筒结构在电池组最高温升方面比立式套筒3低5℃，说明卧式套筒结构可以有效降低电池组的温度。卧式套筒结构电池组最高温度出现时间比立式套筒结构电池组早30s，说明卧式套筒结构散热速度比立式套筒散热速度快很多。卧式套筒结构电池组内单体间的做大温度差与立式套筒结构电池组相当，说明不会出现因为卧式套筒采用了分层结构导致上层单体电池热量难以散出的情况。
表1不同结构电池组温度对比
项目 立式套筒结构电池组 卧式套筒结构电池组
电池组最高温升(℃) 20 15
电池组最高温度出现时间 放电结束后1分钟 放电结束后30秒
单体电池间最大温度差(℃) 3.5 3.0
综上所述，本发明可提供一种保证电池组在高功率工作时具有良好的温度一致性和散热能力的空间用电池组及其制作方法。
以上实施例对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (4)

1.一种空间用电池组，所述空间用电池组包括单体电池，所述单体电池之间通过连接条连接，其特征在于：所述空间用电池组采用卧式套筒结构，所述卧式套筒结构包括卧式套筒，所述卧式套筒套在所述单体电池的中部，每个套筒可以套住多个单体电池，单体电池在套筒内分层排布。
2.根据权利要求1所述的空间用电池组，其特征在于：所述电池组卧式套筒中集成有热管，所述卧式套筒内预留导热孔，所述热管插入至导热孔内。
3.根据权利要求2所述的空间用电池组，其特征在于：所述卧式套筒和热管之间涂抹导热硅胶，所述卧式套筒和单体电池之间涂抹导热硅胶。
4.一种空间用电池组的制作方法，其特征在于：所述空间用电池组的制作方法包括以下步骤：
步骤一：将热管表面涂抹导热硅胶；
步骤二：将热管插入套筒预留的导热孔中；
步骤三：固化6小时以上；
步骤四：将单体电池外部包裹耐空间辐照的绝缘薄膜进行绝缘处理；
步骤五：在电池中部和套筒内壁涂抹导热硅胶，将单体电池置于套筒中；
步骤六：固化24小时；
步骤七：连接单体电池间串、并联金属排；并用耐空间辐照的绝缘薄膜缠绕包裹金属排。
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