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WO2000010207A1 - Flexibler, faltbarer solargenerator für raumflugkörper - Google Patents

Flexibler, faltbarer solargenerator für raumflugkörper Download PDF

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WO2000010207A1
WO2000010207A1 PCT/DE1999/002278 DE9902278W WO0010207A1 WO 2000010207 A1 WO2000010207 A1 WO 2000010207A1 DE 9902278 W DE9902278 W DE 9902278W WO 0010207 A1 WO0010207 A1 WO 0010207A1
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WO
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array
solar cells
solar
electrical
blankets
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/DE1999/002278
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
René Meurer
Gunter Küchler
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Airbus DS GmbH
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
DaimlerChrysler AG
Astrium GmbH
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Publication date
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Priority to EP99948681A priority patent/EP1110246A1/de
Priority to JP2000565571A priority patent/JP2002522926A/ja
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Ceased legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
    • B64G1/00—Cosmonautic vehicles
    • B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
    • B64G1/42—Arrangements or adaptations of power supply systems
    • B64G1/44—Arrangements or adaptations of power supply systems using radiation, e.g. deployable solar arrays
    • B64G1/443—Photovoltaic cell arrays
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
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    • B64G1/00—Cosmonautic vehicles
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    • B64G1/222—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles for deploying structures between a stowed and deployed state
    • B64G1/2221—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles for deploying structures between a stowed and deployed state characterised by the manner of deployment
    • B64G1/2222—Folding
    • B64G1/2224—Folding about multiple axes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
    • B64G1/42—Arrangements or adaptations of power supply systems
    • B64G1/428—Power distribution and management
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S136/00—Batteries: thermoelectric and photoelectric
    • Y10S136/291—Applications
    • Y10S136/292—Space - satellite

Definitions

  • the invention relates to a flexible, foldable solar generator for spacecraft according to the preamble of claim 1
  • Such solar generators are designed as large and light support structures, which preferably only consist of flexible, harmonica-like, folded film substrates and are spread over a large area in the orbit by means of telescopic mechanisms
  • the individual, large-area modular carrier film sections of the solar generator are equipped with an electrical current track system, which is suitable for the individual sections with each other in a simple and for to connect the space travel qualified way.
  • the electrical conductor track system must generally meet the high requirements in space travel, such as high thermal alternating stresses resulting from sun and earth shade, as well as the highest reliability requirements over the entire duration of the mission.
  • the electrical connecting elements must be designed so that they remain free of tensile stresses at all times to solve the problem by enabling non-destructive loosening and reconnection several times for the replacement and repair of entire solar generator sections
  • a solar generator for spacecraft which is composed of individual carrier foil sections.
  • the individual sections are connected to one another by means of piano tape-like hinges.
  • the starting material for the carrier foils is a polyimide foil with one-sided, if necessary also double-sided copper cladding
  • the back of the solar generator has a copper cladding Electrical current track system designed in the photoresist etching process
  • the individual current conductor tracks for the electrical current obtained from the solar cells are routed as far as possible inside over the entire length of the solar generator to connector plugs on the satellite.
  • the current conductor tracks of the next carrier film section run after the feed to the middle from this close next to those of the outer carrier film section, etc., so that overall there is a fir-tree-like, inward increasing assignment of the rear with etched-out conductor tracks. All current conductor tracks begin at positive or negative connection points of the solar cell modules guided at the ends of the sections with section conductor tracks.
  • Such a conductor track system is costly in terms of material and manufacture and is noticeably contributing Weight of the solar generator and leads to an increase in the launch costs of the spacecraft
  • the invention has for its object to provide an inexpensive, flexible, foldable solar generator for use on spacecraft
  • the invention advantageously uses a special design for the interconnection of the solar cells, which makes it possible to completely dispense with electrical conductors within the array area.
  • the lower weight due to the elimination of the electrical conductor system in the array area is particularly advantageous and the elimination of vias that tend to break down
  • FIG. 3 shows a blanket of the array with the inner conductor track system
  • 4 shows a blanket of the array with the outer conductor track system.
  • FIG. 5 shows a solar cell mini module of the array and
  • FIG. 6 shows the execution of the hinge and conductor connection between mutually blankets
  • the array 1 shown as an example in FIG. 1 consists of thirty-three blankets 2 carrying solar cells - of which only four are shown in FIG. 1 for reasons of clarity - an inner conductor track system 4, an outer conductor track system 5, hinges 6, which are welded to mini modules 3 Solar cells 7, welded end contacts 14 between the mini modules, a base plate 11 and a pressure plate 12
  • the blankets 2 consist of a Kapton film with a glass fiber laminate coating and each have a dimension of 3352 mm x 285 mm.
  • Each blanket 2 is equipped with the solar cells 7 on one of its surfaces, ten of which are combined in a mini module 3
  • eighteen mini modules 3 are arranged directly next to one another in such a way that the direction of the solar cell series connections runs parallel to the shorter expansion of the blankets 2. If the solar cells are connected differently, a different arrangement on the blankets may also be necessary.
  • halves of a piano-shaped hinge 6 extending over the entire blank edge are attached. The hinge halves are designed such that they correspond to half of the respective adjacent blanket
  • the distance between the individual mini modules 3 of a blanket 2 is 1 mm each, with two exceptions.
  • the exceptions are 1.5 mm wide spacing gaps 15, which serve to weaken flashover fields between mini modules with high potential differences
  • the electrical conductor systems are also formed on flexible blankets, the dimensions of which correspond to the blankets 2 carrying solar cells.
  • the inner electrical conductor system 4 which is arranged directly adjacent to the spacecraft - inside - is on one long side with the base plate 1 1 and on the opposite long side Hinges 6 mechanically connected to the blanket carrying the inner solar cells.
  • the electrical line connections between the electrical conductor system 4 and the mini modules 3 of the inner blanket are carried out in a known manner by means of welded end contacts of the electrical conductor system and the mini modules.
  • the outer conductor system 5 which is located in the array 1 at the most distant - outer - position from the spacecraft, is corresponding to the outer solar cell-carrying blanket mechanically and electrically connected
  • the outer longitudinal side of the conductor track system 5 is mechanically connected to the pressure plate 12
  • FIG. 2 shows the design and arrangement of electrically parallel series circuits 8 of the solar cells on the array 1 for the exemplary embodiment.
  • the series circuits 8 each consist of a branch al (bl,, hl, il) of electrically connected solar cells - one behind the other Branches are only shown in simplified form as a line in FIG. 2, a second branch a2 (b2,, h2, i2) of solar cells connected in series with an opposite polarity arrangement of the solar cells compared to the first branch, an electrical line 10 on the outer conductor track system 5, which electrically connects the two branches in series, as well as two electrical lines 9 on the inner conductor track system 4 for connecting the series circuit 8 to the energy processing system of the spacecraft
  • the branches with solar cells connected in series each extend in a straight line over blankets 2 carrying all the solar cells in the unfolding direction of the array 1.
  • the polarity direction of the solar cells in the individual branches of the series connections 8 is indicated in FIG. 2 with an arrowhead on the branches, which in the direction of increasing potential in 2, the area of the array 1 populated with solar cells is shown in a simplified manner without illustration of the individual blankets 2 and is identified by the reference symbol F.
  • series connections 8, one of which are produced from the two branches connected in series with the electrical line 10 are thus formed Have a U shape
  • series connections 8 are arranged on the array 1, of which only four series connections 8 are shown in FIG. 2 for the sake of clarity.
  • the branches a1, i2 dei series connections 8 of the exemplary embodiment each consist of two rows connected electrically in parallel, each with one hundred and sixty-five solar cells 7 connected in series, so that a series circuit 8 each comprises six hundred and sixty solar cells 7.
  • Other connections of the solar cells are possible depending on the power requirements of the solar generator
  • the branches of the series circuits 8 are arranged in a specific assignment on the array 1. This assignment is selected such that maximum potential differences between the solar cells of adjacent branches occur only at two locations on the array 1. This assignment is shown in FIG the interfaces of the electrical lines 9 to the branches (not shown here) by the reference numerals al,, i2 of the branches.
  • the branches are arranged in sequence on the array 1 as follows a 1 -b 1 -c 1 -d 1 -e2 -f2-g2- -h2-i2-a2-b2-c2-d2-e 1 -fl -g 1 -h 1 -i 1 This order only occurs between the branch pairs dl and e2 and between the branch pairs d2 and el "Inner" edge of the area F populated with solar cells for maximum potential differences.
  • the mini modules 3 of these pairs of branches are spaced apart on the blankets 2 with the spacing gap 15, which is 1.5 mm
  • branches a2,, i2 are arranged next to one another, so that because of the equality of potential, the electrical lines 9 of these nine branches are combined on two busbars 16 and fed to the energy processing system of the spacecraft. This is, however, not absolutely necessary
  • Fig. 4 shows the outer conductor track system 5 that, except for the shape of the electrical conductor, corresponds to your inner conductor track system 4 in its embodiment.
  • the electrical conductors 10 each connect two of the branches a 1,, ⁇ 2, which together form a U-shaped series circuit 8 the following pairs of branches are summarized a 1 and a2, bl and b2,, hl and h2, il and i2.
  • the assignment of the electrical lines 10 to the branches al,, ⁇ 2 of the array 1 are shown in FIG shown 5 shows the structure of a mini module 3.
  • ten solar cells 7 are welded to a mini module via solar cell connectors 13 and glued to a common cover glass.
  • the solar cells 7 are arranged in the mini module 3 in two adjacent rows, each with five solar cells connected in series.
  • the ends of the two rows are connected to end contacts 14.
  • the end contacts 14 are designed so that a parallel connection of the two rows is present in the mini module 3. With a different electrical design of the solar generator, the end contacts can only serve as a series connection
  • the series connection of adjacent mini modules 3 of adjacent blankets 2 is carried out in a known manner as shown in FIG. 6.
  • the length of a mini module 3 corresponds to the short edge length of the blankets 2, so that the connection of the end contacts 14 on the folding lines of the array 1 in the area of the hinges 6.
  • the end contacts 14 each protrude beyond the fold lines, so that when two end contacts 14 merge together, the bulging of the welded end contacts 14, which can be seen in FIG. 6, arises. This bending has the advantage that no mechanical loads occur when the array is folded the end contacts 14 act

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Abstract

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen kostengünstigen, flexiblen, faltbaren Solargenerator zum Einsatz an Raumflugkörpern zu schaffen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass das Stromleiterbahnensystem aus einem inneren Stromleiterbahnensystem (4) und einem äusseren Stromleiterbahnensystem (5) besteht, dass die Stromleiterbahnensysteme (4, 5) ausserhalb der Solarzellen tragenden Blankets (2) angeordnet sind und dass die Parallelschaltungen meanderförmig und die Reihenschaltungen (8) der Solarzellen (7) U-förmig ausgebildet sind. Die Erfindung findet Anwendung in einem Solargenerator für Raumflugkörper, der aus mindestens einem faltbaren Array mit einem integrierten Stromleiterbahnensystem besteht, wobei das Array mehrere mit Solarzellen bestückte, flexible Blankets aufweist, die einzelnen Blankets lotrecht zur Entfaltungsrichtung des Arrays mit Scharnieren untereinander verbunden sind und die Solarzellen in mehreren elektrischen Parallel- und Reihenschaltungen auf dem Array angeordnet sind.

Description

Flexibler, faltbarer Solargenerator für Raumflugkörper
Die Erfindung betrifft einen flexiblen, faltbaren Solargenerator für Raumflug- korper nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1
Derartige Solargeneratoren werden als große und leichte Tragerstrukturen konzipiert, die vorzugsweise nur noch aus flexiblen, harmonikaartig-gefalteten Foliensubstraten bestehen und in der Umlaufbahn durch teleskopartige Mechanismen großflächig aufgespannt werden
Da diese Folienflächen mit einem sehr geringen Abstand von ca nur 2 mm aυfeinandergefaltet werden müssen, um geringen Stauraum zu erreichen, sind die einzelnen, großflächigen modularen Tragerfoliensektionen des Solargenerators mit einem elektrischen Stromleiterbahnensystem ausgerüstet, welches geeignet ist, die einzelnen Sektionen untereinander auf einfache und für die Weltraumfahrt qualifizierte Weise zu verbinden. Das elektrische Stromleiterbahnensystem muß ganz allgemein den hohen Anforderungen in der Raumfahrt genügen, wie hohen thermischen Wechselbeanspruchungen, resultierend aus Sonne und Erdschatten, sowie höchsten Zuverlassigkeitsanforderungen über die gesamte Missionsdauer Daneben müssen die elektrischen Verbindungselemente so gestaltet sein, daß diese jederzeit frei von Zugbeanspruchungen bleiben Außerdem gilt es das Problem zu losen, zwecks Austausch und Reparatur von ganzen Solargeneratorsektionen mehrmals zerstörungsfreies Losen und Wiederverbinden zu ermöglichen
Aus der DE 3210312 C3 ist ein Solargenerator für Raumflugkörper bekannt, der aus einzelnen Tragerfoliensektionen zusammengesetzt ist Die einzelnen Sektionen sind mittels klavierbandartigen Schanieren miteinander verbunden Das Ausgangsmaterial für die Tragerfolien ist eine Polyimidfolie mit einseitiger, erforderlichenfalls auch doppelseitiger Kupferkaschierung
Die Ruckseite des Solargenerators weist ein aus der Kupferkaschierung im Fotoresist-Atzverfahren ausgebildetes elektrisches Stromleiterbahnensystem auf Ausgehend von der äußeren Tragerfoliensektion werden die einzelnen Stromleiterbahnen für den aus den Solarzellen gewonnenen elektrischen Strom so weit wie möglich innen über die gesamte Lange des Solargenerators zu Anschlußsteckern am Satelliten geführt Die Stromleiterbahnen der nächsten Tragerfoliensektion verlaufen nach der Zufuhrung zur Mitte ab dieser eng neben denen der äußeren Tragerfoliensektion usw so daß sich insgesamt eine tannenbaumartige, nach innen zunehmende Belegung der Rückseite mit ausgeatzten Leiterbahnen ergibt Samtliche Stromleiterbahnen beginnen an positiven bzw negativen Anschlußstellen der Solarzellenmodule Diese werden über Faltlinien mit Falten-Leiterbahnenubergangen und über die Gelenkachsen an den Sektionsenden mit Sektions-Leiterbahnenubergangen geführt Ein derartiges Stromleiterbahnensystem ist kostenaufwendig in Material und Herstellung und tragt merklich zum Gewicht des Solargenerators bei und fuhrt zu einer Erhöhung der Startkosten des Raumflugkörpers
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen kostengünstigen, flexiblen, faltbaren Solargenerator zum Einsatz an Raumflugkörpern zu schaffen
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelost Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteranspruchen
Die Erfindung verwendet in vorteilhafter Weise eine besondere Ausfuhrung bei der Verschaltung der Solarzellen, die es ermöglicht, innerhalb der Arrayflache auf Stromleiterbahnen vollständig zu verzichten Von besonderem Vorteil ist neben der Kosteneinsparung bei der Fertigung und beim Material das geringere Gewicht durch Wegfall des Stromleiterbahnensystems in der Arrayflache und der Wegfall von Durchkontaktie- rungen, die zu Betriebsausfallen neigen
Ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung ist anhand der Figuren dargestellt Diese zei '_g.en
Fig 1 eine Ubersichtszeichnung eines Arrays,
Fig 2 ein Prinzipbild zu Solarzellenreihenschaltungen des Arrays,
Fig 3 ein Blanket des Arrays mit dem inneren Stromleiterbahnensystem, Fig 4 ein Blanket des Arrays mit dem äußeren Stromleiterbahnensystem Fig 5 ein Solarzellen-Minimodul des Arrays und Fig 6 die Ausfuhrung der Scharnier- und Leiterverbindung zwischen aneinandergre zenden Blankets
Das als Beispiel in Fig 1 gezeigte Array 1 besteht aus dreiunddreißig Solarzellen tragende Blankets 2 - von denen in Fig 1 aus Gründen der Übersichtlichkeit nur vier gezeigt sind - , einem inneren Stromleiterbahnensystem 4, einem äußeren Stromleiterbahnensystem 5, Scharnieren 6, den zu Minimodulen 3 verschweißten Solarzellen 7, verschweißten Endkontakten 14 zwischen den Minimodulen, einer Basisplatte 1 1 und einer Anpreßplatte 12
In dem gezeigten Ausfuhrungsbeispiel bestehen die Blankets 2 aus einer Kaptonfolie mit einer Glasfaserlaminatbeschichtung und weisen jeweils eine Abmessung von 3352 mm x 285 mm auf Jedes Blanket 2 ist auf einer seiner Oberflachen mit den Solarzellen 7 bestuckt, von denen je zehn in einem Minimodul 3 zusammengefaßt sind Auf jedem Blanket 2 sind achtzehn Minimodule 3 direkt nebeneinander so angeordnet, daß die Richtung der Solarzellenreihenschaltungen parallel zur kürzeren Ausdehnung der Blankets 2 verlaufen Bei einer anderen Verschaltung der Solarzellen kann auch eine andere Anordnung auf den Blankets notwendig sein An den beiden längeren Randern der Blankets sind jeweils Hälften eines sich über den gesamten Blanketrand erstreckenden, pianoformigen Scharniers 6 angebracht Dabei sind die Scharnierhalften so ausgebildet, daß sie mit der Hälfte des jeweiligen benachbarten Blankets korrespondieren
Der Abstand zwischen den einzelnen Minimodulen 3 eines Blankets 2 betragt bis auf zwei Ausnahmen jeweils 1mm Die Ausnahmen sind 1,5 mm breite Abstandslucken 15, die zur Schwächung von Uberschlagsfeldstarken zwischen Minimodulen mit hohen Potentialunterschieden dienen
Die Stromleiterbahnensysteme sind ebenfalls auf flexiblen Blankets ausgebildet, die in ihren Abmessungen den Solarzellen tragenden Blankets 2 entsprechen Das innere Stromleiterbahnensystem 4 , das dem Raumflugkörper direkt benachbart - innen - angeordnet ist, ist auf einer Längsseite mit der Basisplatte 1 1 und auf der gegenüberliegenden Längsseite über Scharniere 6 mit dem inneren Solarzellen tragenden Blanket mechanisch verbunden Die elektrischen Leitungsverbindungen zwischen dem Stromleiterbahnensystem 4 und den Minimodulen 3 des inneren Blankets erfolgen in bekannter Weise mittels zusammengeschweißten Endkontakten des Stromleiterbahnensystems und der Minimodule Das äußere Stromleiterbahnensystem 5, das sich in dem Array 1 an der am weitesten vom Raumflugkörper entfernten - äußeren - Position befindet ist entsprechend mit dem äußeren Solarzellen tragenden Blanket mechanisch und elektrisch verbunden Die äußere Längsseite des Stromleiterbahnensystems 5 ist mit der Anpreßplatte 12 mechanisch verbunden
Das in Fig 2 gezeigte Prinzipbild zeigt für das Ausfuhrungsbeispiel die Ausbildung und Anordnung von elektrisch parallelen Reihenschaltungen 8 der Solarzellen auf dem Array 1 Die Reihenschaltungen 8 bestehen im Prinzip jeweils aus einem Zweig al (bl , , hl , il ) von elektrisch hintereinandergeschalteten Solarzellen - ein Zweige ist in Fig 2 jeweils nur vereinfacht als Linie dargestellt - , einem zweiten Zweig a2 (b2, , h2,i2) von elektrisch hintereinandergeschalteten Solarzellen mit im Vergleich zum ersten Zweig entgegengesetzter Polaritatsanordnung der Solarzellen , einer elektrischen Leitung 10 auf dem äußeren Stromleiterbahnensystem 5, welche die beiden Zweige elektrisch hintereinanderschaltet, sowie aus zwei elektrischen Leitungen 9 auf dem inneren Stromleiterbahnensystem 4 zum Anschluß der Reihenschaltung 8 an das Energieaufbereitungssystem des Raumflugkörpers
Die Zweige mit hintereinandergeschalteten Solarzellen erstrecken sich jeweils geradlinig über samtliche Solarzellen tragende Blankets 2 in Entfaltungsrichtung des Arrays 1 Die Polaritatsrichtung der Solarzellen in den einzelnen Zweigen der Reihenschaltungen 8 ist in Fig 2 jeweils mit einer Pfeilspitze an den Zweigen gekennzeichnet, die in Richtung zunehmenden Potentials in den Zweigen weist In Fig 2 ist die mit Solarzellen bestuckte Flache des Arrays 1 vereinfacht ohne Darstellung der einzelnen Blankets 2 gezeichnet und mit dem Bezugszeichen F gekennzeichnet Nach dem Vorhergesagten entstehen so aus den jeweils zwei mit der elektrischen Leitung 10 hintereinandergeschalteten Zweigen Reihenschaltungen 8, die eine U-Form aufweisen
Im Ausfuhrungsbeispiel sind auf dem Array 1 neun Reihenschaltungen 8 angeordnet, von denen aber in Fig 2 der besseren Übersichtlichkeit wegen nur vier Reihenschaltungen 8 dargestellt sind Die Zweige al , , i2 dei Reihenschaltungen 8 des Ausfuhrungsbeispieles bestehen jeweils aus zwei elektrisch parallel geschalteten Reihen mit je einhundertfunfundsechzig hintereinandergeschalteten Solarzellen 7, so daß eine Reihenschaltung 8 jeweils sechshundertsechzig Solarzellen 7 umfaßt Andere Verschaltungen der Solarzellen sind in Abhängigkeit der Leistungsanforderungen an den Solargenerator möglich
Fig3 zeigt das innere Stromleiterbahnensystem 4 mit den auf dem Blanket aufgebrachten elektrischen Leitungen 9
Die Zweige der Reihenschaltungen 8 sind in dem hier beschriebenen Ausfuhrungsbeispiel in einer bestimmten Zuordnung auf dem Array 1 angeordnet Diese Zuordnung ist so gewählt, daß nur an zwei Stellen auf dem Array 1 maximale Potentialdifferenzen zwischen den Solarzellen benachbarter Zweige auftreten In Fig 3 ist diese Zuordnung an den Schnittstellen der elektrischen Leitungen 9 zu den - hier nicht dargestellten - Zweigen durch die Bezugszeichen al , , i2 der Zweige aufgezeigt Die Zweige sind der Reihe nach wie folgt auf dem Array 1 angeordnet a 1 -b 1 -c 1 -d 1 -e2-f2-g2- -h2-i2-a2-b2-c2-d2-e 1 -fl -g 1 -h 1 -i 1 Mit dieser Reihenfolge treten nur zwischen den Zweigpaaren dl und e2 sowie zwischen den Zweigpaaren d2 und el zum "inneren" Rand der mit Solarzellen bestuckten Flache F hin maximale Potentialdifferenzen auf Die Minimodule 3 dieser Zweigpaare sind auf den Blankets 2 jeweils mit der Abstandslucke 15 untereinander beabstandet, die 1 ,5 mm betragt
Ein weiteres Merkmal der Reihenfolge besteht darin, daß die Zweige a2, , i2 nebeneinander angeordnet sind, so daß wegen der Potentialgleichheit die elektrischen Leitungen 9 dieser neun Zweige auf zwei Sammelleitungen 16 zusammengefaßt dem Energieaufbereitungssystem des Raumflug- korpers zugeführt sind Dieses ist aber nicht zwingend notwendig
Fig 4 zeigt das äußere Stromleiterbahnensystem 5 , daß bis auf die Gestalt der elektrischen Leiter, in seiner Ausfuhrung dein inneren Stromleiterbahnensystem 4 entspricht Die elektrischen Leiter 10 verbinden jeweils zwei der Zweige a 1 , , ι2 , die zusammen eine U-formige Reihenschaltung 8 bilden Dazu sind jeweils die folgenden Zweigpaare zusammengefaßt a 1 und a2, bl und b2, , hl und h2, i l und i2 Die Zuordnung der elektrischen Leitungen 10 zu den Zweigen a l , , ι2 des Arrays 1 sind in Fig 4 mit den Bezugszeichen der nicht dargestellten Zweige aufgezeigt In Fig 5 ist der Aufbau eines Minimoduls 3 gezeigt Im Ausfuhrungsbeispiel sind jeweils zehn Solarzellen 7 über Solarzellenverbinder 13 zu einem Minimodul verschweißt und mit einem gemeinsamen Deckglas verklebt Die Solarzellen 7 sind in dem Minimodul 3 in zwei nebeneinanderliegenden Reihen zu je fünf hintereinandergeschalteten Solarzellen angeordnet Die Enden der beiden Reihen sind mit Endkontakten 14 verbunden Die Endkontakte 14 sind so ausgebildet, so daß in dem Minimodul 3 eine Parallelschaltung der beiden Reihen vorliegt Bei anderer elektrischer Auslegung des Solargenerators können die Endkontakte auch nur als Serienschaltung dienen
Mit den Endkontakten 14 wird die Hintereinanderschaltung benachbarter Minimodule 3 von angrenzenden Blankets 2 in bekannter Weise wie in Fig 6 gezeigt ausgeführt Die Lange eines Minimoduls 3 stimmt mit der kurzen Kantenlange der Blankets 2 uberein, so daß die Verbindung der Endkontakte 14 an den Faltlinien des Arrays 1 im Bereich der Scharniere 6 erfolgt Die Endkontakte 14 überragen jeweils die Faltlinien, so daß beim Zusamtnenschwießen zweier Endkontakte 14 die in Fig 6 erkennbare , aufgewolbte Verbiegung der zusammengeschweißten Endkontakte 14 entsteht Diese Verbiegung hat den Vorteil, daß beim Falten des Arrays keine mechanischen Belastungen auf die Endkontakte 14 einwirken

Claims

Patentansprüche
1 Solargenerator für Raumflugkörper, der aus mindestens einem faltbaren Array mit einem in das Array integrierten Stromleiterbahnensystem besteht, wobei das Array mehrere mit Solarzellen bestückte, flexible Blankets aufweist, die einzelnen Blankets lotrecht zur Entfaltungsrichtung des Arrays mit Scharnieren untereinander verbunden sind und die Solarzellen in mehreren elektrischen Parallel- und Reihenschaltungen auf dem Array angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Stromleiterbahnensystem aus einem inneren Stromleiterbahnensystem (4) und einem äußeren Stromleiterbahnensystem (5) besteht, daß die Stromleiterbahnensysteme (4,5) außerhalb der Solarzellen tragenden Blankets (2) angeordnet sind, daß die Parallelschaltungen meanderförmig und die Reihenschaltungen (8) der Solarzellen (7) U-formig ausgebildet sind, in dem die Enden zweier, sich in Entfaltungsrichtung über das gesamte Array (1) erstreckender Zweige (al , , i2) elektrisch untereinander verbundener Solarzellen (7) am äußeren, dem Raumflugkörper abgewandten Rand des Arrays über elektrische Leitungen ( 10) des äußeren Stromleiterbahnensystem (5) hintereinandergeschaltet sind und daß die Enden der Reihenschaltung (8) am inneren Rand des Arrays (1) über elektrische Leitungen (9) des inneren Stromleiterbahnensystems (4) auf die Energieaufbereitungssysteme des Raumflugkörpers gefuhrt sind
2 Solargenerator nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das innere und das äußere Stromleiterbahnensystem (4,5) durch Integrieren von elektrischen Flachleitern auf dem flexiblen Blanket ausgebildet ist
3 Solargenerator nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswahl der Zweige (al , , i2) für die Reihenschaltungen (8) so ausgeführt ist, daß auf dem Array 1 nur zwischen zwei benachbarten Zweigpaaren ( d l und e2 sowie d2 und el ) maximale Potentialdifferenzen auftreten
4 Solargenerator nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die mit Solarzellen (7) bestückten Blankets (2) kein durch Integrieren von elektrischen Flachleitern ausgebildetes Stromleiterbahnensystem aufweisen
5. Solargenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Arrays verschaltet gemäß Anspruch 1 zu einem Solarzellenflugel kombiniert sind
PCT/DE1999/002278 1998-08-11 1999-07-24 Flexibler, faltbarer solargenerator für raumflugkörper Ceased WO2000010207A1 (de)

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Publication Number Publication Date
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