一种临近空间用太阳能电源系统的制作方法

本实用新型涉及一种太阳能电源系统，尤其是涉及一种临近空间用太阳能电源系统。

背景技术：

临近空间飞行器可分为轻于空气的飞行器(LTA)和重于空气的飞行器(HTA)。前者主要包括：平流层飞艇、平流层高空气球、平流层半可控浮空器；后者主要包括太阳能平流层飞机、平流层无人机、高超音速飞行器(HCV)等。由于临近空间重要的战略地位，目前各国都大力发展以太阳能为动力的长航时临近空间飞行器。

太阳能临近空间飞行器的研发涉及学科众多，包括总体、结构、能源、航空电源系统等，航空电源系统作为飞行器的关键系统，为飞行器提供必需的能源，管理和控制飞行器的自主飞行，完成对飞行器的导航、制导和控制，确保飞行器按照预定的航线准确、稳定、可靠地飞行并执行各种特定的任务。太阳能临近空间飞行器航空电源系统设计应结合其自身特点，在充分利用循环能源的同时，引入模块化设计思想，增加其可靠性与可扩展性。

临近空间用太阳能电源系统，不仅需要适应于临近空间环境，避免长时间工作造成材料老化以及元器件失效，而且还要能满足临近空间飞行器工况需求，以及不同应用工况条件下以及极端应用环境下的电源系统以及航空电力负载智能匹配。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种临近空间用太阳能电源系统。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种临近空间用太阳能电源系统，用于航空电力负载的电能供给和调控，太阳能电源系统包括依次连接的太阳电池阵、电源控制器和宽温锂离子电池组，所述的太阳电池阵用于太阳能的转化以及向航空电力负载和宽温锂离子电池组提供电能，所述的宽温锂离子电池组用于电能的储存以及太阳光不足时向航空电力负载供能，所述的电源控制器用于即时调节太阳电池阵的输出功率和监控宽温锂离子电池组的充放电过程。

进一步地，所述的电源控制器包括开关a、开关b和光照强度判断器，所述的太阳电池阵、宽温锂离子电池组和航空电力负载均连接于光照强度判断器上，所述的开关a设于宽温锂离子电池组和光照强度判断器之间，所述的开关b设于太阳电池阵与光照强度判断器之间，所述的光照强度判断器用于对太阳电池阵的输出功率进行判断，并向开关a、开关b、开关c输出指令信号，通过指令信号控制3个电路开关的通断。

进一步地，所述的太阳电池阵由薄化晶体硅太阳电池模块拼接组成。

进一步地，所述的薄化晶体硅太阳电池模块间通过柔性材料相互连接。

进一步地，所述的薄化晶体硅太阳电池模块间通过功率接头进行串联和并联。所述的功率接头表面包覆有PFA塑料，以此实现较高的抗紫外老化能力。

所述的宽温锂离子电池组采用宽温锂离子电池进行串并联配组构成。

进一步地，所述的宽温锂离子电池外表面覆盖有保温材料。

进一步地，所述的保温材料为石英棉材料。

所述的太阳电池阵的面密度为500g/m²

所述的宽温锂离子电池组工作温度为-20℃～80℃。

与现有技术相比，本实用新型创新设计一种临近空间用太阳能电源系统，通过在功率引出线、宽温锂离子电池组和电源控制器上使用抗老化材料，使得该系统具备良好的临近空间环境适应性；通过薄化晶体硅太阳电池模块拼接，使得电池阵具备较好的临近空间飞行器表面赋形；具备智能电源系统控制与调节能力，更适合临近空间飞行器使用。

附图说明

图1为本实用新型中临近空间用太阳能电源系统的结构示意图。

图中：1、太阳电池阵，2、电源控制器，3、宽温锂离子电池组，4、航空电力负载，21、开关a，22、开关b，24、光照强度判断器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

实施例

临近空间用太阳能电源系统用于航空电力负载的电能供给和调控，包括太阳能电源系统包括依次连接的太阳电池阵1、电源控制器2和宽温锂离子电池组3。太阳电池阵1由薄化晶体硅太阳电池模块拼接组成，薄化晶体硅太阳电池模块间通过柔性材料相互连接，薄化晶体硅太阳电池模块间通过功率接头进行串联和并联，宽温锂离子电池组3采用宽温锂离子电池进行串并联配组构成，宽温锂离子电池外表面覆盖有保温材料，保温材料为石英棉材料。

在具体运行过程中，太阳电池阵1用于太阳能的转化以及向航空电力负载4和宽温锂离子电池组3提供电能，宽温锂离子电池组3用于电能的储存以及太阳光不足时向航空电力负载4供能，电源控制器2用于即时调节太阳电池阵1的输出功率和监控宽温锂离子电池组3的充放电过程。

在具体的控制过程中，电源控制器2分为以下4个部件进行相互配合运作，可参见图1，其中包括：光照强度判断器24，对太阳电池阵1的输出功率进行判断，并向3个电路开关输出指令信号，通过指令信号控制3个电路开关的通断；当太阳电池阵1的输出功率达到同时可以向宽温锂离子电池组3和航空电力负载4供能的设定阈值时，光照强度判断器24控制开关a 21和开关b 22均接通，实现对宽温锂离子电池组3和航空电力负载4的同时供能；当太阳电池阵1的输出功率达到仅能给航空电力负载4供能的设定阈值时，开关a 21断开，开关b 22接通；除以上两者之外，开关b 22断开，开关a 21接通，实现宽温锂离子电池组3对航空电力负载4供能。

最终实现的技术指标：临近空间半刚性太阳电池1阵面密度为500g/m²，电池阵比功率195W/m²；宽温锂离子电池组3工作温度为-20℃～80℃；临近空间电源控制器2具备智能太阳电池阵功率调节以及锂电充放电监控，且具备根据不同负载功耗情况智能匹配能力。