一种用于卫星的供电系统及卫星

本发明涉及卫星供电技术领域，尤其涉及一种用于卫星的供电系统及卫星。

背景技术：

卫星通常需要利用太阳能电池片将太阳能转换为电能来实现供电。

目前，随着卫星功能集成度的增加，以及体积重量要求的提高，要求太阳能电池片产生的电能和对太阳能电池片的体积、尺寸的要求越来越严格，需要在有限的尺寸内尽量提高输出功率。为在体积受限的卫星上获得较高的电能输出功率，通常采用展开式太阳能电池片的设计，具体地，将多个太阳能电池片安装于带有展开和锁定机构的结构板上，通过将多个太阳能电池片从折叠状态转换为展开状态，增大太阳能电池片的有效面积，而且多个太阳能电池片整体需要相对于卫星的主体外展，以有利于接收太阳光线。

但在上述结构中，需要在多个太阳能电池片的整体与卫星主体之间以及在各个可展开的太阳能电池片之间设计电缆，当多个太阳能电池片的整体相对于卫星主体外展时以及各个太阳能电池片之间展开时，需要合理设计电缆走向，防止电缆与卫星外部结构勾挂，需考虑电缆弯折、电缆受力对外展和展开的影响；同时，在卫星外部设计电缆还要考虑电缆空间环境防护问题，对整星的设计及总装要求较高，增加了卫星总装生产过程中的人工工作量。特别是对于商业通信卫星，需要的功率大，需要多折太阳能电池片为卫星提供能源，以上问题显得更加突出。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明实施例期望提供一种用于卫星的供电系统及卫星，能够避免多个太阳能电池片的整体相对于卫星主体外展时以及各个太阳能电池片之间展开时产生的电缆与卫星外部结构勾挂以及电缆弯折、电缆受力对外展和展开的影响，并且最大程度化地产生能量以为卫星提供电能。

本发明的技术方案是这样实现的：

第一方面，本发明实施例提供了一种用于卫星的供电系统，所述供电系统包括：

用于将接收的光线转换成电能的太阳能电池片，所述太阳能电池片固定地设置在所述卫星的主体上；

光学元件，其中光线入射至所述光学元件时改变传播方向并从所述光学元件出射，所述光学元件用于接收来自太阳的入射光线并使出射光线朝向所述太阳能电池片传播；

驱动机构，所述驱动机构用于在所述卫星飞行过程中相对于太阳的方位发生改变时，驱动所述光学元件相对于所述卫星的主体改变方位，使得所述出射光线总是朝向所述太阳能电池片传播。

第二方面，本发明实施例提供了一种卫星，所述卫星包括：

第一方面所述的供电系统；

固定地设置在所述卫星的主体上的耗电部件，

其中，所述耗电部件与所述太阳能电池片之间通过电缆连接，使得所述太阳能电池片转换的电能能够供应至所述耗电部件。

本发明实施例提供了一种用于卫星的供电系统及卫星；由于需要连接电缆的太阳能电池片固定地设置在卫星的主体上，因此电缆也可以相对于卫星的主体保持固定不动，避免了电缆与卫星外部结构勾挂以及电缆弯折的问题，而且通过供电系统中的光学元件使得入射光线能够照射到太阳能电池片上，同时供电系统中的驱动机构能够在卫星的运转过程中相对于太阳的方位发生改变时，驱动光学元件相对于卫星的主体改变方位，使得出射光线总是朝向太阳能电池片传播，从而使得太阳能电池片总是能够接收到更多的太阳光线，能够源源不断地输出电能。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种用于卫星的供电系统结构示意图。

图2为本发明实施例提供的一种用于卫星的供电系统的光学元件处于回收状态的示意图。

图3为本发明实施例提供的一种用于卫星的供电系统的光学元件的示意图。

图4为本发明实施例提供的一种反射元件示意图。

图5为本发明实施例提供的一种折射元件示意图。

图6为本发明实施例提供的一种三折式反射元件结构示意图。

图7为本发明实施例提供的一种三折式折射元件结构示意图。

图8为根据本发明实施例的出射光线与太阳能电池片位置示意图。

图9为根据本发明实施例的入射光线与光学元件位置示意图。

图10为本发明实施例提供的一种卫星的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

参见图1，其示出了本发明实施例提供的一种卫星1的供电系统10，该供电系统10可以包括：

用于将接收的光线转换成电能的太阳能电池片102，所述太阳能电池片102固定地设置在所述卫星1的主体101上；

光学元件103，其中光线入射至所述光学元件103时改变传播方向并从所述光学元件103出射，所述光学元件103用于接收来自太阳的入射光线i并使出射光线e朝向所述太阳能电池片102传播；

驱动机构104，所述驱动机构104用于在所述卫星1飞行过程中相对于太阳的方位发生改变时，驱动所述光学元件103相对于所述卫星1的主体101改变方位，使得所述出射光线e总是朝向所述太阳能电池片102传播。如在图1中具体示出的，驱动机构104驱动与光学元件103铰接的杆件105以使光学元件103产生运动。

可以理解地，如图1所示，当由于卫星1的飞行而导致太阳光线的照射方向发生改变，即当入射光线i从图中实线箭头所示的方向转变为图中虚线箭头所示的方向时，为了保证光学元件103能够接收入射光线并使得出射光线e照射至太阳能电池片102上，因此光学元件103能够被驱动机构104驱动成，随着入射光线i方向的改变，光学元件103可以从位置ⅰ处(图中实线所示)转换到位置ⅱ处(图中虚线所示)，以使得出射光线e仍然传播至太阳能电池片102上。

由于需要连接电缆的太阳能电池片固定地设置在卫星的主体上，因此电缆也可以相对于卫星的主体保持固定不动，避免了电缆与卫星外部结构勾挂以及电缆弯折的问题，而且通过供电系统中的光学元件使得入射光线能够照射到太阳能电池片上，同时供电系统中的驱动机构能够在卫星的运转过程中相对于太阳的方位发生改变时，驱动光学元件相对于卫星的主体改变方位，使得出射光线总是朝向太阳能电池片传播，从而使得太阳能电池片总是能够接收到更多的太阳光线，能够源源不断地输出电能。

在卫星1的发射过程中，为了节省发射空间，如图2所示，光学元件103应该能够收拢在卫星1的侧面处，与卫星1保持一体状态；当卫星1到达了太空中的预定轨道后，为了提供电能以保证卫星1的正常运转，光学元件103应该能够相对于卫星1的主体101外展并使太阳光线能够传递到光学元件103上，如图1所示。因此，所述光学元件103可以构造成能够相对于所述卫星1的主体101在外展状态和回收状态之间切换，在所述外展状态下，如图1所示，所述光学元件103远离所述卫星1的主体101以接收来自太阳的入射光线，在所述回收状态下，如图2所示，所述光学元件103靠近所述卫星1的主体101以减小所述卫星1占据的空间。

参见图2，所述供电系统10还包括锁定机构201，当所述光学元件103处于所述回收状态时，所述锁定机构201能够将所述光学元件103锁定至所述卫星1的主体101上，以防止卫星1发射时振动造成光学元件103的损坏，锁定机构201具体可以由弹簧以及固定销等组件组成，也可以由螺杆以及压紧螺套等组件组成，当然，在本发明的具体实施方式中，锁定机构201不局限于上述组件。当卫星1到达指定的轨道后，锁定机构201也能够解锁使得光学元件103展开并接收入射的太阳光线，并使得出射光线传播至太阳能电池片102，达到为卫星1供给电能的目的。

需要说明的是，在本发明的具体实施方式中，锁定机构201的解锁可以通过发送火工品控制指令将火工品点火，通过火工品点火产生的压力驱动火工品内部的切割器，将锁定机构201切断以使光学元件103解锁。

在本发明的具体实施方式中，参见图3，所述光学元件103可以包括多个板状构件301，所述多个板状构件301之间通过铰链302连接，使得所述光学元件103能够在展开状态和折叠状态之间转换，在所述展开状态下，所述多个板状构件301相对于彼此展开以接收来自太阳的入射光线，在所述折叠状态下，所述多个板状构件301相对于彼此折叠以减小所述光学元件103占据的空间。

为了能够使光学元件103根据太阳的方位运动到不同角度的位置以接收入射光线，参见图1，所述光学元件103被所述驱动机构104驱动时可以绕至少一个枢轴相对于所述卫星1的主体101旋转，如图1中具体示出的，光学元件103可以绕三个枢轴旋转。需要说明的是，在本发明的具体实施方式中，枢轴的数量不局限于图1中所示的三个，当然各个枢轴之间的位置关系也不局限于图1中所示，例如两个枢轴之间也可以是彼此垂直的。

在本发明的具体实施方式中，要使得入射到光学元件103的入射光线能够经光学元件103改变其传播方向后照射到太阳能电池片102上，参见图4和图5，所述光学元件103可以为用于使光线反射的反射元件601或用于使光线折射的折射元件701。

也就是说，如图4所示，当所述入射光线i(图中虚线箭头所示)照射至所述反射元件601上发生反射时，出射光线e(图中实线箭头所示)能够照射到太阳能电池片102上。

如图5所示，当所述入射光线i(图中虚线箭头所示)照射至所述折射元件701上发生折射时，出射光线e(图中实线箭头所示)能够照射到太阳能电池片102上。

优选地，在本发明的具体实施方式中，上述折射元件701可以为透明透镜板，以实现所述太阳能光线的折射。

需要说明的是，在实际设计过程中，可以根据卫星1的姿态需要，选择反射元件601和/或折射元件701使用。

在光学元件103为用于使光线反射的反射元件601并且光学元件包括多个板状构件301的情况下，所述多个板状构件301的反光表面可以设置成以彼此不同的方式对入射光线i进行反射，使得如在图6中示出的所述多个板状构件301处于同一平面中时，每个板状构件都能够使出射光线e朝向太阳能电池片传播。

在光学元件103为用于使光线折射的折射元件701并且光学元件包括多个板状构件301的情况下，所述多个板状构件301可以设置成以彼此不同的方式对入射光线进行折射，使得如在图7中示出的所述多个板状构件301处于同一平面中时，每个板状构件都能够使出射光线朝向太阳能电池片传播。

为了使得太阳能电池片102能够输出更多的能量以满足卫星1的正常运转，参见图8，相应于所述出射光线e没有全部都传播至所述太阳能电池片102时整个所述太阳能电池片102都接收到所述出射光线e，所述驱动机构104将所述光学元件103驱动成，在保证整个所述太阳能电池片102都接收到所述出射光线e的情况下，使所述出射光线e的传播方向尽可能与所述太阳能电池片102垂直，如在图8中具体地示出的，光学元件103从处于位置i(实线示出)被驱动至处于位置ii(虚线示出)，其中，处于位置ⅰ的光学元件103产生的出射光线e(实线示出)与太阳能电池片102之间的夹角为α，处于位置ii的光学元件103产生的出射光线e(虚线示出)与太阳能电池片102之间的夹角α′>α。可以理解地，由于出射光线e可以认为是平行光线，因此当整个太阳能电池片102能够接收到出射光线e时，出射光线e越垂直于太阳能电池片102，则太阳能电池片102越能够接收到更多的光线从而产生更多的电能。

另一方面，参见图9，相应于所述出射光线e全部都传播至所述太阳能电池片102时所述太阳能电池片102中仅有部分区域接收到所述出射光线e，所述驱动机构104将所述光学元件103驱动成，在保证所述出射光线e全部都传播至所述太阳能电池片102的情况下，使所述光学元件103的反射表面尽可能与所述入射光线i垂直，如在图9中具体地示出的，光学元件103从处于位置i(实线示出)被驱动至处于位置ii(虚线示出)，其中，处于位置ⅰ的光学元件103的平面反射表面与入射光线i之间的夹角为θ，处于位置ii的光学元件103的平面反射表面与入射光线i之间的夹角θ′>θ。可以理解地，光学元件103的平面反射表面越垂直于入射光线i，则平面反射表面能够对越多入射光线i进行反射，从而产生越多的出射光线e，在出射光线e全部都传播至太阳能电池片102的情况下，太阳能电池片102能够接收到更多的光线从而产生更多的电能。

参见图10，本发明实施例还提供了一种卫星1，所述卫星1可以包括：

前面技术方案中所述的供电系统10；

固定地设置在所述卫星1的主体101上的耗电部件20，

其中，所述耗电部件20与所述太阳能电池片102之间通过电缆30连接，使得所述太阳能电池片102转换的电能能够供应至所述耗电部件20。

需要说明的是：本发明实施例所记载的技术方案之间，在不冲突的情况下，可以任意组合。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。