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一种校准空间蓄 电池在不同加速度状态下电特性的装置

阅读：28发布：2020-05-13

专利汇可以提供一种校准空间蓄电池在不同加速度状态下电特性的装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种校准空间蓄电池在不同加速度状态下(包括失重状态和大与1g的加速度状态)电特性的装置，有利于为空间蓄电池设定不同位置和不同加速度的受力状态，从而达到对空间蓄电池在不同受力环境下的电特性参数测试或校准，其特征在于，包括转盘，所述转盘的中心连接转盘轴，所述转盘的中心部位设置有中心固定卡盘，所述转盘的边缘与所述转盘的中心之间分布有若干个向心卡盘，除去其中一个向心卡盘(第十号向心卡盘)，其余的向心卡盘通过卡盘翻转轴与所述转盘相连接，所述其中的一个向心卡盘(第十号向心卡盘)上设置有测试设备固定结构，所述其余的向心卡盘上设置有空间蓄电池卡槽，所述中心固定卡盘上设置有能固定测试设备和空间蓄电池的固定结构。，下面是一种校准空间蓄电池在不同加速度状态下电特性的装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种校准空间蓄电池在不同加速度状态下电特性的装置，其特征在于，包括转盘，所述转盘的中心连接转盘轴，所述转盘的中心部位设置有中心固定卡盘，所述转盘的边缘与所述转盘的中心之间分布有若干个向心卡盘，其中的一个向心卡盘的平面与所述转盘的平面平行且固定在转盘平面上，其余的向心卡盘通过卡盘翻转轴与所述转盘相连接，与固定在转盘平面上的向心卡盘上设置有测试设备固定结构，其余的向心卡盘上设置有空间蓄电池卡槽，所述中心固定卡盘上设置有能固定测试设备和空间蓄电池的固定结构。
2.根据权利要求1所述的校准空间蓄电池在不同加速度状态下电特性的装置，其特征在于，所述若干个向心卡盘分布在所述转盘内的同一个圆周上，所述卡盘翻转轴的轴线与所述同一个圆周相切。
3.根据权利要求1所述的校准空间蓄电池在不同加速度状态下电特性的装置，其特征在于，在地面校准时，所述向心卡盘空间蓄电池卡槽内固定待校准空间蓄电池，所述中心固定卡盘通过能固定测试设备和空间蓄电池的固定结构连接测试设备，所述待校准空间蓄电池通过导线连接所述测试设备，所述测试设备中包括标准空间蓄电池，驱动装置通过所述转盘轴驱动转盘以一定角速度旋转，使待校准空间蓄电池获得一定向心加速度，通过该一定向心加速度与重力加速度相合成得到另一个加速度状态，该另一个加速度状态随角速度的改变而改变。
4.根据权利要求1所述的校准空间蓄电池在不同加速度状态下电特性的装置，其特征在于，在绕地球飞行的航天器上校准时，所述中心固定卡盘上固定待校准空间蓄电池，所述转盘平面上相应的向心卡盘上固定标准设备，所述待校准空间蓄电池和标准设备之间用导线连接。驱动装置通过所述转盘轴驱动转盘以一定角速度旋转，使所述测试设备获得与重力加速度等值的向心加速度，从而实现对空间蓄电池失重条件下电特性的校准。
5.根据权利要求1所述的校准空间蓄电池在不同加速度状态下电特性的装置，其特征在于，所述转盘轴通过传动装置连接电机。
6.根据权利要求1所述的校准空间蓄电池在不同加速度状态下电特性的装置，其特征在于，所述电机连接电机控制装置。
7.根据权利要求1所述的校准空间蓄电池在不同加速度状态下电特性的装置，其特征在于，所述转盘内分布有九个向心卡盘，第一个向心卡盘的盘面与所述转盘表面平行，第二个向心卡盘的盘面朝所述转盘中心旋转90度，第三个向心卡盘的盘面朝所述转盘中心旋转180度，第四个向心卡盘的盘面朝所述转盘中心旋转270度，在第一个至第四个向心卡盘上的空间蓄电池卡槽中的正负极连线均垂直于各自的卡盘翻转轴；第五个向心卡盘的盘面与所述转盘表面平行，第六个向心卡盘的盘面朝所述转盘中心旋转90度，第七个向心卡盘的盘面朝所述转盘中心旋转180度，第八个向心卡盘的盘面朝所述转盘中心旋转270度，在第五个至第八个向心卡盘上的空间蓄电池卡槽中的正负极连线均平行于各自的卡盘翻转轴，第10个向心卡盘的平面与所述的转盘平面平行且固定在转盘平面上。

说明书全文

一种校准空间蓄 电池在不同加速度状态下电特性的装置

技术领域

[0001] 本发明涉及空间蓄电池电特性测试或校准技术，特别是一种校准空间蓄电池在不同加速度状态下电特性的装置，有利于为空间蓄电池设定不同位置和不同加速度的受力状态，从而达到对空间蓄电池在不同受力环境下的电特性参数测试或校准。

背景技术

[0002] 空间蓄电池是航天飞行器中的一个重要部件。它是航天器在阴影期间主要的供电电源。在飞行器发射升空之前，空间蓄电池需要在地面上进行一系列的测试，而地球上的环境和在太空中的环境存在很大的不同，尤其是太空的失重环境，在地球上很难长时间的模拟，以达到测试的目的。这样可能造成参数的估算错误或偏差，尤其是空间蓄电池的SOC(state of charge)参数，即蓄电池的荷电状态参数，它是空间蓄电池的一个重要的参数，表征着蓄电池剩余容量，这个参数的准确估算为蓄电池的充放电管理系统提供依据，从而延长空间蓄电池的使用寿命。

[0003] 在地球上进行测试的空间蓄电池，都受到地球对其的万有引力的作用，由于这个力的作用，使蓄电池内部物质之间产生相互作用。虽然环绕地球飞行的航天器上的蓄电池也受到地球的万有引力作用，但这个力完全提供蓄电池的向心加速度，蓄电池内部的物质之间并没有因其产生相互作用。这样在地面上测试蓄电池所得的数据很可能与在太空工作的蓄电池所得数据有很大差别，这样就需要校准失重状态下的空间蓄电池。飞行器在发射途中，空间蓄电池受到不同的加速度，与地球上的受力情况不同，这样可能导致电特性的改变，需要对处在不同加速度状态下的空间蓄电池进行校准。对于空间蓄电池在不同加速度状态下电特性的测试，一般采用高空跌落方法，这种方法最大的问题是校准设备和被校准空间蓄电池都处于同一个加速度环境下，而标准设备是在标准的重力场环境下检定的，它在其它加速度环境下的特性是未知的，因此，有可能带来原理性误差。本发明就是针对这一问题，提出了一种校准装置，即使被校准空间蓄电池处于各种加速度环境下，标准设备始终处于标准的重力场环境下，达到对空间蓄电池等元器件在不同加速度条件下电特性的校准。

发明内容

[0004] 本发明针对现有技术中存在的缺陷或不足，提供一种校准空间蓄电池在不同加速度状态下电特性的装置，有利于为空间蓄电池设定不同位置和不同加速度的受力状态，从而达到对空间蓄电池在不同受力环境下的电特性参数测试或校准。

[0005] 本发明技术方案如下：

[0006] 一种校准空间蓄电池在不同加速度状态下(包括失重状态和大与1g的加速度状态)电特性的装置，其特征在于，包括转盘，所述转盘的中心连接转盘轴，所述转盘的中心部位设置有中心固定卡盘，所述转盘的边缘与所述转盘的中心之间分布有若干个向心卡盘，除其中的一个向心卡盘(第十号向心卡盘)，其余的向心卡盘通过卡盘翻转轴与所述转盘相连接，所述其中的一个向心卡盘(第十号向心卡盘)上设置有测试设备固定结构，所述其余的向心卡盘上设置有空间蓄电池卡槽，所述中心固定卡盘上设置有能固定测试设备和空间蓄电池的特定结构。

[0007] 所述若干个向心卡盘分布在所述转盘内的同一个圆周上，所述卡盘翻转轴的轴线与所述同一个圆周相切。

[0008] 在地面校准时，所述向心卡盘空间蓄电池卡槽内固定待校准空间蓄电池，所述中心固定卡盘固定标准设备(或模块)，所述待校准空间蓄电池通过导线连接所述标准设备(或模块)，.驱动装置通过所述转盘轴驱动转盘以一定角速度旋转，使待校准空间蓄电池获得一定向心加速度，通过该一定向心加速度与重力加速度相合成得到另一个加速度状态，该另一个加速度状态随角速度的改变而改变，从而实现对空间蓄电池处在大于1g的不同加速度状态下电特性的校准。标准设备(或模块)处于旋转机构的中心,所受的加速度与旋转机构旋转角速度无关，始终处于标准重力场。

[0009] 在绕地球飞行的航天器上校准时，待校准空间蓄电池固定在所述转盘平面的中心位置，标准设备固定在一个向心卡盘上，所述待校准空间蓄电池与标准设备之间用导线连接。驱动装置通过所述转盘轴驱动转盘以一定角速度旋转，使所述标准设备获得与重力加速度等值的向心加速度，从而实现对空间蓄电池失重条件下电特性的校准。

[0010] 所述转盘轴通过传动装置连接电机。

[0011] 所述电机连接电机控制装置。

[0012] 所述转盘内分布有九个向心卡盘，第一个向心卡盘的盘面与所述转盘表面平行，第二个向心卡盘的盘面朝所述转盘中心旋转90度，第三个向心卡盘的盘面朝所述转盘中心旋转180度，第四个向心卡盘的盘面朝所述转盘中心旋转270度，在第一个至第四个向心卡盘上的空间蓄电池卡槽中的正负极连线均垂直于各自的卡盘翻转轴；第五个向心卡盘的盘面与所述转盘表面平行，第六个向心卡盘的盘面朝所述转盘中心旋转90度，第七个向心卡盘的盘面朝所述转盘中心旋转180度，第八个向心卡盘的盘面朝所述转盘中心旋转270度，在第五个至第八个向心卡盘上的空间蓄电池卡槽中的正负极连线均平行于各自的卡盘翻转轴，第十号向心卡盘的盘面与所属转盘平面平行。

[0013] 本发明的技术效果如下：本发明一种校准空间蓄电池在不同加速度状态下电特性的装置，其基本原理就是当转盘旋转时，处于转盘边缘位置上的物体受到的加速度随着转速的改变而改变，而处于转盘中心位置的设备所受的加速度始终不变。这样，将该装置放在地面试验时，标准设备处于转盘中间，所受的加速度为标准的重力场环境，通过改变转速可以校准大于1个g(地球上物体的重力加速度)的不同加速度环境下的空间蓄电池特性。特别是，可以将该装置放在空间站工作，将被校准空间蓄电池固定在转盘的中心位置，所处的是失重状态，标准设备固定在转盘边缘，通过控制保持一定的转速，使得边缘处的向心加速度为1g。标准设备处于标准的加速度环境，实现对空间蓄电池失重条件下电特性的校准。附图说明

[0014] 图1是实施本发明的一种校准空间蓄电池在不同加速度状态下电特性的装置结构原理示意图。

[0015] 图2是一种校准空间蓄电池在不同加速度状态下电特性的装置结构示意图。

[0016] 图3是空间蓄电池在一种校准空间蓄电池在大于1g不同加速度状态下电特性的装置中的受力状态示意图。

[0017] 图4是第一号卡盘中空间蓄电池的受力状态示意图。

[0018] 图5是第二号卡盘中空间蓄电池的受力状态示意图。

[0019] 图6是第三号卡盘中空间蓄电池的受力状态示意图。

[0020] 图7是第四号卡盘中空间蓄电池的受力状态示意图。

[0021] 附图标记列示如下：1-第一号卡盘或第一个向心卡盘；2-第二号卡盘或第二个向心卡盘；3-第三号卡盘或第三个向心卡盘；4-第四号卡盘或第四个向心卡盘；5-第五号卡盘或第五个向心卡盘；6-第六号卡盘或第六个向心卡盘；7-第七号卡盘或第七个向心卡盘；8-第八号卡盘或第八个向心卡盘；9-第九号卡盘或中心固定卡盘或测试设备中心固定卡盘；10-第十号卡盘或第十号向心卡盘或测试设备边缘固定卡盘；11-卡盘翻转方向；12-卡盘翻转轴；13-空间蓄电池卡槽；14-转盘；15-翻转孔；16-转盘轴；17-传动装置；
18-电机或伺服电机；19-电机控制装置。

具体实施方式

[0022] 下面结合附图(图1-图7)对本发明进行说明。

[0023] 图1是实施本发明的一种校准空间蓄电池在不同加速度状态下电特性的装置结构原理示意图。图2是一种校准空间蓄电池在不同加速度状态下电特性的装置结构示意图。如图1至图2所示，一种校准空间蓄电池在不同加速度状态下电特性的装置，包括转盘14，所述转盘14的中心连接转盘轴16，所述转盘14的中心部位设置有中心固定卡盘9，所述转盘14的边缘与所述转盘14的中心之间分布有若干个向心卡盘(例如第第一号卡盘1、第二号卡盘2、第三号卡盘3、第四号卡盘4、第五号卡盘5、第六号卡盘6、第七号卡盘7、第八号卡盘8、第十号卡盘10)，除其中的一个向心卡盘(第十号向心卡盘)，其余的向心卡盘通过卡盘翻转轴12与所述转盘14相连接，除其中的一个向心卡盘(第十号向心卡盘)，其余的向心卡盘上设置有空间蓄电池卡槽13，第十号卡盘上设置有测试设备固定结构。所述中心固定卡盘9上设置有能固定标准设备和空间蓄电池的特定结构。所述若干个向心卡盘分布在所述转盘14内的同一个圆周上，所述卡盘翻转轴12的轴线与所述同一个圆周相切。
在地面校准时，所述向心卡盘空间蓄电池卡槽13内固定待校准空间蓄电池，所述中心固定卡盘9固定标准设备，所述待校准空间蓄电池与标准设备之间用导线连接。驱动装置通过所述转盘轴16驱动转盘14以一定角速度旋转，使待校准空间蓄电池获得一定向心加速度，通过该一定向心加速度与重力加速度相合成得到另一个加速度状态，该另一个加速度状态随角速度的改变而改变。在绕地球飞行的航天器上校准时，所述中心固定卡盘9上固定待校准空间蓄电池，所述第10号向心卡盘上固定标准设备，所述待校准空间蓄电池与标准设备之间用导线连接。驱动装置通过所述转盘轴16驱动转盘14以一定角速度旋转，使所述标准设备获得与重力加速度等值的向心加速度，从而实现对空间蓄电池失重条件下电特性的校准。所述转盘轴16通过传动装置17连接电机18。所述电机18连接电机控制装置19。
所述转盘14内分布有九个向心卡盘，第一个向心卡盘1的盘面与所述转盘表面平行，第二个向心卡盘2的盘面朝所述转盘中心旋转90度，第三个向心卡盘3的盘面朝所述转盘中心旋转180度，第四个向心卡盘4的盘面朝所述转盘中心旋转270度，在第一个至第四个向心卡盘上的空间蓄电池卡槽13中的正负极连线均垂直于各自的卡盘翻转轴12；第五个向心卡盘5的盘面与所述转盘表面平行，第六个向心卡盘6的盘面朝所述转盘中心旋转90度，第七个向心卡盘7的盘面朝所述转盘中心旋转180度，第八个向心卡盘8的盘面朝所述转盘中心旋转270度，在第五个至第八个向心卡盘上的空间蓄电池卡槽13中的正负极连线均平行于各自的卡盘翻转轴12，第十号向心卡盘的盘面与所述转盘平面平行。

[0024] 将本发明装置放置在地球平面上，当转盘与地面平行且以w的角速度转动时，卡槽内的空间蓄电池的受力情况如图3所示，在垂直方向上受力平衡，分别受重力和支持力2
1。水平方向上受到向心力，向心力的大小为F2＝mw L(假定放置在转盘边缘卡槽内的空间蓄电池的质量为m，蓄电池中心距转盘中心的距离为L，转盘转动的角速度为w)，方向指向轴心即转盘中心。其中向心力和支持力两者的合力支持力是除去相邻物质固有作用力下，因外力作用又一次相互作用产生的力。在重力和向心力的作用下，空间蓄电池内部相邻各物质产生相互挤压，有的可能发生位置的相对变化，最终可能导致空间蓄电池外部电性能的改变。围绕地球做圆周运动的飞行器上的空间蓄电池，处于完全失重状态，蓄电池内部各种物质之间除了固有的相互作用力(很小的万有引力，分子力等)外，并没有因外部大的作用力(主要指的是地球的万有引力等)使内部相邻的物质之间产生相互作用，这种完全失重的状态在地球上很难模拟。将该装置放在空间站工作，将被校准空间蓄电池固定在转盘的中间，所述校准空间蓄电池处于失重状态，标准设备固定在转盘边缘，通过控制保持一定的转速，使得边缘处的向心加速度为1g。标准设备处于标准的加速度环境，实现对空间蓄电池失重条件下电特性的校准。

[0025] 本发明装置放在地球表面上时，放在转盘边缘的蓄电池的受力情况，以图2的视角去看，以左侧位置放置的蓄电池为例，受力如图3所示。重力的方向由蓄电池的重心指向地心，向心力的方向由蓄电池的重心指向转盘中心转轴处，且与转盘平面平行。支持力1的方向与重力的方向相反大小相等，支持力是向心力与支持力1的合力。转盘边缘上其他蓄电池的受力情况等同图3所述。利用本发明装置可进行如下研究：研究内容一、是蓄电池随向心力大小的变化电特性的变化。研究内容二、如图3所示，所受支持力相对于电池本身方向的改变，蓄电池电特性的变化。蓄电池所受支持力相对于电池结构本身的相对位置的变化，图4是第一号卡盘中空间蓄电池的受力状态示意图。图5是第二号卡盘中空间蓄电池的受力状态示意图。图6是第三号卡盘中空间蓄电池的受力状态示意图。图7是第四号卡盘中空间蓄电池的受力状态示意图。图4、5、6、7所示，分别为1号、2号、3号、4号蓄电池，沿着图1各自旋转轴箭头方向看，所受力情况。“+”“-”表示蓄电池的正极性端和负极性端。一次可设置八个空间蓄电池的不同位置状态，将8个空间蓄电池对应装入8个向心卡盘中。空间蓄电池第5号、第6号、第7号、第8号的受力情况分析类似。

[0026] 图3中，支持力的大小是蓄电池内部物质产生相互作用的外部因素，支持力的大小用符号F表示，物质的质量用符号m表示，转盘的转速为w，蓄电池重心距转盘中心的距离2
为L，向心力的大小为F2＝mw L，支持力1的大小为F1＝mg

[0027] 则支持力F的大小为

[0028]

[0029] 定义：

[0030]

[0031] g0为单位质量物质在相同的受力情况下所受外部作用力的大小。由于这个力的大小和方向的不同，空间蓄电池的外部电特性可能改变。

[0032] 在此指明，以上叙述有助于本领域技术人员理解本发明创造，但并非限制本发明创造的保护范围。任何没有脱离本发明创造实质内容的对以上叙述的等同替换、修饰改进和/或删繁从简而进行的实施，均落入本发明创造的保护范围。

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