空间用低剩磁太阳电池阵 |
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| 申请号 | CN202311686277.X | 申请日 | 2023-12-11 | 公开(公告)号 | CN117894866A | 公开(公告)日 | 2024-04-16 |
| 申请人 | 上海空间电源研究所; | 发明人 | 杨宁; 赵文祺; 吕文佳; 马聚沙; 石梦奇; 许祺峰; 杨华; | ||||
| 摘要 | 本 发明 的空间用低剩磁太阳 电池 阵包括太阳电池阵布片 电路 和印制电路，太阳电池阵布片电路包括太阳电池串和隔离 二极管 ；印制电路包括压延 铜 线，压延铜线的 正面 和背面均粘贴聚酰亚胺 薄膜 ；太阳电池串下方至少设有一第一压延铜线，第一压延铜线从太阳电池串负极端下方起始，经太阳电池串下方、隔离二极管下方后延伸出来；在第一压延铜线延伸段旁边设有第二压延铜线，第二压延铜线的长度＝该延伸段的长度；第一压延铜线两端开窗，一端与太阳电池串的负极端连接，另一端形成太阳电池阵正极引出端；第二压延铜线两端开窗，一端与隔离二极管的 阳极 连接，另一端形成太阳电池阵负极引出端；太阳电池阵正极引出端、负极引出端布置方式采用镜像对称设计。 | ||||||
| 权利要求 | 1.空间用低剩磁太阳电池阵，其特征在于，包括太阳电池阵布片电路和印制电路，所述太阳电池阵布片电路置于所述印制电路上； |
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| 说明书全文 | 空间用低剩磁太阳电池阵技术领域背景技术[0002] 针对电磁场、重力梯度、引力波等科学探测任务以及航天器信息高精度传输的需求，航天器对剩磁的要求日益严格。作为航天器能量的来源，太阳电池阵的面积可能是航天器面积的数倍以上，太阳电池阵工作状态下产生的剩磁对航天器的任务开展存在一定的影响。 [0003] 目前空间用太阳电池阵普遍采用镜像对称的方式来降低太阳电池阵产生的剩磁，但太阳翼基板尺寸及机械机构往往使太阳电池阵设计中存在无法进行镜像对称的太阳电池组件及导线，太阳电池阵在太阳翼厚度方向产生的剩磁同样无法完全抵消。此外，即使通过太阳翼基板尺寸及机械结构匹配性设计，使太阳电池阵在板内可完全实现镜像对称布局，但在航天器实际在轨情况下，太阳电池阵不同分阵存在处于不同工作状态的工况，供电、分流、开路等工作状态的切换使太阳电池阵剩磁发生变化，无法完全抵消。 发明内容[0004] 本发明的目的在于提供一种空间用低剩磁太阳电池阵，解决现有太阳电池阵消磁技术存在不足的问题。 [0005] 为了达到上述的目的，本发明提供一种空间用低剩磁太阳电池阵，包括太阳电池阵布片电路和印制电路，所述太阳电池阵布片电路置于所述印制电路上；所述太阳电池阵布片电路包括太阳电池串和隔离二极管；所述隔离二极管位于所述太阳电池串的正极端并封装在OSR片下方，所述隔离二极管的阴极与所述太阳电池串的正极端连接；所述印制电路包括压延铜线，所述压延铜线的正面和背面均粘贴聚酰亚胺薄膜；所述太阳电池串下方至少设有一第一压延铜线，第一压延铜线从太阳电池串负极端下方起始，经太阳电池串下方、隔离二极管下方后延伸出来；在第一压延铜线延伸出隔离二极管下方的一段的旁边设有第二压延铜线，第二压延铜线的长度方向平行于该延伸段的长度方向，且第二压延铜线的长度＝该延伸段的长度；第一压延铜线两端开窗，一端与太阳电池串的负极端连接，另一端形成太阳电池阵正极引出端；第二压延铜线两端开窗，一端与隔离二极管的阳极连接，另一端形成太阳电池阵负极引出端；太阳电池阵正极引出端、负极引出端布置方式采用镜像对称设计。 [0006] 上述空间用低剩磁太阳电池阵，其中，所述太阳电池串下方的第一压延铜线的数量及第一压延铜线的宽度由空间环境及太阳电池串的电流决定。 [0007] 上述空间用低剩磁太阳电池阵，其中，若第一压延铜线的数量为1，则该第一压延铜线中心线与其上方太阳电池串中心线重合；若第一压延铜线的数量为2，则2根第一压延铜线构成的组合体的中心线与其上方太阳电池串中心线重合。 [0009] 上述空间用低剩磁太阳电池阵，其中，所述太阳电池串所包含的若干太阳电池单体直线排布，相邻太阳电池单体之间通过互连片串联；第一压延铜线亦呈直线排布。 [0010] 上述空间用低剩磁太阳电池阵，其中，所述太阳电池串所包含的若干太阳电池单体S形排布，第一压延铜线亦呈S形排布；所述太阳电池串在S形拐角处，相邻太阳电池单体间通过第一压延铜线串联，而在非拐弯处，相邻太阳电池单体间通过互连片串联。 [0011] 上述空间用低剩磁太阳电池阵，其中，所述太阳电池阵布片电路包括若干太阳电池串，每一太阳电池串均配置有隔离二极管，为每一太阳电池串配置的隔离二极管的数量由隔离二极管选型及太阳电池串的电流决定。 [0012] 与现有技术相比，本发明的有益技术效果是： [0013] 本发明的空间用低剩磁太阳电池阵，通过印制电路在太阳电池组件下方引入大小相等、方向相反的电流回路，从根本上降低太阳电池阵剩磁； [0014] 本发明的空间用低剩磁太阳电池阵，消磁方法无需基于太阳翼基板和机械结构尺寸进行太阳电池组件及导线的针对性镜像对称布局，同时无需考虑太阳翼基板厚度方向太阳电池回路产生的剩磁，简化了太阳翼设计； [0016] 本发明的空间用低剩磁太阳电池阵由以下的实施例及附图给出。 [0017] 图1为本发明实施例一的空间用低剩磁太阳电池阵的示意图。 [0018] 图2为本发明实施例一中太阳电池阵布片电路的示意图。 [0019] 图3为本发明实施例一中印制电路的示意图。 [0020] 图4为本发明中太阳电池阵引出端布置示意图。 [0021] 图5为本发明实施例二的空间用低剩磁太阳电池阵的示意图。 [0022] 图6为本发明实施例二中太阳电池阵布片电路的示意图。 [0023] 图7为本发明实施例二中印制电路的示意图。 具体实施方式[0024] 以下将结合图1～图7对本发明的空间用低剩磁太阳电池阵作进一步的详细描述。 [0025] 本发明的基本思路为：通过印制电路在太阳电池下方引入大小相等、方向相反的电流回路，从根本上降低太阳电池阵剩磁。 [0026] 实施例一： [0027] 图1所示为本发明实施例一的空间用低剩磁太阳电池阵的示意图；图2所示为本发明实施例一中太阳电池阵布片电路的示意图；图3所示为本发明实施例一中印制电路的示意图。 [0028] 参见图1至图3，本实施例的空间用低剩磁太阳电池阵包括太阳电池阵布片电路和印制电路；所述太阳电池阵布片电路置于所述印制电路上。 [0029] 结合图1和图2，所述太阳电池阵布片电路包括太阳电池串1和隔离二极管4；所述隔离二极管4位于所述太阳电池串1的正极端并封装在OSR(Optical Solar Reflector)片下方，所述隔离二极管4的阴极与所述太阳电池串1的正极端连接。所述太阳电池串1包括若干太阳电池单体。 [0030] 本实施例中，所述太阳电池串1所包含的若干太阳电池单体直线排布，该若干太阳电池单体通过互连片串联(即相邻太阳电池单体之间通过互连片串联)，从而形成太阳电池串。 [0031] 本实施例中，所述太阳电池阵布片电路包含若干太阳电池串1，各太阳电池串完全相同，即各太阳电池串包含的太阳电池单体的数量相同，各太阳电池串的太阳电池单体相同；若干太阳电池串相互平行排布形成电池阵列，且各太阳电池串的正极端并列排布在同一侧；各太阳电池串的正极端均设有隔离二极管4，即每一太阳电池串均配置有隔离二极管4，为每一太阳电池串配置的隔离二极管4的数量由隔离二极管选型及太阳电池串的电流决定。 [0032] 本实施例中，所述太阳电池阵布片电路包含N个太阳电池串，每个太阳电池串包含M个太阳电池单体。光照情况下太阳电池产生的电流均由每并太阳电池串的正极端流向负极端，如图2中箭头方向所示。 [0033] 结合图1和图3，所述印制电路包括压延铜线3，压延铜线3的正面和背面均粘贴聚酰亚胺薄膜2，即压延铜线3埋在聚酰亚胺薄膜2中。 [0034] 每一太阳电池串1下方均至少设有一第一压延铜线31，第一压延铜线31从太阳电池串1负极端下方起始，经太阳电池串1下方、隔离二极管4下方后延伸出来，即第一压延铜线31一端与太阳电池串1的负极端对齐，另一端从隔离二极管4下方延伸出来，可见，本实施例中第一压延铜线31亦呈直线布置，与太阳电池串1中各太阳电池单体布置方式相同，第一压延铜线31经过太阳电池串1各太阳电池单体下方；通过激光开窗等技术去除第一压延铜线31两端上方的聚酰亚胺薄膜2，第一压延铜线31靠近太阳电池串1负极端的一端与太阳电池串1负极端电连接，第一压延铜线31从隔离二极管4下方延伸出来的一端用作太阳电池阵负极引出端；在第一压延铜线31延伸出隔离二极管4下方的一段的旁边设有第二压延铜线32，第二压延铜线32的长度方向平行于该延伸段的长度方向，且第二压延铜线32的长度＝该延伸段的长度，通过激光开窗等技术去除第二压延铜线32两端上方的聚酰亚胺薄膜2，第二压延铜线32的一端与隔离二极管4的阳极连接，第二压延铜线32另一端用作太阳电池阵正极引出端。对每一太阳电池串1均设有第一压延铜线31和第二压延铜线32，形成的太阳电池阵负极引出端和太阳电池阵正极引出端均布置于太阳电池串1的正极端。光照情况下太阳电池产生的电流经第一压延铜线31从太阳电池组件负极流向太阳电池组件正极，如图3中箭头方向所示。 [0035] 为每一太阳电池串1配置的第一压延铜线31的数量及第一压延铜线31的宽度由空间环境及太阳电池串的电流决定。若每一太阳电池串1配置的第一压延铜线31的数量为1，则该第一压延铜线31中心线与其上方太阳电池串1中心线重合；若每一太阳电池串1配置的第一压延铜线31的数量为2，则2根第一压延铜线31构成的组合体的中心线与其上方太阳电池串1中心线重合。 [0036] 太阳电池阵正极引出端、负极引出端布置方式采用镜像对称设计，以消除太阳电池阵引出端剩磁。如图4，本实施例中，为每一太阳电池串1配置2根第一压延铜线31，2根第一压延铜线31构成的组合体的两侧各设有一第二压延铜线32，即本实施例中串内的太阳电池阵正极引出端、负极引出端A就采用镜像对称设计。本实施例中，排布太阳电池阵正极引出端、负极引出端时，需要考虑串内及串间消磁。 [0037] 本实施例中，太阳电池与压延铜线间距为微米级，因此无需考虑太阳电池阵厚度方向电流回路产生的剩磁。 [0038] 综上，如图2和图3所示，太阳电池阵布片电路中电流与印制电路中电流位置相同、大小相等、方向相反，如图4所示，太阳电池阵正极引出端、负极引出端采用镜像对称设计，产生磁场相互抵消，太阳电池阵产生剩磁接近为零。 [0039] 实施例二： [0041] 图5所示为本发明实施例二的空间用低剩磁太阳电池阵的示意图；图6所示为本发明实施例二中太阳电池阵布片电路的示意图；图7所示为本发明实施例二中印制电路的示意图。 [0042] 结合图5和图6，本实施例中，太阳电池串1′所包含的若干太阳电池单体S形排布，隔离二极管4′位于太阳电池串1′的正极端并封装在OSR片下方，所述隔离二极管4′的阴极与所述太阳电池串1′的正极端连接。光照情况下太阳电池产生的电流由太阳电池串1′的正极端经S形流向太阳电池串1′的负极端，如图6中箭头方向所示。 [0043] 图6中，太阳电池阵布片电路中仅示例了一太阳电池串1′，但实际中太阳电池阵布片电路包含的太阳电池串1′的数量根据太阳翼尺寸和太阳电池串1′电压决定。每一太阳电池串1′配置的隔离二极管4′的数量由隔离二极管选型及太阳电池串的电流决定。 [0044] 结合图5和图7，本实施例中，印制电路包括设有压延铜线3′的电路板，该电路板的正面和背面均粘贴聚酰亚胺薄膜2′，即压延铜线3′埋在聚酰亚胺薄膜2′中。 [0045] 太阳电池串1′下方的第一压延铜线31′亦呈S形布置，与太阳电池串1′中各太阳电池单体布置方式相同；第一压延铜线31′从太阳电池串1′负极端下方起始，经太阳电池串1′下方、隔离二极管4′下方后延伸出来，第一压延铜线31′经过太阳电池串1′各太阳电池单体下方。光照情况下太阳电池产生的电流经S形第一压延铜线31′从太阳电池组件负极流向太阳电池组件正极，如图7中箭头方向所示。 [0046] 在第一压延铜线31′延伸出隔离二极管4′下方的一段的旁边设有第二压延铜线32′，第二压延铜线32′的长度方向平行于该延伸段的长度方向，且第二压延铜线32′的长度＝该延伸段的长度。 [0047] 通过激光开窗等技术可去除第一压延铜线31′、第二压延铜线32′上方的聚酰亚胺薄膜，在第一压延铜线31′、第二压延铜线32′上得到电连接点。 [0048] 如图7，太阳电池串1′在S形拐角处B′，相邻太阳电池单体间通过第一压延铜线31′串联，而在非拐弯处，相邻太阳电池单体间通过互连片串联。 [0049] 本实施例中，排布太阳电池阵正极引出端、负极引出端A′时，只需要考虑串内消磁。 [0050] 综上，如图6和图7所示，太阳电池阵布片电路中电流与印制电路中电流位置相同、大小相等、方向相反，太阳电池阵正极引出端、负极引出端采用镜像对称设计，产生磁场相互抵消，太阳电池阵产生剩磁接近为零。 [0051] 本发明中未详细阐述部分属于本领域公知技术，且以上所述仅为本申请的优选实施例，并不用于限制被申请。对于本申请中实施例的更改和变化，凡在本申请的逻辑和原则之内，均应包含在本申请的保护范围之内。 |
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