卫星电池系统是航天器电源分系统(EPS,Electrical Power System)的核心组成部分,主要负责在太阳光照区储存太阳能,并在地球阴影区或高负载阶段为卫星提供稳定电力。
卫星电池电压并没有统一固定值,而是根据:
卫星尺寸;
轨道类型;
功率需求;
载荷类型;
电源架构;
进行设计。
目前卫星锂离子电池系统常见电压范围主要集中在:
7.4V、14.8V、28V、36V、42V、50V、100V级以上。
组成:
2节锂离子电芯串联。
单体电芯:
3.6V~3.7V。
标称:
约7.2V~7.4V。
应用:
微型卫星;
CubeSat;
小型实验卫星。
特点:
结构简单;
重量轻;
功率较低。
组成:
4节锂离子电芯串联。
计算:
3.7V × 4 ≈ 14.8V。
应用:
小型遥感卫星;
科研卫星;
纳卫星。
特点:
成熟度高;
易于模块化设计。
28V是目前卫星应用最常见的平台之一。
组成:
8节锂离子电芯串联。
电芯:
3.6V~3.7V。
标称:
约28.8V。
应用:
通信卫星;
遥感卫星;
科学探测卫星;
商业卫星。
优势:
与航天电源设备匹配成熟;
电源转换效率较高;
系统可靠性好。
随着卫星功率提升,高电压平台逐渐增加。
例如:
10串锂离子电池:
约36V~37V。
12串:
约43V~44V。
应用:
高功率遥感卫星;
大型通信卫星;
低轨卫星星座。
优势:
降低工作电流;
减少线束重量;
提高功率传输效率。
部分高功率航天器采用:
14串左右锂电池。
电压:
约50V。
应用:
大型空间平台;
高功率通信卫星。
特点:
适用于:
几十千瓦级功率需求。
| 类型 | 电压范围 | 应用 |
|---|---|---|
| CubeSat微卫星 | 7.4V/12V | 小型任务 |
| 纳卫星 | 12V~16V | 科研实验 |
| 小型卫星 | 14.8V | 遥感、通信 |
| 商业卫星 | 28V | 主流平台 |
| 高功率卫星 | 36V~50V | 高负载任务 |
| 大型空间平台 | 50V以上 | 高功率系统 |
卫星主要能源:
太阳能电池阵。
太阳能板输出需要经过:
太阳能控制器(PCDU)
↓
电池充电
↓
负载供电。
电池电压需要与:
太阳能阵列;
DC/DC转换器;
匹配。
功率公式:
P = U × I
同样功率:
提高电压:
↓
降低电流
↓
减少导线重量
↓
提高系统效率。
卫星寿命通常:
5~15年以上。
电压平台需要保证:
稳定;
可控;
易维护。
目前主要采用:
优势:
高能量密度;
重量轻。
优势:
安全性高;
循环寿命长。
特点:
高可靠;
宽温运行;
长寿命。
卫星可能经历:
日照高温;
阴影低温。
典型:
约:
-20℃~+50℃。
特殊任务:
更宽温范围。
卫星运行在:
真空环境。
要求:
低挥发材料;
密封可靠。
发射阶段:
火箭产生:
强振动;
冲击载荷。
电池PACK需要:
抗振结构;
可靠连接。
航天电池管理系统通常称:
BCU(Battery Control Unit)。
功能包括:
检测:
单体电压;
总电压。
监控:
电芯温度;
热异常。
保证:
电芯一致性;
长寿命。
预测:
剩余电量;
健康状态。
航天应用重点关注:
措施:
高可靠电芯;
电芯隔离;
热扩散控制。
包括:
充电控制;
电压限制。
包括:
熔断器;
电流监测。
参数:
电压:7.4V/14.8V;
容量:10Ah~100Ah;
应用:低轨小卫星。
参数:
电压:28V;
容量:50Ah~200Ah;
应用:遥感、通信卫星。
参数:
电压:50V;
容量:100Ah以上;
应用:高功率空间平台。
航天级电池供应商需要具备:
包括:
轻量化;
高可靠结构;
真空适应设计。
包括:
一致性测试;
循环寿命验证。
包括:
SOC算法;
通讯接口;
故障诊断。
包括:
振动;
冲击;
高低温;
真空测试。
浩博电池专注特种锂电池PACK定制,可根据特殊装备需求开发:
高可靠锂电池模块;
宽温锂电池系统;
高压锂电池PACK;
智能BMS管理系统。
应用方向包括:
无人设备;
航空装备;
特种机器人;
高可靠工业设备。
东莞市浩博光电科技有限公司根据设备电压平台、空间尺寸、重量限制、环境条件及寿命要求,提供定制化锂电池系统设计方案。
卫星电池常见电压范围主要包括:
7.4V
14.8V
28V(最常见)
36V~42V
50V级以上
其中:
28V卫星电源平台是目前应用最广泛的航天电源方案之一。
未来随着高功率通信卫星、低轨卫星星座和空间装备发展,卫星电池系统将向:
更高电压、更高能量密度、更长寿命、更高可靠性
方向发展。