[發明專利]一種電容器與熱電池的復合電源

在審

• 申請號: 201911024973.8
• 申請日: 2019-10-25
• 公開（公告）號: CN110797963A
• 公開（公告）日: 2020-02-14
• 發明（設計）人: 宋維相;遲亮;于金玉;胡華榮;蘇永堂;羅重霄;季柳燕;袁光明
• 申請（專利權）人: 上海空間電源研究所
• 主分類號: H02J9/00
• 分類號: H02J9/00
• 代理公司: 11009 中國航天科技專利中心
• 代理人: 臧春喜

1.一種電容器與熱電池的復合電源，其特征在于，包括：上支架(1)、對接板(2)、第一熱電池組(3)、八個固定腳(4)、第二熱電池組(5)、電容器(6)、隔熱板(7)、下支架(9)和支撐板(10)；其中，對接板(2)上設置有：用于連接第一熱電池組(3)的接口Ⅰ(11)，用于連接第二熱電池組(5)的接口Ⅱ(12)，用于連接支撐板(10)的接口Ⅲ(13)，用于連接上支架(1)的接口Ⅳ(14)，用于連接下支架(9)的接口Ⅴ(15)，以及對外接口(16)；第一熱電池組(3)和第二熱電池組(5)分別包括：串聯的三個相同的熱電池；

第一熱電池組(3)和第二熱電池組(5)分別設置在對接板(2)的左右兩側，并通過八個固定腳(4)固定；支撐板(10)安裝在對接板(2)上、設置有第二熱電池組(5)的一側，第二熱電池組(5)位于支撐板(10)下方、與支撐板(10)之間留有5mm以上間隙；電容器(6)安裝在支撐板(10)上方；隔熱板(7)設置在支撐板(10)與電容器(6)之間，用于減緩熱電池組工作時發熱對電容器的熱沖擊；上支架(1)通過對接板(2)上設置的接口Ⅳ與對接板(2)對接，下支架(9)通過對接板(2)上設置的接口Ⅴ與對接板(2)對接；其中，上支架(1)和下支架(9)分別用于固定第一熱電池組(3)和第二熱電池組(5)的電氣接口；

其中：電容器(6)采用薄膜電容器，包括：阻燃環氧塑料外殼和四個電容器芯子，灌封環氧樹脂，徑向引出；薄膜電容器的最小容量為20μF，額定工作電壓為750V；其中，電容器(6)的四個電容器芯子采用兩串兩并結構，形成雙路冗余結構的內部電路，當某一個電容器芯子發生斷路故障時，電容器(6)的內部電路的支路變成兩只電容器芯子串聯，此時電容器(6)的總容量為20μF，滿足要求；當某一個電容器芯子發生短路故障時，電容器(6)的內部電路的支路變成兩只電容器芯子串聯再和另一只電容器芯子并聯的結構，此時電容器(6)的總容量大于40μF，滿足要求；

其中：當熱電池組被激活信號激活，外部負載進入工作狀態時，負載電流分為兩部分，分別由熱電池組和電容器提供；同時，通過并聯電容器，降低熱電池組中各熱電池在脈動負載時的輸出電流峰值，抑制熱電池的電壓跌落，相當于熱電池等效電阻的降低，提高了熱電池的動態響應能力，使熱電池在脈動負載時內部損耗降低，放電效率提高，放電時間延長；

其中：對于電容器與熱電池的復合電源，有：熱電池激活前電解質處于高阻鈍態，電阻達兆歐級；當熱電池激活時，內阻逐漸下降，電壓逐漸升高；熱電池激活后，一方面給負載輸出電流，另一方面對電容器充電；進行大電流放電時，電容器和熱電池同時提供電流，由于電容器的內阻遠小于熱電池，放電初期電流值主要由電容器承擔，隨著電容器容量的釋放，電壓隨之下降，承擔的電流值也逐漸下降，使更大的電流由熱電池提供；當大電流脈沖去除，負載轉入恒流放電時，熱電池兩端的電壓快速恢復，高于電容器電壓，電池給電容器充電；對于電容器來說，等同于一個一階電路全響應過程，電容器兩端的電壓同樣以指數形式趨近于恒定值，到恒定值后，電壓和電流不再變化，電容相當于開路，電流為零，然后開始下一次循環；電池在給電容器充電的同時，向負載輸出電流。

2.根據權利要求1所述的電容器與熱電池的復合電源，其特征在于，

對接板(2)采用厚度不小于12mm的鋁合金板或厚度不小于5mm的鈦合金板；

支撐板(10)采用厚度不小于3mm的U形鋁合金板，通過M4螺釘與對接板(2)和電容器(6)連接；

各熱電池的金屬外殼均采用不銹鋼或鈦合金材料制作；

固定腳(4)采用不銹鋼或鈦合金制作；

隔熱板(7)采用環氧玻璃布層壓板或聚酰亞胺板，厚度不小于1mm；

上支架(1)和下支架(9)采用厚度不小于2mm的鋁合金制作得到。