萤火一号火星探测器锂离子蓄电池技术.pdf

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1、上海航天AEROSPACESHANGHAI第30卷2013年第4期文章编号：1006一1630(z013)04lol08一03萤火一号火星探测器锂离子蓄电池技术王琛，冷书林，任杰伟，潘延林(上海空间电源研究所，上海200245)摘要：对萤火一号(YH一1)火星探测器锂离子蓄电池技术进行了研究。介绍了蓄电池组的功能、结构与组成，以及充放电的基本性能。蓄电池组采用拉杆式结构，在电解液中添加低温添加剂以提高低温工作性能，紧固件选用钛合金或铜合金以降低剩磁矩。长期高荷电态搁置试验及各种性能测试的结果表明：锂离子蓄电池组的比能量高、使用温度宽，能满足深空低温

2、环境的应用要求，其中多项技术已推广用于探月工程。关键词：YH一1火星探测器；锂离子蓄电池；温度适应性；磁矩；长航程搁置中图分类号：TM911．1文献标志码：ALi—IonBatteryforYH一1MarsProbeWANGChen，LENGShu—lin，RENJie—wei，PANYan—lin(Shanghai1nstituteofSpacePower—Sources，Shanghai200245，China)Abstract：ThetechnologyofLi—ionbatteryforYH一1Marsprobewasstudiedinth

3、ispaper．Thefunction，structureandcomposition，andgeneralchargeanddischargeperformancewereintroduced．ThetensionbarstructurewasadoptedintheaccumuIatorbattery．Theagentwasaddedintotheelectrolytetoimprovetheperformanceat10wtemperature．Thetitaniumandcooperscrewandnutwereadoptedtoreduc

4、etheresidualmagneticmoment．Theresu}tsofthestorageath谵hSOCforlongtimeandvariousperformancetestshowedthattheaccumulatorbatteryhadcharacteristicsofhighenergydensityandwideoperationtemperature，whichwouldmeettheapplicationrequirementofdeepspaceenvironment．IⅥanytechnologieshadalsobe

5、usedintheChinalunarproject．Keywor凼：YH一1Marsprobe；Li—ionbattery；Temperaturesuitability；Magneticm。ment；Storageforlongflyingo引言YH一1火星探测器是我国独立研制的第一颗火星探测器，其任务是环绕火星轨道进行火星空间环境探测。为应对深空恶劣的环境条件，YH一1火星探测器选择锂离子蓄电池组作为电源系统。这种蓄电池组具有比能量高、使用温度范围宽、自放电率低、无记忆效应等特点，已成功用于低地球轨道和地球同步轨道等卫星。YH一1火星探测器是国

6、产锂离子蓄电池组在深空探测领域的首次应用，面临多个不同于常规地球轨道卫星的要求。YH一1火星探测器搭载俄罗斯的FGSC火星探测器发射升空后，将有近11个月的收稿日期：2012一09—25作者简介：王琛(1982一)，男，工程师，硕士，主要研究方向为锂离子蓄电池空间应用。巡航段飞行，其间接受FGSC火星探测器的供电，为此锂离子蓄电池需经历长达lo月的在轨搁置；在地火转移轨道期间，YH一1火星探测器一直处于背阳面，环境温度较低，且环火轨道的太阳光强不到地球轨道的1／2，蓄电池组的工作温度较低；因火星轨道磁场探测需求，YH一1火星探测器对各单机的剩磁矩控

7、制要求较高[1]。为满足上述环境条件下的应用需求，需采用多种新技术。本文对YH一1火星探测器的锂离子蓄电池技术进行了研究。1结构和性能1．1功能a)在地火转移轨道，当FGSC火星探测器短期断电时为整器供电；第30卷2013年第4期王琛，等：萤火一号火星探测器锂离子蓄电池技术b)进入火星轨道，两探测器分离后，为火工品供电以展开太阳阵；c)YH一1火星探测器绕火运行期间，在火影期为整器供电，光照期当太阳阵功率不足时，与太阳阵联合供电。1．2结构与组成YH一1火星探测器用锂离子蓄电池组由18个10A·h蓄电池单体组成。每3个蓄电池单体并联组成30A·h模

8、块，6个30A·h模块串联组成蓄电池组。蓄电池组选用经飞行考验的10A·h锂离子蓄电池单体。单体采用叠层式极片组，具有散热