神舟十七抵达：储能系统、锂电池在中国航天器领域的应用

储能盒子 2023-11-08

10月26日11时14分，搭载神舟十七号载人飞船的长征二号F遥十七运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，约10分钟后，神舟十七号载人飞船与火箭成功分离，进入预定轨道，航天员乘组状态良好，发射取得圆满成功！随着大容量锂离子电池的安全性得到广泛验证，载人飞船采用该电池的日程越来越近。上海航天透露，在中国空间站进入常态化运营后，神舟飞船后续将应用能量更高的锂离子蓄电池，通过电源技术的不断进步，为飞船的正常运行持续提供可靠的保障。

神舟十七号：发射圆满成功！

10月26日11时14分，搭载神舟十七号载人飞船的长征二号F遥十七运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，约10分钟后，神舟十七号载人飞船与火箭成功分离，进入预定轨道，航天员乘组状态良好，发射取得圆满成功！

据悉，本次任务是我国载人航天工程进入空间站应用与发展阶段的第2次载人飞行任务，也是工程立项实施以来的第30次发射任务，意味着我国载人航天工程发射任务实现了30战30捷！

那么，空间站的运行到底是靠什么能量来维持的？“太空电站”是个什么来头？储能系统又在此发挥了何种作用？今天，小盒子就带大家来一场“2023太空漫游”！

飞船即将采用锂电池？

据了解，神舟十七号的发射正是镉镍蓄电池在中国航天器领域的收官之战。至此，镉镍蓄电池已成功为神舟飞船“服务”16次。

如今，随着大容量锂离子电池的安全性得到广泛验证，载人飞船采用该电池的日程越来越近。上海航天透露，在中国空间站进入常态化运营后，神舟飞船后续将应用能量更高的锂离子蓄电池，通过电源技术的不断进步，为飞船的正常运行持续提供可靠的保障。

据悉，镉镍蓄电池的问题在于当神舟载人飞船停靠在空间站前向或径向接口，在接受空间站并网供电的时候，会面临“充放电不规律”或“不充不放长期搁置”等复杂情况。镉镍蓄电池固有的“记忆效应”，也会影响其发挥最大能动性。

空间站靠什么能量维持？

事实上，空间站在太空的飞行相当于围绕地球作公转，并不需要能量。即使由于空间站的高度相对较低，依然存在着稀薄的空气，其为与空气阻力抵抗、维持运动速度所需要的能量，也远比发射加速时的能量需求小很多。

但另一方面，空间站仍需要能量调整轨道，还需要维持内部生活工作需要的能量。

据了解，当下中国空间站组合体由天和核心舱、问天实验舱、梦天实验舱和神舟十六号载人飞船、神舟十七号载人飞船、天舟六号货运飞船组成。（10月31日，“神十六”乘组将返回东风着陆场。）

相比此前神舟九号任务中约15立方米的有效活动空间，如今飞行乘组在天宫空间站的活动空间更大，居住环境更安全、更舒适。

仅中国空间站组合体控制和管理的主份舱段——天和核心供航天员工作生活的空间就有约50立方米，核心舱还具备交会对接、转位与停泊、乘组长期驻留、航天员出舱、保障空间科学实验等多种能力，密封舱内还配置有工作区、睡眠区、卫生区、就餐区、医监医保区及锻炼区。

而供电系统正是这一切的保障与基础——空间站电源系统足以保证空间站正常工作。

中国空间站的供电系统由柔性太阳翼、对日定向装置、锂离子蓄电池三个部分组成。其中，柔性太阳翼的主要作用正是使空间站实现能源自由，对日定向装置则负责提供稳定能源。

天和核心舱配有一组发电能力为18000瓦的太阳电池翼，单翼面积67平方米，双翼面积130多平方米。在光照区，太阳电池翼将太阳能转化为电能，供整舱使用。

但当空间站转到地球的背面，在太阳照不到的阴影区，太阳能电池无法工作，蓄电池便承担起为整个舱体供电的责任。

锂离子蓄电池

那空间站的锂离子蓄电池又是什么来头呢？据了解，这种能满足空间站运行需求的长寿命、大容量、高安全锂离子蓄电池，正是出自上海航天八院空间电源研究所（811所）研制人员之手。

据介绍，锂电最大的安全性问题是“热失控”。对此，空间站锂电在研制时采取了多种有效的手段：

从源头上，采用陶瓷隔膜，提供良好的防内短路措施；
在电池组内使用阻燃材料，防止高温引发燃烧；
在电池组内使用卸压材料，为单体电池膨胀时提供空间；
采用全密闭的锂离子蓄电池箱体式结构式设计，为舱内提供安全可靠的环境。

空间站核心舱共有6组锂离子蓄电池，每组有66个单体电池。而锂电使用时的难点，在于实现对每个单体电池的过充保护。针对这个问题，811所研制人员设计出了一套智能化的锂电管理系统，以实现高精度、高可靠、高安全的锂电充电控制。

高精度锂电集联采集系统，让采集精度更高、控制点更准；高效率高压大功率充电模块，充电时启用三级保护机制，在任意情况下保证用电安全；同时，在充电过程中实施温度监测，当充电温度高于设定安全温度值时，立即停止该机组蓄电池充电。

在空间站在长达10多年的在轨运行过程中，航天员需定期对锂电进行在轨更换。如何在不影响空间站的正常供电情况下，确保航天员的操作安全呢？

研制人员为锂电更换操作上了“双保险”。核心舱有两个功率通道，当其中一个通道需要更换电池时，由另一个通道作为主力供电。且每个功率通道采用“2+1”机组工作模式，任意一个机组中的电池需要更换时，将本机组断电，剩余两个机组可以保证本通道正常供电。

针对航天员在更换锂电时，高压电池组所带来的安全隐患，研制人员在锂离子蓄电池模块中，安装了两个并联的分段开关。通过将电池组的电压降低到人体的安全电压范围，来保护航天员开展在轨维修时的人身安全。

本文内容来源于：储能盒子，责任编辑：胡静，审核人：李峥

神舟十七抵达：储能系统、锂电池在中国航天器领域的应用

热点文章