一种利用卫星外表面温度梯度进行发电的方法

摘要

该发明公开了一种利用卫星外表面温度梯度进行发电的装置，属于温差发电技术在航天器热控制领域应用。该装置包括：覆盖于卫星外表面的第一隔热层、覆盖于第一隔热层上的导热层、覆盖于导热层上的第二隔热层、第二隔热层上设置的体装式的太阳能电池板、镶嵌于第二隔热层内的热电器件、连接导热器件的能量收集电路；所述每一块太阳能电池板下方的第二隔热层内都镶嵌有热电器件，各热电器件一端连接太阳能电池板另一端连接导热层。这种利用卫星外表面温度梯度进行发电的方法，不仅能够增加卫星能量的来源，还能够降低卫星向阳面的温度，减小卫星外表面的温度波动，减小温度对体装式的太阳能电池板工作效率的影响。该方法在小卫星上具有很好的应用前景。

说明书

技术领域

本发明属于温差发电技术在航天器热控制领域应用。

背景技术

进入21世纪后，现在卫星逐渐呈现其轻量化、小型化、低成本以及高功能密度和性价比等优势，得到了快速发展和广泛应用，现在其已成为空间系统的重要组成部分。

卫星的向阳面在强烈的太阳辐射下温度比较高，而背阳面由于没有太阳辐射照射，其温度会比较低。卫星外表面过高的温度会影响太阳能电池板的工作效率，而整星的温度不均匀会引起卫星结构的热变形，影响星内高精密设备的精度。

由于小卫星体积小、热容小，运行轨道也比较低，在其频繁进出地球阴影区时，会造成卫星表面温度波动过大，容易影响星内设备的正常工作状态，增加卫星热控制系统的设计难度。

发明内容

为了解决小卫星外表面温度差过大、温度波动较大的问题，并增加卫星能量的来源，本发明提出了一种利用卫星外表面温度梯度进行发电的方法，尤其适合应用在小卫星上，如微、纳卫星。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种利用卫星外表面温度梯度进行发电的装置，其特征在于该装置包括：覆盖于卫星外表面的第一隔热层、覆盖于第一隔热层上的导热层、覆盖于导热层上的第二隔热层、第二隔热层上设置的体装式的太阳能电池板、镶嵌于第二隔热层内的热电器件、连接导热器件的能量收集电路；所述每一块太阳能电池板下方的第二隔热层内都镶嵌有热电器件，各热电器件一端连接太阳能电池板另一端连接导热层。

优选的，所述的热电器件(2)采用低温段热电材料制成，其P、N臂横截面积小，PN结对数多。

优选的，所述的导热层(4)材料为泡沫碳。

本发明的有益效果：这种利用卫星外表面温度梯度进行发电的方法，不仅能够增加卫星能量的来源，还能够降低卫星向阳面的温度，减小卫星外表面的温度波动，减小温度对体装式的太阳能电池板工作效率的影响。该方法在小卫星上具有很好的应用前景。

附图说明

图1是本发明以立方体卫星为实施对象的三维示意图。

图2是本发明以立方体卫星为实施对象的平面示意图。

图3是本发明以立方体卫星为实施对象的一个面上的安装结构爆炸图。

图4是本发明的能量收集电路模块的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明提供的一种利用卫星外表面温度梯度进行发电的方法的具体实施方式做详细说明。

本发明面向的对象为小卫星，在本文中以立方体卫星为例。在立方体卫星的六个面上均安装了微型热电器件，其中卫星的五个面(除近地面外)有体装式的太阳能电池板，近地面安装有热沉。

图1所示是本发明以立方体卫星为实施对象的三维示意图，卫星的六个面均有卫星热电器件。示意图中每个面只放一个热电器件，而实际可以根据卫星的大小安装多个热电器件。

图2所示是本发明以立方体卫星为实施对象的平面示意图，附图3所示是一个面的结构爆炸图。所示的结构组件包括体装式的太阳能电池板1、热电器件2、第二隔热层3、导热层4以及第一隔热层5。所述的热电器件2嵌在第二隔热层3中，其一个面通过导热硅脂紧贴在体装式的太阳能电池板上，另一个面通过导热硅脂紧贴在高性能导热层4上。隔热组件5主要用来阻断卫星表面的热量传递到卫星内部。

图2中的热电器件2采用低温段高ZT值的热电材料制成，热电器件两端的陶瓷板采用热导率较高的材料(如AlN,其热导率是Al₂O₃的5倍以上)。

图3中的高导热层4主要采用热导率高、密度小、比热容大的新型材料制成，如泡沫碳。

图4为本方面的能量收集电路模块的示意图，该模块中采用TPS61200、LTC3109等升压芯片，能够将微型热电器件输出的电压升到蓄电池的充电电压，直接给蓄电池充电。

上述只是以立方体卫星为实施例进行了图示和描述，但本发明专利的实施方式并不受上述实施例的限制，只要其以基本相同的手段达到本发明专利的技术效果，都应属于本发明专利的保护范围。