发电-储能一体化柔性电源系统结构热特性仿真研究

作者：陆鸣雷; 张圳; 周丽华^*; 王小顺; 叶晓军; 李红波; 孙利杰; 吴勇民; 靳洋; 刘世超

来源：上海航天(中英文）, 2021, 38(06): 85-92.

DOI：10.19328/j.cnki.2096-8655.2021.06.012

• 柔性
• 太阳电池
• 全固态薄膜锂电池
• 一体化电源系统
• 应力仿真

基于柔性薄膜砷化镓(GaAs)太阳电池、全固态薄膜锂电池(TFB)和柔性管理电路组成的发电-储能结构一体化电源系统,可以用作便携式应急电源,也可与无人飞行器、便捷式电子设备、无线传感网络节点等结合,实现自身能源的闭合供给,满足相关装备对电能源全天候、长时间、模块化等多样化应用的需求。但在实际工作中,系统的电转化效率只有30%左右,大部分太阳光的能量经太阳电池吸收后会转化成热,TFB在充电过程中也会发热。电源系统中,柔性太阳电池和TFB采用键合的方式结合,由于薄膜各层材料的热膨胀系数不同,产生的热量会在电源系统内部导致热应力,造成键合材料的分离,甚至破坏整个电源系统。通过计算机模拟柔性电源系统在月球表面环境下的工作状态,建立电源系统结构模型以及热传递数学模型,仿真得到不同结构电源系统工作时的温度场和应力场分布情况,对发电-储能一体化柔性电源系统结构优化和工作状态的掌握具有指导意义。

• 单位
  华东理工大学; 上海空间电源研究所