不均衡外热流条件下的均温化控制装置及控制方法

摘要

本发明提供了一种不均衡外热流条件下的均温化控制装置及控制方法，其特征在于，包括：舱体、薄多层隔热组件、厚多层隔热组件、气瓶、高发射率热控涂层、加热器、和气瓶多层隔热组件；多个所述气瓶在所述舱体内，多个所述气瓶采用一路加热器，并进行串联设置，通过所述加热器的阻值大小，保证外热流小区域气瓶加热器功耗分配大，外热流大区域气瓶加热器功耗分配小，实现对不同外热流环境下的多个气瓶进行热补偿。本发明可解决太阳光照条件稳定，整星电功耗和电加热器路数紧张情况下，不均衡外热流环境下的气瓶或大体积装置的均温控制问题。

权利要求

1.一种不均衡外热流条件下的均温化控制装置，其特征在于，包括：舱体、薄多层隔热组件(1)、厚多层隔热组件(2)、气瓶和加热器(6)；

所述薄多层隔热组件(1)包覆在所述舱体的向阳面，所述厚多层隔热组件(2)包覆所述舱体的非向阳面；

多个所述气瓶设置于所述舱体内，多个所述气瓶采用一路加热器(6)，并进行串联和/或并联设置；

还包括热控涂层(5)，所述热控涂层(5)喷涂在所述舱体内表面；

还包括气瓶多层隔热组件(7)，所述气瓶多层隔热组件(7)包覆在所述气瓶外。

2.根据权利要求1所述的不均衡外热流条件下的均温化控制装置，其特征在于，所述多层隔热组件(7)最外层为预设厚度的双面镀铝聚酯薄膜。

3.根据权利要求1所述的不均衡外热流条件下的均温化控制装置，其特征在于，所述薄多层隔热组件(1)和所述厚多层隔热组件(2)的最外层为预设厚度的聚酰亚胺镀铝二次表面镜。

4.根据权利要求1所述的不均衡外热流条件下的均温化控制装置，其特征在于，所述热控涂层(5)的发射率≥0.8。

5.一种不均衡外热流条件下的均温化控制方法，其特征在于，采用权利要求1至4任一项所述的不均衡外热流条件下的均温化控制装置，利用不均衡外热流条件下的均温化控制装置通过控温策略进行温度控制。

6.根据权利要求5所述的不均衡外热流条件下的均温化控制方法，其特征在于，所述控温策略包括根据卫星所处不同轨道阶段和不同工作模式进行温度调整；

所述控温策略包括温度最低点控温反馈、温度最高点控温反馈和平均温度控温反馈。

7.根据权利要求6所述的不均衡外热流条件下的均温化控制方法，其特征在于，所述温度最高点控温反馈包括：当温度高于控温阈值的上限，就关闭电加热器；

所述温度最低点控温反馈包括：当温度低于小于控温阈值的下限，就打开电加热器；

所述平均温度控温反馈包括：当预设个温度测点的平均值大于等于控温阈值的上限，则关闭电加热器；当预设个温度测点的平均值低于控温阈值的下限，则打开电加热器。

说明书

不均衡外热流条件下的均温化控制装置及控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及热控技术领域，具体地，涉及一种不均衡外热流条件下的均温化控制装置及控制方法，更为具体地，涉及一种基于不均衡外热流条件下多个气瓶的差异化控制
方法。

背景技术

[0002] 卫星气瓶的传统热设计方法是：每个气瓶上粘贴加热器和测温热敏电阻后，采用多层隔热组件对整个气瓶进行包覆，减少其与外界的热量交换，而后采用自反馈闭环控温
策略对其温度进行单独控制，将气瓶控制在合适的温度范围内。但现在某些卫星或飞行器
面临加热器路数、能源紧张的问题，常规每个气瓶都进行单独温控的热设计方案因占用整
星资源较多，不能满足总体要求。

[0003] 专利文献CN107992126A(申请号：201710994346.1)公开了一种空间多目标温度一致性控温方法，包括以下步骤：步骤一：同一块舱板上的单机或组件，通过预埋热管实现其
均温化，同时在舱板上热管的对应位置粘贴测温元件和电加热器以控制其温度水平；步骤
二：将温差控制转换为原码差值控制，实现不同舱板上的单机或组件的温度一致性控制；步
骤三：空间多目标单机或组件温度一致性控制策略。

发明内容

[0004] 针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种不均衡外热流条件下的均温化控制装置及控制方法。

[0005] 根据本发明提供的一种不均衡外热流条件下的均温化控制装置，其特征在于，包括：舱体、薄多层隔热组件1、厚多层隔热组件2、气瓶、高发射率热控涂层5、加热器6、和气瓶
多层隔热组件7；

[0006] 多个所述气瓶在所述舱体内，多个所述气瓶采用一路加热器6，并进行串联设置，通过所述加热器6的阻值大小，保证外热流小区域气瓶加热器功耗分配大，外热流大区域气
瓶加热器功耗分配小，实现对不同外热流环境下的多个气瓶进行热补偿。

[0007] 优选地，所述气瓶外包覆所述气瓶多层隔热组件7，减少外界环境的影响，实现相对独立的温度控制。

[0008] 优选地，所述多层隔热组件7最外层为预设厚度的双面镀铝聚酯薄膜。

[0009] 优选地，所述舱体向阳面包覆所述薄多层隔热组件1，舱体除向阳面包覆所述厚多层隔热组件2。

[0010] 优选地，所述薄多层隔热组件1和所述厚多层隔热组件2的最外层为预设厚度的聚酰亚胺镀铝二次表面镜。

[0011] 优选地，所述舱体内表面喷涂所述高发射率热控涂层5，实现均温效果。

[0012] 优选地，所述高发射率热控涂层5的发射率≥0.8。

[0013] 根据本发明提供的一种不均衡外热流条件下的均温化控制方法，利用不均衡外热流条件下的均温化控制装置通过控温策略进行温度控制。

[0014] 优选地，所述控温策略包括根据卫星所处不同轨道阶段和不同工作模式进行温度调整；

[0015] 所述控温策略包括温度最低点控温反馈、温度最高点控温反馈和平均温度控温反馈；

[0016] 优选地，所述温度最高点控温反馈包括：当温度高于控温阈值的上限，就关闭电加热器；

[0017] 所述温度最低点控温反馈包括：当温度低于控温阈值的下限，就打开电加热器；

[0018] 所述平均温度控温反馈包括：当预设个温度测点的平均值高于控温阈值的上限，则关闭电加热器；当预设个温度测点的平均值低于控温阈值的下限，则打开电加热器。

[0019] 与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

[0020] 1、通过对气瓶的详细建模，结合外热流情况，进行热补偿功耗差异化设计；

[0021] 2、N个气瓶只采用一路加热器，通过粘贴在气瓶上加热器的串并联设计，实现加热功率的合理分配；

[0022] 3、通过向阳面包覆薄多层隔热组件和舱体其它几个面包覆厚多层隔热组件，将太阳光能量引入舱体而后进行舱内“黑体模型”热交换，达到均温效果；

[0023] 4、本发明可大大节省整星电功耗和电加热器路数。

附图说明

[0024] 通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

[0025] 图1为本发明一个具体实施例的结构示意图。

[0026] 其中，1‑薄多层隔热组件；2‑厚多层隔热组件；3‑向阳面气瓶；4‑背阳面气瓶；5‑高发射率热控涂层；6‑加热器；7‑气瓶多层隔热组件。

具体实施方式

[0027] 下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术
人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明
的保护范围。

[0028] 实施例1

[0029] 根据本发明提供的一种不均衡外热流条件下的均温化控制装置，包括：舱体、薄多层隔热组件1、厚多层隔热组件2、气瓶、高发射率热控涂层5、加热器6、和气瓶多层隔热组件
7；

[0030] 多个所述气瓶在所述舱体内，多个所述气瓶采用一路加热器6，并进行串联设置，通过所述加热器6的阻值大小，保证外热流小区域气瓶加热器功耗分配大，外热流大区域气
瓶加热器功耗分配小，实现对不同外热流环境下的多个气瓶进行热补偿。

[0031] 具体地，所述气瓶外包覆所述气瓶多层隔热组件7，减少外界环境的影响，实现相对独立的温度控制。

[0032] 具体地，所述多层隔热组件7考虑到减重需求一般优选10层，最外层为16μm的双面镀铝聚酯薄膜。

[0033] 具体地，所述舱体向阳面包覆所述薄多层隔热组件1，舱体除向阳面包覆所述厚多层隔热组件2。

[0034] 具体地，所述薄多层隔热组件1一般为5层，所述厚多层隔热组件2一般为20层，薄多层隔热组件1和厚多层隔热组件2的最外层为预设厚度的聚酰亚胺镀铝二次表面镜。

[0035] 具体地，将太阳光能量引入舱体而后保持，通过所述舱体内表面喷涂所述高发射率热控涂层5，实现类似“黑体模型”的均温效果。

[0036] 具体地，所述高发射率热控涂层5一般要求半球发射率≥0.8。

[0037] 根据本发明提供的一种不均衡外热流条件下的均温化控制方法，利用不均衡外热流条件下的均温化控制装置通过控温策略进行温度控制。基于外热流和气瓶详细建模仿真
分析，对不同外热流环境下的N个气瓶进行热补偿功耗差异化设计。

[0038] 具体地，所述控温策略包括根据卫星所处不同轨道阶段和不同工作模式进行温度调整；

[0039] 所述控温策略包括温度最低点控温反馈、温度最高点控温反馈和平均温度控温反馈；

[0040] 具体地，所述温度最高点控温反馈包括：当温度高于控温阈值的上限，就关闭电加热器；

[0041] 所述温度最低点控温反馈包括：当温度低于控温阈值的下限，就打开电加热器；

[0042] 所述平均温度控温反馈包括：当预设个温度测点的平均值高于控温阈值的上限，则关闭电加热器；当预设个温度测点的平均值低于控温阈值的下限，则打开电加热器。

[0043] 实施例2

[0044] 实施例2是实施例1的变化例

[0045] 如图1所示，本发明实施例提供了一种不均衡外热流条件下多个气瓶的均温化控制方法。首先，基于外热流和气瓶详细建模仿真分析，对不同外热流环境下的4个气瓶进行
热补偿功耗差异化设计，得出具体在轨运行需要补偿的功耗。其中，4个气瓶只采用一路加
热器，根据其串并联设计，决定气瓶加热器的阻值大小，其中背阳面气瓶加热器功耗分配大
(背阳面气瓶的加热器功率为12W)，向阳面气瓶加热器功耗分配小(向阳面气瓶的加热器功
率为1W)。本实施例中为保证气瓶温度的均匀性，采用平均控温反馈方式进行控温。而后，在
气瓶外包覆10单元多层隔热组件，减少外界环境对其影响实现其相对独立的温度控制，多
层最外层为16μm双面镀铝聚酯薄膜；最后，通过向阳面包覆10层多层隔热组件和舱体其它
几个面包覆20层多层隔热组件，多层最外层为25μm聚酰亚胺镀铝二次表面镜，最内侧为25μ
m聚酰亚胺薄膜，将太阳光能量引入舱体而后保持，通过在舱体内表面喷涂SR107‑E51黑漆
(半球发射率≥0.85)实现类似“黑体模型”的均温效果。

[0046] 在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位
置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须
具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

[0047] 本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统、装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的
系统、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微
控制器等的形式来实现相同程序。所以，本发明提供的系统、装置及其各个模块可以被认为
是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结
构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部
件内的结构。

[0048] 以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影
响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相
互组合。