2.2 Аккумуляторная батарея

Аккумуляторная батарея (АБ) является дополнительным источником, аккумулирующим электрическую энергию от СБ, для обеспечения электропитанием бортовых систем при:

- нахождении КА в области баллистической тени;

- превышении мощности нагрузки мощности СБ.

АБ требуемой емкости и напряжения набирается из однотипных аккумуляторных элементов последовательным и параллельным соединением.

Электрическая коммутация однополюсных электродов и разнополюсных электродов электрически соединенных аккумуляторных элементов осуществляется при помощи шин, свариваемых (например, аргонодуговой сваркой) с токовыводами электродов, выступающим за их наружный диаметр. Контроль за состоянием АБ осуществляется с помощью датчиков давления и температурных датчиков, расположенных на корпусе батареи.

В качестве датчиков давления в АБ используются тензопреобразователи и сигнализаторы давления.

Принцип действия тензопреобразователей основан на использовании тензоэффекта в полупроводниках. Под действием измеряемого давления изменяется сопротивление тензорезисторов, собранных в мостовую схему. Изменение сопротивления тензорезисторов преобразуется в выходной сигнал.

Сигнализатор давления представляет собой электромеханическое устройство, позволяющее производить отключение заряда и разряда при любой степени заряженности АБ. Например, при заряде никель-водордных батарей между внешней и внутренней полостью сильфона возникает разность в давлении, вследствие чего происходит сжатие сильфона и пружины, при этом происходит поднятие общего контакта датчика и последовательное его замыкание с контактами, называвемыми уровнем нижнего давления и уровнем верхнего давления. При разряде происходит последовательное размыкание контактов сначала на уровне ДВ, затем ДН. Механическое замыкание и размыкание контактов преобразуется в электрический сигнал, который используется для управления зарядом и разрядом аккумуляторной батареи.

В качестве датчиков температуры использованы термометры сопротивления специального типа.

Критериями выбора типоразмера АБ являются:

-количество циклов ”заряд - разряд”;

-режим циклирования: ток и глубина разряда;

-тепловой режим;

-массовые и объемные характеристики;

-надежность и простое управление зарядом;

-работа в космических условиях.

Интенсивность и глубина циклирования АБ при функционировании КА в основном зависит от продолжительности теневого участка орбиты. Количество аккумуляторных батарей, а, следовательно, масса и габариты АБ определяются требуемыми значениями емкости и рабочего напряжения как единичной, так и всей АБ.

Наиболее распространенными типами АБ, применяемые как на предшествующих, так и современных КА являются: никель-кадмиевые герметичные (НКГ) - NiCd, никель-водородные (НВ) – NiH и NiMH; литиевые – Li-ion и Li-C.

^{Никель-кадмиевые АБ развивают ЭДС =1,3б В и эксплуатируются при напряжении U=l,05...1,25 В, выдерживают свыше 1000 циклов заряд-разряд. Эксплуатационные температуры зависят от типа исполнения и составляют Т=243...313 К. Плотная сборка, применение высокопрочных полимерных материалов между электродами позволяют выдерживать высокие значения ударных и вибрационных нагрузок (до 100).}

^{Никель-водородные по своим характеристикам близки к никель-кадмиевым, но обладают большим ресурсом. Их характеристики более устойчивы в эксплуатации, т.к. водород деградировать не может. Недостатком являются высокие давления и сложные правила заряда.}

Наибольшее применение в настоящее время имеют АБ на основе никеля – НВ. Никель-водородные АБ по своим характеристикам близки к никель-кадмиевым, но допускают значительно больше количество циклов “заряд-разряд” (десятки тысяч). По сравнению с НКГ аккумуляторы НВ имеют более широкий диапазон рабочего напряжения, на 20…30 % выше удельную емкость, допускают большую перегрузку по току. Однако по удельной емкости они уступают литиевым АБ в 2…2,2 раза.

Удельная емкость рассматриваемых типов АБ.

Характеристика	Тип АБ
	НКГ	НВ	Литиевая
Удельная емкость, Вт*ч/кг	40 - 52,5	37 -55	114,5 - 300