一种空间在轨舱外维修用电动工具的在轨充电装置

技术领域

本发明涉及空间站在轨状态下航天员出舱维修辅助工具技术领域，尤其涉及一种空间在轨舱外维修用电动工具的在轨充电装置。

背景技术

为保证空间站长期在轨稳定运行，空间站配备舱外维修工具，可实现航天员身着航天服状态下对舱外设备进行维修或更换。舱外维修用电动工具采用可充电式锂电池供电，通过配套的在轨充电系统对其进行充电。由于充电工作需要航天员在空间站舱内开展，因此需要一种安全性、可靠性高且便于航天员操作及判读的充电装置。

发明内容

本发明的目的在于：为了解决上述问题，而提出的一种空间在轨舱外维修用电动工具的在轨充电装置。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种空间在轨舱外维修用电动工具的在轨充电装置，包括充电装置、供电电缆和充电电缆，所述充电装置通过供电电缆连接有空间站舱内插座，所述供电电缆一端通过充电装置端供电电连接器与所述充电装置连接，另一端通过舱内充电插座端电连接器与所述空间站舱内插座连接，所述充电装置通过充电电缆连接有舱外维修用电动工具锂电池，所述充电电缆一端通过充电装置端充电电连接器与所述充电装置连接，另一端通过电池端电连接器与所述锂电池连接。

优选地，所述充电装置上设有状态显示模块、电池工况控制模块、充电开关模块和防漂尼龙搭扣。

优选地，所述锂电池的充电模式分为满电充电模式和维护充电模式，满电充电模式是对锂电池按照满电电压进行充电，适用于电动工具执行在轨舱外维修任务前的充电；维护充电模式是对锂电池按照满电电压70％进行充电，适用于锂电池长期存放时每3～6个月进行一次充电，避免锂电池长期电量过低导致性能下降。

优选地，所述充电装置具备锂电池充电管理功能，具有单体均衡、模式控制、故障保护功能，所述单体均衡在单体电压差超过50mV时启动，均衡迟滞电路输出高电平，具有迟滞比较功能，均衡电路接通，均衡电流不小于60mA，用于避免锂电池单体在长期使用下单体电压差异过大导致的锂电池故障。

优选地，所述模式控制通过开关切换不同电压基准电路，实现充电工况和维护工况两种模式选择。

优选地，所述故障保护包括过压保护、过温保护、过流保护、单体压差超限保护四种模式。

优选地，所述状态显示模块设有三个指示灯，分别为系统正常、充电故障、电池充电。

优选地，所述电池工况控制模块设有一个按钮和两个指示灯，所述按钮为工况切换按钮，两个指示灯分别为充电工况和维护工况。

优选地，所述充电开关模块设有一个带灯按钮，系统上电并选择相应的工况后，按下充电开关按钮，按钮绿灯长亮。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本申请提出了一种空间在轨舱外维修用电动工具的在轨充电装置，可实现航天员在轨进行锂电池的充电，实现安全、可靠的进行锂电池充电及性能维护，并且便于航天员在轨识别、判读充电状态。在轨充电时，充电装置通过供电电缆、充电电缆分别连接空间站舱内插座和舱外维修用电动工具锂电池，两端接口采用不同电连接器，用于防误插操作。

2、锂电池的充电模式分为使用前充电模式及定期维护充电模式。充电装置具备锂电池充电管理功能，具有单体均衡、模式控制、故障保护等功能，实现锂电池安全、可靠充电。充电装置设置有状态指示及控制面板，是航天员在轨充电操作的交互接口，便于航天员操作及判读；背面设计有防漂尼龙搭扣，用于充电时防漂及存放。

附图说明

图1示出了根据本发明实施例提供的舱外维修用电动工具在轨充电装置连接示意图；

图2示出了根据本发明实施例提供的舱外维修用电动工具在轨充电装置指示及控制面板示意图；

图3示出了根据本发明实施例提供的舱外维修用电动工具在轨充电装置防漂尼龙搭扣位置示意图。

图例说明：

1、充电装置；101、状态显示模块；102、电池工况控制模块；103、充电开关模块；104、防漂尼龙搭扣；2、供电电缆；3、充电电缆；4、电池端电连接器；5、充电装置端充电电连接器；6、充电装置端供电电连接器；7、舱内充电插座端电连接器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：

一种空间在轨舱外维修用电动工具的在轨充电装置，包括充电装置1、供电电缆2和充电电缆3，充电装置1通过供电电缆2连接有空间站舱内插座，供电电缆2一端通过充电装置端供电电连接器6与充电装置1连接，另一端通过舱内充电插座端电连接器7与空间站舱内插座连接，充电装置1通过充电电缆3连接有舱外维修用电动工具锂电池，充电电缆3一端通过充电装置端充电电连接器5与充电装置1连接，另一端通过电池端电连接器4与锂电池连接，充电装置1用于航天员在轨对舱外电动工具锂电池进行充电，锂电池的充电模式分为使用前充电模式及定期维护充电模式，充电装置1通过电缆分别连接空间站舱内插座和舱外维修用电动工具锂电池，两端接口采用不同电连接器，便于防误插操作。

具体的，如图1、图2和图3所示，充电装置1上设有状态显示模块101、电池工况控制模块102、充电开关模块103和防漂尼龙搭扣104，状态显示模块101、电池工况控制模块102和充电开关模块103是航天员在轨充电操作的交互接口，便于航天员操作及判读，防漂尼龙搭扣104用于充电时防漂及存放。

具体的，如图2所示，状态显示模块101设有三个指示灯，分别为系统正常、充电故障、电池充电，用于显示系统工作状态及充电状态，当本充电系统上电正常时，系统正常指示灯为绿灯长亮。当电池充电出现故障时，充电故障指示灯由常灭变为长亮黄灯。电池正常充电过程中，电池充电指示灯闪烁，充满至指定电压后长亮绿灯。

具体的，如图2所示，电池工况控制模块102设有一个按钮和两个指示灯，按钮为工况切换按钮，两个指示灯分别为充电工况和维护工况，工况切换按钮用于电池的充电模式选择，并通过充电工况、维护工况两个指示灯显示，充电开关模块103设有一个带灯按钮，系统上电并选择相应的工况后，按下充电开关按钮103，按钮绿灯长亮，启动模块在加电的同时启动充电，具有防浪涌短路保护功能。

具体的，如图1、图2和图3所示，锂电池的充电模式分为满电充电模式和维护充电模式，满电充电模式是对锂电池按照满电电压进行充电，适用于电动工具执行在轨舱外维修任务前的充电；维护充电模式是对锂电池按照满电电压70％进行充电，适用于锂电池长期存放时每3～6个月进行一次充电，避免锂电池长期电量过低导致性能下降，充电装置1具备锂电池充电管理功能，具有单体均衡、模式控制、故障保护功能，单体均衡在单体电压差超过50mV时启动，均衡迟滞电路输出高电平，具有迟滞比较功能，均衡电路接通，均衡电流不小于60mA，用于避免锂电池单体在长期使用下单体电压差异过大导致的锂电池故障，模式控制通过开关切换不同电压基准电路，实现充电工况和维护工况两种模式的选择。

具体的，如图1、图2和图3所示，故障保护包括过压保护、过温保护、过流保护、单体压差超限保护四种模式，充电保护各电路之间采用或门逻辑电路设计，当相应保护功能启动时，系统停止充电，且系统工作状态模块中的充电故障灯亮。所述过压保护为，当检测到任一电池单体电压超过指定电压值时，自动断开充电启动开关，停止充电，充电故障黄灯亮。所述过温保护为，当采集电池温度超过45℃时，自动断开充电启动开关，停止充电，充电故障黄灯亮。所述过流保护为，当检测到充电输出电流为4A时，自动断开充电启动开关，停止充电，充电故障黄灯亮。所述过压保护为，当最大电池单体电压超过最小单体电压0.1V时，自动断开充电启动开关，停止充电，充电故障黄灯亮。

本发明提出了一种空间在轨舱外维修用电动工具的在轨充电装置，可实现航天员在轨进行锂电池的充电，实现安全、可靠的进行锂电池充电及性能维护，并且便于航天员在轨识别、判读充电状态。在轨充电时，充电装置1通过供电电缆2、充电电缆3分别连接空间站舱内插座和舱外维修用电动工具锂电池，两端接口采用不同电连接器，用于防误插操作。锂电池的充电模式分为使用前充电模式及定期维护充电模式。充电装置具备锂电池充电管理功能，具有单体均衡、模式控制、故障保护等功能，实现锂电池安全、可靠充电。充电装置1设置有状态指示及控制面板，是航天员在轨充电操作的交互接口，便于航天员操作及判读；背面设计有防漂尼龙搭扣，用于充电时防漂及存放。

实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。