朱尚龙，邓 婉，王 瑾，刘小旭，曹梦磊，李德富

（北京宇航系统工程研究所，北京 100076）

0 引言

电池是常用的电能储存与释放装置，包括锂电池[1-2]、银锌电池[3]、镍氢电池[4-5]等，广泛应用于汽车、航空航天等领域。电池的温度对其性能和可靠性均有较大影响。电池充/放电过程中的电化学反应将吸收/产生热量，从而导致电池温度降低/上升。空间飞行器处于高真空（10-3Pa 以下）环境，气体对流与传导换热均可忽略，且电池的热功耗随放电电流动态变化，因此，掌握电池放电过程中的热功耗变化对进行电池的热控系统设计尤为重要。

电池充/放电过程热效应的物理机理复杂。1985 年，美国加州大学伯克利分校的Bernardi 提出电池的放电过程发热包括反应热、焦耳热以及极化热等，并给出电池的生热速率模型[6]。北京空间飞行器总体设计部的徐济万通过银锌电池在不同放电电流下的热功耗测量对这一结论进行了验证[3]。

上面级是一种可以将一个或多个卫星直接送入预定工作轨道或工作位置，可独立自主飞行的空间运载器[7]，其飞行热环境兼具运载器与航天器的特点[8-9]。某上面级[10]在轨飞行时间约为48 h，采用了5 块单体数量和放电电流均存在差异的银锌电池进行供电。其电池热控设计面临以下困难：该型号不进行全箭热平衡试验，无法验证电池热设计的正确性；电池分别安装在间隔较远的两个舱段，若采用主动电加热方案，需要使用较长的电缆，实施难度较大；主动热控系统的控温路数有限，无法对所有电池进行主动电加热控温。……