行星、衛(wèi)星探測(cè)器用移動(dòng)供電平臺(tái)電源系統(tǒng)技術(shù)研究

馬力君，張 明，童喬凌，李智錚，盧嘉承，宋相毅，趙 健

(1.中電科藍(lán)天科技股份有限公司，天津 300384；2.北京空間飛行器總體設(shè)計(jì)部，北京 100094；3.武漢理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院，湖北武漢 430070)

我國(guó)探月工程四期的總目標(biāo)是在2030 年前后研制建設(shè)月球科研站基本型，為國(guó)際月球科研站選址和初步建設(shè)提供支撐[1]。

由于月球表面是真空狀態(tài)，月球科研站的各項(xiàng)勘察、建設(shè)、科學(xué)探測(cè)等工作離不開(kāi)各類(lèi)輪系、腳系及混合系統(tǒng)的車(chē)器機(jī)器人等月面可移動(dòng)的運(yùn)輸和操作工具的保障支持。

本文調(diào)研國(guó)外月球表面及火星表面的移動(dòng)平臺(tái)電源系統(tǒng)技術(shù)，開(kāi)展移動(dòng)供電平臺(tái)電源系統(tǒng)方案論證，對(duì)能源系統(tǒng)的功能、工作原理和工作模式進(jìn)行分析，對(duì)技術(shù)途徑進(jìn)行初步探討，并針對(duì)后續(xù)工作給出建議。

1 移動(dòng)供電平臺(tái)電源系統(tǒng)任務(wù)需求分析

1.1 移動(dòng)平臺(tái)功能需求

移動(dòng)平臺(tái)一：可移動(dòng)能源補(bǔ)給車(chē)/器。

月面能源補(bǔ)給車(chē)/器的主要功能是給遠(yuǎn)離駐留區(qū)外的移動(dòng)操作車(chē)補(bǔ)充能量，或者應(yīng)對(duì)其它突發(fā)事故進(jìn)行緊急救援，其電源系統(tǒng)需求具備大容量能量貯存能力，即具有較大的能量密度[2]。

移動(dòng)平臺(tái)二：可移動(dòng)作業(yè)車(chē)/器/機(jī)器人。

月面移動(dòng)作業(yè)車(chē)主要功能是在距離駐留一定距離外，完成巡視、勘探及其它月面科研任務(wù)。它既可以全時(shí)候、全地形連續(xù)工作，也可以在特定時(shí)間段內(nèi)間歇工作。由于需求其電源系統(tǒng)能長(zhǎng)時(shí)間提供不間斷電源，故需具備較低的能耗。

1.2 移動(dòng)供電平臺(tái)電源系統(tǒng)應(yīng)用場(chǎng)景分析

移動(dòng)平臺(tái)在月球科研站的應(yīng)用主要包括兩類(lèi)，即可移動(dòng)能源補(bǔ)給車(chē)/器和可移動(dòng)作業(yè)車(chē)/器/機(jī)器人。

兩類(lèi)移動(dòng)平臺(tái)的工作任務(wù)差異導(dǎo)致其電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)也完全不同，其中能源補(bǔ)給車(chē)需要提供更多能源，而移動(dòng)操作車(chē)需要盡可能長(zhǎng)時(shí)間不間斷作業(yè)。

表1 為移動(dòng)供電平臺(tái)任務(wù)差異表。

表1 移動(dòng)供電平臺(tái)任務(wù)差異表

能源補(bǔ)給車(chē)/器的任務(wù)是給移動(dòng)操作車(chē)/器/機(jī)器人進(jìn)行能源補(bǔ)給，即兩者之間需要進(jìn)行能源傳輸。為了能夠滿足月球科研站任務(wù)實(shí)際場(chǎng)景應(yīng)用需求，實(shí)現(xiàn)全浸式的技術(shù)場(chǎng)景演示，需要開(kāi)展能源補(bǔ)給車(chē)和移動(dòng)操作車(chē)之間的交互驗(yàn)證。

1.3 移動(dòng)供電平臺(tái)初步指標(biāo)能力體系分析

可移動(dòng)能源補(bǔ)給車(chē)/器指標(biāo)能力體系：

(1) 供電補(bǔ)給能力：能源補(bǔ)給車(chē)/器的核心指標(biāo)，決定是否具有移動(dòng)能源補(bǔ)給的前提條件，采用比能量指標(biāo)，單位Wh/kg。

(2) 儲(chǔ)能類(lèi)型：能源補(bǔ)給車(chē)/器的能源類(lèi)型，可以是光伏電源、燃料電源、蓄電池、溫差電池等，該類(lèi)型可以根據(jù)貯能技術(shù)的發(fā)展而進(jìn)行迭代。

(3)續(xù)航時(shí)間能力(t0)：指能源補(bǔ)給車(chē)/器的續(xù)航能力，以一定的速度可以連續(xù)工作的時(shí)間，續(xù)航里程=額定速度×t0，單位為h，該指標(biāo)與速度、路況、載重等因素相關(guān)。

(4)作業(yè)時(shí)段能力：衡量能源補(bǔ)給車(chē)/器可出勤工作的時(shí)段能力，表明其可在月晝工作、月夜工作，或者不受月晝?cè)乱苟伎梢匀珪r(shí)段出勤工作，無(wú)單位，分別采用tLd，tLn，tLa符號(hào)來(lái)表示。

(5)能量補(bǔ)給能力：指能源補(bǔ)給車(chē)/器所攜帶的可用于給外部補(bǔ)給的總電能，單位為kWh。

(6) 最快補(bǔ)給時(shí)間(tmin)：指能源補(bǔ)給車(chē)/器給補(bǔ)給對(duì)象儲(chǔ)能單元完成充電所需要的最短時(shí)間，單位為h，該指標(biāo)與補(bǔ)給對(duì)象所攜帶儲(chǔ)能單元的容量、能量補(bǔ)給車(chē)輸出功率、線路及環(huán)境溫度等因素相關(guān)。

(7)補(bǔ)給方式能力：指能源補(bǔ)給車(chē)/器給補(bǔ)給對(duì)象提供可充電接口的能力，包括有線接口、近場(chǎng)無(wú)線接口、遠(yuǎn)場(chǎng)無(wú)線接口等形式，無(wú)單位。

移動(dòng)作業(yè)車(chē)/器/機(jī)器人指標(biāo)能力體系：

(1) 任務(wù)支承能力：移動(dòng)作業(yè)車(chē)的重要指標(biāo)，決定著移動(dòng)作業(yè)車(chē)/器/機(jī)器人的任務(wù)工作支承能力，采用的單位為比能量單位Wh/kg。

(2) 儲(chǔ)能類(lèi)型：能源補(bǔ)給車(chē)/器的能源類(lèi)型，可以是光伏電源、燃料電源、蓄電池、溫差電池等，該類(lèi)型可以根據(jù)貯能技術(shù)的發(fā)展而進(jìn)行迭代。

(3) 靈活移動(dòng)能力：指移動(dòng)作業(yè)車(chē)在各種地形、各種時(shí)間段以不同速度完成不同任務(wù)時(shí)的機(jī)動(dòng)能力，無(wú)單位。

(4) 連續(xù)作業(yè)時(shí)間能力：指移動(dòng)作業(yè)車(chē)可以連續(xù)完成設(shè)定任務(wù)的能力，單位為h,該指標(biāo)受移動(dòng)作業(yè)車(chē)所攜帶的能源、工作環(huán)境等因素影響。

(5) 可靈活接收外部供能力：指移動(dòng)作業(yè)車(chē)接收可充電接口的能力，包括有線接口、近場(chǎng)無(wú)線接口、遠(yuǎn)場(chǎng)無(wú)線接口等形式，無(wú)單位。

圖1 為移動(dòng)供電平臺(tái)指標(biāo)能力體系圖。

圖1 移動(dòng)供電平臺(tái)指標(biāo)能力體系圖

2 移動(dòng)供電平臺(tái)電源系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

2.1 國(guó)內(nèi)外技術(shù)研究進(jìn)展

(1)國(guó)外研究進(jìn)展

Lunokhod1 是歷史上第一輛月球探測(cè)車(chē)(圖2)，由前蘇聯(lián)研制，質(zhì)量約756 kg，長(zhǎng)約2.94 m，寬約1.96 m。車(chē)體結(jié)構(gòu)分為兩部分：上部分是儀器艙，下部分是自動(dòng)行走底盤(pán)。儀器艙是由鎂合金制成的密封艙，保證儀表在月面工作時(shí)不受月面環(huán)境的影響。艙內(nèi)裝有無(wú)線電接收和發(fā)送設(shè)備、遙控儀器、供電系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)以及各種科學(xué)儀器的電子部分，還載有四臺(tái)全景攝像機(jī)；自動(dòng)行走底盤(pán)下裝有8 組驅(qū)動(dòng)輪。Lunokhod1 的主要工作模式是地面遙控操作，地面工作小組根據(jù)圖像來(lái)控制月球車(chē)。由于當(dāng)時(shí)微電子技術(shù)的限制，其運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)很簡(jiǎn)單，只有1 和2 km/h兩個(gè)速度檔。

圖2 Lunokhod1月球探測(cè)車(chē)

Sojourner 火星探測(cè)車(chē)(圖3)由美國(guó)噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室(JPL)研制[3]，于1997 年由“Mars Pathfinder”(火星探路者)號(hào)飛船攜帶，Sojourner 采用搖臂-轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)，六輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，前后四輪轉(zhuǎn)向。每個(gè)驅(qū)動(dòng)輪裝有一個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，每個(gè)角輪裝有一個(gè)轉(zhuǎn)向電機(jī)。Sojourner 質(zhì)量約11.5 kg，長(zhǎng)為630 mm，寬480 mm，車(chē)輪直徑為13 cm，其上裝有不銹鋼防滑齒。Sojourner可在各種復(fù)雜的地形中行駛，特別是軟沙地。車(chē)的前后都有獨(dú)立的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，其最大速度為0.4 m/min。探測(cè)車(chē)由一個(gè)0.2 m 的砷化鎵太陽(yáng)電池供電，共有13(行)×18 個(gè)電池片，每個(gè)電池片的尺寸為2 cm×4 cm。對(duì)于火星探路者著陸器，其正午在著陸點(diǎn)北緯19.5°的位置，太陽(yáng)電池產(chǎn)生的峰值功率約15 W。漫游車(chē)裝有9 個(gè)Li/SOCl2蓄電池，可提供300 Wh 的電能。

圖3 Sojourner 火星探測(cè)車(chē)

2004 年登陸火星的Spirit(勇氣號(hào))與Opportunity(機(jī)遇號(hào))火星探測(cè)車(chē)兩者結(jié)構(gòu)相同，與Sojourner 結(jié)構(gòu)類(lèi)似，Spirit 六輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，前后四輪具有轉(zhuǎn)向功能。電機(jī)控制采用PWM 伺服控制，控制方式為速度控制。驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝有編碼器，用于測(cè)量車(chē)輪的行駛里程；轉(zhuǎn)向電機(jī)裝有編碼器和電位計(jì)，用于測(cè)量轉(zhuǎn)向?qū)嶋H角度；其它傳感器的安裝也和Sojourner 類(lèi)似。

2022 年3 月份，豐田曾宣布與日本宇宙航空研究機(jī)構(gòu)(JAXA)聯(lián)手開(kāi)發(fā)未來(lái)能夠在月球上運(yùn)動(dòng)的燃料電池六輪月球車(chē)。這款月球車(chē)正式定名“Lunar Cruiser”[4](圖4)。與之前被美國(guó)帶上月球的月球車(chē)不一樣，豐田L(fēng)unar Cruiser 是一款標(biāo)準(zhǔn)定義的工程車(chē)，必須具備反復(fù)使用，質(zhì)量可靠等功能。Lunar Cruise 的車(chē)身長(zhǎng)度超過(guò)6 m，內(nèi)部空間約13 m2，可搭載兩名宇航員，緊急情況下可容納4 人。該車(chē)將搭載使用燃料電池和太陽(yáng)電池板組成的復(fù)合能源系統(tǒng)，并采用電力驅(qū)動(dòng)，續(xù)航最大可達(dá)到約16 000 km。

圖4 Lunar Cruiser 月球車(chē)

表2 為L(zhǎng)unar Cruiser 主要指標(biāo)。

表2 Lunar Cruiser主要指標(biāo)

(2)國(guó)內(nèi)研究進(jìn)展

2018 年“嫦娥四號(hào)”著陸于月球背面艾特肯盆地區(qū)域，實(shí)現(xiàn)了人類(lèi)歷史上首次月背軟著陸，并釋放了“玉兔二號(hào)”月面巡視器進(jìn)行巡視探測(cè)。2020 年，“嫦娥五號(hào)”實(shí)現(xiàn)了我國(guó)首次月球表面采樣返回，為我國(guó)后續(xù)載人航天活動(dòng)進(jìn)行了技術(shù)積淀。2021 年，“天問(wèn)一號(hào)”探測(cè)器成功抵達(dá)環(huán)火軌道，在停泊軌道上經(jīng)過(guò)了3 個(gè)月的探測(cè)，于2021 年5 月15 日進(jìn)入艙與環(huán)繞器分離、著陸。2021 年5 月25 日，“祝融號(hào)”火星車(chē)從著陸平臺(tái)沿梯子駛下著陸平臺(tái)到達(dá)火星表面展開(kāi)巡視探測(cè)，這標(biāo)志著我國(guó)成為全球第一個(gè)在首次火星任務(wù)中圓滿完成“繞、落、巡”的國(guó)家。目前“嫦娥四號(hào)”已完成初樣產(chǎn)品研制，移動(dòng)供電平臺(tái)采用體制是太陽(yáng)陣與蓄電池組的傳統(tǒng)方案，月面最大移動(dòng)供電平臺(tái)功率在1 200 W 左右，最小移動(dòng)供電平臺(tái)功率在300 W 左右。

(3)發(fā)展趨勢(shì)分析

目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于移動(dòng)供電平臺(tái)指標(biāo)體系沒(méi)有具體的報(bào)道，但從移動(dòng)平臺(tái)的任務(wù)背景需求，需要移動(dòng)供電平臺(tái)具有一定范圍的移動(dòng)能力、一定時(shí)段的工作能力、適應(yīng)一定地形的作業(yè)能力，同時(shí)還要具有靈活的供電能力，及不受地形限制的能源補(bǔ)給能力。

2.2 移動(dòng)供電平臺(tái)電源系統(tǒng)拓?fù)浞治?/h3>

(1)可移動(dòng)能源補(bǔ)給車(chē)/器電源系統(tǒng)拓?fù)?/p>

針對(duì)月面移動(dòng)能源補(bǔ)給的任務(wù)需要，移動(dòng)能源補(bǔ)給車(chē)/器能源系統(tǒng)拓?fù)湟獫M足后續(xù)月面科研、探測(cè)等的移動(dòng)作業(yè)單元或遠(yuǎn)離基地的固定單元提供靈活的能源補(bǔ)給需求。系統(tǒng)拓?fù)湟哂薪涌谕ㄓ眯詮?qiáng)，使用方便、接口方便靈活、兼容性強(qiáng)的特點(diǎn)，可匹配月球、火星及其它類(lèi)似的深空任務(wù)的能源補(bǔ)給場(chǎng)合需求。

移動(dòng)能源補(bǔ)給電源系統(tǒng)包括發(fā)電單元、儲(chǔ)能單元、電源控制及配電管理器、無(wú)線傳能單元(可選配)及其它形式的供電接口單元構(gòu)成。

(2)可移動(dòng)作業(yè)車(chē)/器/機(jī)器人電源系統(tǒng)拓?fù)?/p>

針對(duì)月面多任務(wù)、不同場(chǎng)景下的可移動(dòng)作業(yè)任務(wù)需要，可移動(dòng)作業(yè)車(chē)/器/機(jī)器人電源系統(tǒng)拓?fù)浼夹g(shù)要滿足月面科研、探測(cè)等各種任務(wù)場(chǎng)景下可移動(dòng)作業(yè)車(chē)/器/機(jī)器人供電需求，系統(tǒng)拓?fù)湟哂薪涌诤?jiǎn)便、受電靈活、適應(yīng)力強(qiáng)的特點(diǎn)。

可移動(dòng)作業(yè)車(chē)/器/機(jī)器人電源系統(tǒng)包括發(fā)電單元(可選配)、儲(chǔ)能單元、電源控制及配電管理器、無(wú)線受能單元(可選配)及其它形式的供電接口單元構(gòu)成。

2.3 移動(dòng)供電平臺(tái)電源系統(tǒng)主要性能指標(biāo)

2.3.1 可移動(dòng)能源補(bǔ)給車(chē)/器

根據(jù)能源補(bǔ)給車(chē)的能力體系指標(biāo)需求，并鑒于無(wú)以前指標(biāo)可參考，初步定義能源補(bǔ)給車(chē)的續(xù)航時(shí)間為48 h，作業(yè)時(shí)段為tLa，比能量不小于300 W/kg，由于作業(yè)時(shí)間不受月晝?cè)乱褂绊懣扇珪r(shí)段工作，能源補(bǔ)給車(chē)要具有供電及保熱能力，對(duì)目前典型的月面移動(dòng)目標(biāo)可在1 h 完成能源補(bǔ)給，同時(shí)要具有無(wú)線充電能力。

能源補(bǔ)給車(chē)/器技術(shù)要求如下：(1)供電補(bǔ)給能力≥48 kWh；(2)續(xù)航時(shí)間48 h；(3)作業(yè)時(shí)段tla；(4)能量補(bǔ)給比能量≥300 W/kg；(5)能源補(bǔ)給車(chē)要具有供電及保熱能力；(6)最快補(bǔ)給時(shí)間≤1 h；(7)最大補(bǔ)給功率≥1 000W；(8)補(bǔ)給方式能力：無(wú)線傳能能力。

2.3.2 可移動(dòng)作業(yè)車(chē)/器/機(jī)器人

根據(jù)移動(dòng)作業(yè)車(chē)/器/機(jī)器人的能力體系指標(biāo)需求，結(jié)合當(dāng)下及后續(xù)工程應(yīng)用需求，初步定義移動(dòng)作業(yè)車(chē)/器/機(jī)器人的貯能單元比能量不小于200 W/kg，為了提升連續(xù)作業(yè)能力和靈活移動(dòng)能力，為系統(tǒng)配置無(wú)線接收能力。

作業(yè)車(chē)/器/機(jī)器人技術(shù)要求如下：(1)貯能單元比能量≥200 W/kg；(2)具備近場(chǎng)無(wú)線接收功能。

3 地面演示驗(yàn)證樣機(jī)設(shè)計(jì)

3.1 地面驗(yàn)證演示指標(biāo)

3.1.1 能源補(bǔ)給車(chē)電源系統(tǒng)指標(biāo)

受地面演示驗(yàn)證場(chǎng)地的大小制約因素影響，同時(shí)考慮時(shí)間進(jìn)度、經(jīng)費(fèi)等因素制約，地面演示中的能源補(bǔ)給車(chē)的續(xù)航時(shí)間為30 min，作業(yè)時(shí)段為tLa，作業(yè)時(shí)間不受月晝?cè)乱褂绊懣扇珪r(shí)段工作，能源補(bǔ)給車(chē)要具有供電及保熱能力，同時(shí)要具有遠(yuǎn)場(chǎng)無(wú)線充電能力。

3.1.2 移動(dòng)作業(yè)車(chē)電源系統(tǒng)指標(biāo)

同樣結(jié)合考慮地面演示面積的大小和時(shí)間進(jìn)度制約因素影響，結(jié)合目前已有的成熟技術(shù)解決方案，為了增加連續(xù)作業(yè)能力和靈活移動(dòng)能力，為移動(dòng)作業(yè)車(chē)系統(tǒng)配置近場(chǎng)能量接收能力和遠(yuǎn)場(chǎng)接收能力。

3.2 移動(dòng)供電平臺(tái)電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)

能源補(bǔ)給車(chē)及移動(dòng)作業(yè)車(chē)電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用不調(diào)節(jié)母線系統(tǒng)設(shè)計(jì)，以?xún)?chǔ)能動(dòng)力蓄電池輸出作為一次母線輸出，完成對(duì)車(chē)上設(shè)備和車(chē)上的動(dòng)力提供電能(圖5)。系統(tǒng)配置如表3 所示。

圖5 能源補(bǔ)給及移動(dòng)作業(yè)車(chē)模型圖

表3 移動(dòng)平臺(tái)單機(jī)配置表

3.3 主要組成模塊

能源補(bǔ)給車(chē)電源系統(tǒng)主要由燃料電池包、儲(chǔ)能包、電源控制器及遠(yuǎn)場(chǎng)無(wú)線發(fā)射器等模塊組成。移動(dòng)作業(yè)車(chē)電源系統(tǒng)主要由儲(chǔ)能包、近場(chǎng)無(wú)線接收器及遠(yuǎn)場(chǎng)無(wú)線接收器等模塊組成。移動(dòng)供電平臺(tái)系統(tǒng)組成框圖見(jiàn)圖6 所示。

圖6 移動(dòng)平臺(tái)電源系統(tǒng)組成框圖

3.4 能源補(bǔ)給車(chē)電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)

能源補(bǔ)給車(chē)電源系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)移動(dòng)動(dòng)力部分的供電，同時(shí)完成對(duì)移動(dòng)作業(yè)車(chē)的能量補(bǔ)充功能。

3.4.1 燃料電池包模塊

燃料電池模塊是能源補(bǔ)給車(chē)的主能源，能源補(bǔ)給車(chē)的能源主要由燃料電池包模塊負(fù)責(zé)(圖7)。其主要技術(shù)指標(biāo)如下：(1)類(lèi)型為PEM 燃料電池；(2)燃料為H2-O2；(3)額定功率為1 000 W；(4)工作時(shí)間為1 h。

圖7 燃料電池結(jié)構(gòu)圖

3.4.2 儲(chǔ)能包模塊

儲(chǔ)能包模塊是能源補(bǔ)給車(chē)的輔助能源，負(fù)責(zé)提供瞬時(shí)峰值功率，并為燃料電池的初始啟動(dòng)提供能源。其主要技術(shù)指標(biāo)如下：(1)容量≥50 Ah；(2)電池組電壓為40～60 V；(3)能量≥1.5 kWh；(4)電池充放電倍率≥1C，并能夠進(jìn)行5C大倍率脈沖放電。

3.4.3 電源控制器模塊

電源控制器模塊完成燃料電池和鋰離子電池組的功率調(diào)節(jié)分配，生成一次調(diào)節(jié)母線，完成整個(gè)電源系統(tǒng)內(nèi)部參數(shù)遙測(cè)和對(duì)外遙控指令的執(zhí)行功能。其主要技術(shù)指標(biāo)如下：(1)母線輸出電壓：40～60 V；(2)功率不低于1 kW；(3)可調(diào)整的能源類(lèi)型：燃料電池和蓄電池。

3.4.4 遠(yuǎn)場(chǎng)無(wú)線發(fā)射器

遠(yuǎn)場(chǎng)無(wú)線接收器模塊負(fù)責(zé)將遠(yuǎn)方傳遞的能量變換并存貯到移動(dòng)作業(yè)車(chē)的儲(chǔ)能包中，以滿足本地后續(xù)用電需求。

3.5 移動(dòng)作業(yè)車(chē)電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)

移動(dòng)作業(yè)車(chē)電源系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)移動(dòng)裝置提供動(dòng)力，同時(shí)滿足移動(dòng)作業(yè)車(chē)其它負(fù)載的用電需求。

3.5.1 近場(chǎng)無(wú)線接收器模塊

近場(chǎng)無(wú)線接收器模塊負(fù)載接入外部的駐留區(qū)或其它能源補(bǔ)給，并將接入的能源高效變換并存貯到移動(dòng)作業(yè)車(chē)的儲(chǔ)能包中，以滿足本地后續(xù)用電需求。其主要技術(shù)指標(biāo)如下：(1)接收功率不低于1 kW；(2)距離不小于10 cm；(3)接收端輸出電壓為48～60 V。

3.5.2 儲(chǔ)能包模塊

儲(chǔ)能包模塊是能源補(bǔ)給車(chē)的輔助能源，負(fù)責(zé)提供瞬時(shí)峰值功率，并為燃料電池的初始啟動(dòng)提供能源。其主要技術(shù)指標(biāo)如下：(1)容量≥50 Ah；(2)電池組電壓為40～60 V；(3)電池充放電倍率≥1C，并能夠進(jìn)行5C大倍率脈沖放電。

3.5.3 遠(yuǎn)場(chǎng)無(wú)線接收器模塊

遠(yuǎn)場(chǎng)無(wú)線接收器模塊負(fù)責(zé)將遠(yuǎn)方傳遞的能量變換并存貯到移動(dòng)作業(yè)車(chē)的儲(chǔ)能包中，以滿足本地后續(xù)用電需求。

4 地面演示驗(yàn)證

通過(guò)對(duì)行星、衛(wèi)星探測(cè)器用兩類(lèi)移動(dòng)供電平臺(tái)樣車(chē)研制，通過(guò)能源補(bǔ)給車(chē)[圖8(a)]與移動(dòng)作業(yè)車(chē)[圖8(b)]多場(chǎng)景、交互式、多工況的能源交互演示驗(yàn)證，為后續(xù)月面真實(shí)環(huán)境的應(yīng)用提供前期驗(yàn)證及在軌策略方案預(yù)訂提供依據(jù)。

圖8 能源補(bǔ)給車(chē)和移動(dòng)作業(yè)車(chē)產(chǎn)品照片

5 結(jié)論

通過(guò)對(duì)行星、衛(wèi)星探測(cè)器用的兩類(lèi)應(yīng)用場(chǎng)景需求進(jìn)行了梳理，針對(duì)兩大類(lèi)型的移動(dòng)供電平臺(tái)不同任務(wù)特點(diǎn)、工作模塊、供電特點(diǎn)進(jìn)行了較全面分析，并首次提出兩大類(lèi)移動(dòng)供電平臺(tái)的指標(biāo)體系，通過(guò)研制兩大類(lèi)的典型樣機(jī)，并經(jīng)過(guò)多場(chǎng)景、全工況、交互浸入式的全實(shí)物物理演示驗(yàn)證，為后續(xù)對(duì)行星、衛(wèi)星探測(cè)器用工程應(yīng)用打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。