在設計“神舟”號載人飛船電源分系統時,對裕量、功能冗余、系統重構和熱設計等進行了大量的論證,同時在地面完成了許多驗證試驗,這極大地提高了該分系統的可*性和安全性。

4. 1 　裕量
   a) 太陽電池方陣壽命末期的輸出功率、充電電流裕量均不低于10 %;
  b) 驅動機構的凈輸出力矩不低于總阻力矩的3倍,防止方陣和驅動機構因固有頻率耦合而產生堵轉;
  c) 在真空高低溫環(huán)境中,太陽電池翼的展開力矩不低于總阻力矩的3 倍,鉸鏈副的剛度應能承受飛船變軌制動時的極限沖擊而不發(fā)生塑性變形;
  d) 放電調節(jié)器實際輸出功率為額定平均功率的2 倍。

4. 2 　冗余
a) 放電調節(jié)器的2 個升壓器模塊并聯工作;
b) 電源系統自身使用的±12 V 電源并聯冗余;
c) 分流、升壓控制信號采用三取二表決電路,并采用雙機組冗余;
d) 貯能電池及一次性蓄電池均允許有1 個單體短路;
e) 火工品電源的蓄電池組采用2 組并聯;
f) 驅動機構電功率、信號傳輸滑環(huán)采用多刷接觸;
g) 充電自動接通信號采用2 個機組并聯冗余;
h) 驅動器采用2 個相同的驅動線路分別對應電機的主、備份繞組,組成冷備份;
i) 重要指令均采用程控、遙控或程控、遙控、航天員手控的冗余;
j) 貯能蓄電池的充滿信號采用V2T 曲線為主、安時計為輔的冗余。

4. 3 　系統重構
a) 主電源一個機組故障失效時可切斷,存活機組可與應急電源并網供電;

  b) 主電源與方陣不對日定向的留軌電源并網,可彌補主電源因局部故障引起的輸出功率不足;
c) 雙機組中,升壓、分流控制信號可互為冗余;
d) 作為輔助的均衡電路,一旦發(fā)生故障可切斷均衡功能,對系統性能僅略有影響。

4. 4 　過熱、漏液和易爆混合氣體泄漏的預防

   在選擇密封艙內蓄電池組的電池類型和結構時,考慮了有效防止有害易爆氣體和腐蝕性電解液泄漏、并網時對鋅銀蓄電池組的充電放氣等因素。在裸露的貯能鎘鎳蓄電池組單體外殼和極柱上涂覆
牢固的絕緣漆,防止漂浮金屬體導致短路。對有包覆層的供電導線,需充分考慮在真空中工作時的散
熱性和包敷材料對其熱輻射的影響,防止因絕緣層過熱而導致絕緣性能下降,以及摩擦引起絕緣層破
損而造成短路。

4. 5 　充分的地面試驗
   在研制中,對“神舟”號載人飛船電源分系統進行了大量的地面試驗,主要有: (a) 太陽電池翼陣的
高低溫及溫差狀態(tài)下的展開可*性試驗; (b) 太陽電池方陣安裝在驅動機構軸上的壓緊與展開狀態(tài)的模態(tài)試驗,以驗證計算模型,獲得失重與真空狀態(tài)下方陣的各階基頻,為姿控系統提供有效的設計依據;
(c) 壓緊釋放機構中主要部件的可*性試驗:通過最大熵可*性試驗和不同溫度環(huán)境條件的動、阻力矩
測試等,驗證了工作可*性和工作裕度; (d) 溫差條件下驅動力矩和加速壽命等試驗; (e) 電源分系統模擬在軌高低溫條件下進出影工作幾百圈次的可*性試驗; (f) 貯能鎘鎳蓄電池在模擬運行條件下(充放電電流、工作溫度、充電控制制式) 5 000 周次的可*性試驗; (g) 艙外方陣電池電路互連片、互流條焊點、電連接器等3 000 周次高低溫沖擊熱疲勞試驗;(h) 電源系統故障判斷和對策驗證試驗。