曹 哲，張雪怡

(1.空間智能機(jī)器人系統(tǒng)技術(shù)與應(yīng)用北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100094； 2.北京空間飛行器總體設(shè)計(jì)部，北京 100094；3.首都醫(yī)科大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院，北京 100069)

1 引言

隨著太空探測(cè)技術(shù)的發(fā)展，各國(guó)陸續(xù)開(kāi)展了對(duì)外層空間的探測(cè)。作為人類探測(cè)太陽(yáng)系內(nèi)其他行星最理想的跳板和中轉(zhuǎn)基地，美國(guó)[1]、歐空局[2]、俄羅斯[3]、印度[4]、日本[5]等國(guó)家和組織都制定了雄心勃勃的探月計(jì)劃。載人月面巡視器是航天員在進(jìn)行月面探測(cè)過(guò)程中必不可少的探測(cè)工具。作為一種適于在月面上行駛的特殊電動(dòng)車輛，其研究進(jìn)展的快慢、功能的完善程度與性能的優(yōu)劣，將直接關(guān)系到整個(gè)月球探測(cè)及行星探測(cè)的進(jìn)程，其設(shè)計(jì)與研制更是實(shí)現(xiàn)我國(guó)登月探測(cè)計(jì)劃的前提條件[6]。載人月面巡視器的電源系統(tǒng)是其中重要的服務(wù)系統(tǒng)，用于支持其有效地完成多種科研探測(cè)任務(wù)。巡視器受到發(fā)射能力限制，各項(xiàng)系統(tǒng)均受到重量的約束。隨著航天任務(wù)越來(lái)越復(fù)雜化，出現(xiàn)了短時(shí)大功率的場(chǎng)景，如上坡、加速等。截至2018年，人類共有3輛載人巡視器，于1971至1972年由美國(guó)的阿波羅15、16、17號(hào)帶至月表[3]。阿波羅巡視器的電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可歸納為圖1。

圖1 阿波羅15-17號(hào)載人巡視器電源系統(tǒng)框圖[3]Fig.1 Block diagram of Apollo rover(15-17) power source circuit[3]

受各國(guó)航天路線影響，當(dāng)前針對(duì)航天器與無(wú)人巡視器的研究較為充分，載人巡視器的研究較少，近年來(lái)的載人巡視器電源系統(tǒng)研究更是少有提及。參照無(wú)人巡視器電源系統(tǒng)研究與已在月表的阿波羅載人巡視器電源系統(tǒng)可知，儲(chǔ)能通常采用蓄電池即化學(xué)方式，功率密度低，不具備提供瞬時(shí)大功率的能力，限制了電源的負(fù)載能力。傳統(tǒng)的地面解決方案是通過(guò)增加化學(xué)電池?cái)?shù)量的方案提升功率。為考慮常見(jiàn)的短時(shí)大功率場(chǎng)景(如行進(jìn)加速或開(kāi)啟大功率載荷)增加電池?cái)?shù)量，雖提升了功率，但也帶來(lái)了過(guò)于冗余的電池容量，這種方法難以運(yùn)用于受重量制約的載人月面巡視器電源系統(tǒng)乃至空間電源系統(tǒng)。

混合電源系統(tǒng)指的是由多種電源共同提供能源的系統(tǒng)。傳統(tǒng)的蓄電池具有能量密度高的特點(diǎn)，而新型的超級(jí)電容器擁有功率密度高的特點(diǎn)。由蓄電池與超級(jí)電容器組成的混合電源在電動(dòng)汽車領(lǐng)域的研究已經(jīng)比較成熟，美國(guó)、日本在空間領(lǐng)域也進(jìn)行了初步研究[7-9]，中國(guó)進(jìn)行了在軌試驗(yàn)[10]。巡視器領(lǐng)域電源系統(tǒng)近年來(lái)的研究主要集中在太陽(yáng)電池陣優(yōu)化[11]、蓄電池優(yōu)化[12]、“太陽(yáng)電池陣-蓄電池”傳統(tǒng)電源系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)[13-14]等方面，將混合電源用于巡視器是一種嶄新的短時(shí)間大功率供電實(shí)現(xiàn)方式，其研究還較為少見(jiàn)。

在以上所述的研究背景下，針對(duì)提升載人月球車的短時(shí)間供電功率所涉及的理論及關(guān)鍵技術(shù)，本文開(kāi)展載人月面巡視器的“太陽(yáng)電池陣-蓄電池-超級(jí)電容器”混合電源研究。

2 混合電源設(shè)計(jì)與短時(shí)大功率輸出試驗(yàn)

2.1 混合電源設(shè)計(jì)方案

當(dāng)前國(guó)內(nèi)外的“太陽(yáng)電池陣-蓄電池-超級(jí)電容器”電源系統(tǒng)，或采用直接并聯(lián)的方式，難以充分利用超級(jí)電容器存儲(chǔ)的能量[9]；或使用獨(dú)立的太陽(yáng)電池陣對(duì)超級(jí)電容器充電，難以充分利用太陽(yáng)電池陣的能量[7]；或基于技術(shù)驗(yàn)證目的，采用“雙母線供電”方式，增加了電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)復(fù)雜程度[10]。

針對(duì)以上問(wèn)題，本文建立了包含DC/DC直流變換器的共太陽(yáng)電池陣單母線結(jié)構(gòu)混合電源。與上述混合電源結(jié)構(gòu)相比，本文采用了DC/DC直流變換器，其意義為可提升超級(jí)電容器放電深度；采用了共太陽(yáng)電池陣的設(shè)計(jì)，其意義為確保太陽(yáng)陣充分利用光照；采用了單母線供電的設(shè)計(jì)，其意義為減少電源系統(tǒng)的線纜、接口，降低復(fù)雜度。電源系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 混合電源的電路結(jié)構(gòu)框圖Fig.2 Block diagram of hybrid power source circuit

混合電源主要由太陽(yáng)電池陣、蓄電池、超級(jí)電容器、DC/DC直流變換器、電池充電調(diào)節(jié)器(BCR)、電源調(diào)節(jié)模塊(PCM)和電源分配模塊(PDM)組成。太陽(yáng)電池陣將太陽(yáng)輻射入射光子轉(zhuǎn)換成直流電壓，并在外圍負(fù)載回路產(chǎn)生電流。BCR對(duì)太陽(yáng)電池進(jìn)行最大功率點(diǎn)跟蹤，同時(shí)通過(guò)DC/DC變換器提供母線電壓下的電流。BCR在進(jìn)行DC/DC變換時(shí)，其效率是可變的，且基于負(fù)載所需功率來(lái)提升或降低效率，保證供電與耗電的平衡。PCM的作用是將母線電壓分成負(fù)載所需的多種電壓，提供給PDM，并最終提供給負(fù)載使用。PDM的作用是在負(fù)載故障時(shí)保護(hù)電源系統(tǒng)。

電源系統(tǒng)內(nèi)部充放電方式為：太陽(yáng)電池陣、蓄電池、超級(jí)電容器共用母線對(duì)負(fù)載供電。太陽(yáng)電池陣輸出電流經(jīng)過(guò)BCR轉(zhuǎn)換后，通過(guò)1、2、3路分別對(duì)負(fù)載、超級(jí)電容器、蓄電池供電。DC/DC直流變換器內(nèi)部負(fù)極相連(公共地)，故在外部也可將負(fù)極連通。S1、S2、S3由電源系統(tǒng)控制。D1、D2負(fù)責(zé)避免超級(jí)電容器與蓄電池相互充電。這是由于當(dāng)超級(jí)電容器電壓過(guò)低時(shí)，蓄電池直接對(duì)其充電，會(huì)造成充電電流過(guò)大，損害蓄電池。

在本電路結(jié)構(gòu)中，DC/DC直流變換器的輸出電壓略高于一次電源母線電壓，確保超級(jí)電容器在S3閉合接入母線后可以對(duì)負(fù)載優(yōu)先供電。

2.2 試驗(yàn)平臺(tái)構(gòu)建

為突出驗(yàn)證混合電源短時(shí)大功率輸出能力(即負(fù)載能力)且簡(jiǎn)化試驗(yàn)，將混合電源的電路結(jié)構(gòu)中去除太陽(yáng)電池陣、BCR、S2、S3。試驗(yàn)所用裝置選型如表1所示，試驗(yàn)裝置實(shí)物如圖3所示。

圖3 混合電源放電試驗(yàn)裝置Fig.3 Experiment device of hybrid power source

2.3 試驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果分析

混合電源大功率放電時(shí)，蓄電池輸出電流、超級(jí)電容器輸出電流、DC/DC輸出電流(即超級(jí)電容器經(jīng)DC/DC變換后的電流)、輸入負(fù)載電流如圖4所示，電壓如圖5所示。

圖4 混合電源大功率放電時(shí)的電流Fig.4 Current of hybrid power source when discharging in high power

圖5 混合電源大功率放電時(shí)的電壓Fig.5 Voltage of hybrid power source when discharging in high power

6.8 s前由蓄電池對(duì)負(fù)載供電，6.8 s后閉合S1接入了超級(jí)電容器與DC/DC。由于DC/DC電壓高于蓄電池電壓，超級(jí)電容器經(jīng)DC/DC對(duì)負(fù)載供電。由于DC/DC在進(jìn)行電壓變換時(shí)會(huì)出現(xiàn)一定的功率損耗，故超級(jí)電容器輸出電流大于DC/DC輸出電流。

9.3 s提升了電子負(fù)載的電流，模擬大功率工作情況。由于本試驗(yàn)所選的電子負(fù)載本身特性，在提升電流前會(huì)短暫斷開(kāi)，類似對(duì)電阻箱的操作。9.3 s后由超級(jí)電容器經(jīng)DC/DC對(duì)負(fù)載供電，超級(jí)電容器電壓拉低后不斷下降。電壓拉低是由于輸出電流增大。與此同時(shí)，為保持輸出供電，電流不斷提升。

29.8 s降低了電子負(fù)載的電流，模擬大功率工作結(jié)束，重回常態(tài)功率的情況。同樣由于電子負(fù)載本身特性，使得有短暫的斷路。29.8 s后由超級(jí)電容器經(jīng)DC/DC對(duì)負(fù)載供電，超級(jí)電容器電壓稍微回升后繼續(xù)，回升與輸出電流減小有關(guān)。電流下降的過(guò)程與6.8 s～9.3 s類似，但由于超級(jí)電容器電壓更低，故電流較6.8 s～9.3 s更大。

36.2 s斷開(kāi)S1，切換至蓄電池對(duì)負(fù)載供電。蓄電池由于輸出了電流，電壓拉低。超級(jí)電容器不再輸出電流，電壓稍微提升。DC/DC雖然與超級(jí)電容器斷開(kāi)，但由于內(nèi)部有磁感線圈，電壓緩慢下降。

使用圖5分析混合電源的負(fù)載能力。隨著電流的提升(如上文所述，電子負(fù)載在提升電流前會(huì)短暫斷開(kāi)，類似對(duì)電阻箱的操作，真實(shí)場(chǎng)景中無(wú)此現(xiàn)象)，混合電源由其中的超級(jí)電容器通過(guò)DC/DC對(duì)負(fù)載供電，電壓不下降。

蓄電池與混合電源輸出大電流(約7 A)時(shí)的電壓變化情況如圖6、圖7所示。蓄電池輸出大電流時(shí)，電壓由約14 V下降至約8 V；混合電源輸出大電流時(shí)，電壓未見(jiàn)下降。對(duì)比可知，混合電源相比于傳統(tǒng)的純蓄電池電源，可短時(shí)大功率輸出，負(fù)載能力提升。

圖6 蓄電池輸出需求升至約7 A電流時(shí)的電壓Fig.6 Voltage of battery when current increased to 7 A

圖7 混合電源輸出需求升至約7 A電流時(shí)的電壓變化Fig.7 Changes of voltage of hybrid power source when current increased to 7 A

3 巡視器電源關(guān)鍵模塊數(shù)學(xué)模型

3.1 太陽(yáng)能電池模塊

太陽(yáng)能電池的光生電流與轉(zhuǎn)化效率μ、面積A、光照強(qiáng)度Irr、入射角度θ、溫度Tsolar有關(guān)，如式(1)所示：

I=f(μ,A,Irr,θ,Tsolar)

(1)

(2)

其中，

(3)

(4)

光照強(qiáng)度、入射角度和溫度會(huì)對(duì)太陽(yáng)能電池I-V曲線造成影響，需要增加修正方程。定義光照強(qiáng)度Irr，溫度Tsolar，太陽(yáng)能電池片輸出電流Isolar、電壓Vsolar，短路電流Isc，開(kāi)路電壓Voc，工作在最大功率點(diǎn)時(shí)的電流Imp、電壓Vmp，太陽(yáng)光入射角θ，電流溫度系數(shù)KI，電壓溫度系數(shù)KV。修正方程如式(5)～(8)：

(5)

(6)

(7)

(8)

3.2 蓄電池模塊

當(dāng)太陽(yáng)電池電流不足負(fù)載使用時(shí)，蓄電池放電。太陽(yáng)電池提供的電流足夠負(fù)載使用時(shí)，則可對(duì)蓄電池充電?？紤]蓄電池效率ηbattery，蓄電池的充放電功率可寫作式(9)：

(9)

其中,Pbattery(t)<0表示充電，Pbattery(t)≥0表示放電或靜置。

(10)

3.3 超級(jí)電容器模塊

(11)

其中，Psc(t)>0表示放電，Psc(t)<0表示充電，Psc(t)=0表示靜置。

(12)

4 混合電源建模與有效性驗(yàn)證

4.1 功率分配控制策略的建立

4.1.1 基本思想

功率分配控制策略對(duì)混合電源進(jìn)行控制。通過(guò)判斷負(fù)載功率，功率分配控制策略控制太陽(yáng)電池陣對(duì)蓄電池、超級(jí)電容器的充電，同時(shí)也控制太陽(yáng)電池陣、蓄電池、超級(jí)電容器對(duì)負(fù)載的放電。含有混合電源功率分配控制策略的電源模型框圖如圖8所示。

考慮到在軌驗(yàn)證難度大、周期長(zhǎng)，本文使用能量平衡精細(xì)化分析方法[20]進(jìn)行地面仿真，以驗(yàn)證混合電源的功率分配控制策略的有效性。

圖8 含有混合電源功率分配控制策略的電源模型框圖Fig.8 Block diagram of power model containing hybrid power distribution control strategy

4.1.2 實(shí)施策略

圖9 功率分配控制策略對(duì)開(kāi)關(guān)操作的邏輯Fig.9 Logic of switch operation of power distribution control strategy

根據(jù)上述基本思想，實(shí)施策略如圖9所示。根據(jù)負(fù)載與太陽(yáng)電池陣的功率，混合電源存在三種情況：①大功率工況，超級(jí)電容器-負(fù)載構(gòu)成回路，太陽(yáng)電池陣-蓄電池構(gòu)成回路；②太陽(yáng)電池陣沒(méi)有多余功率給超級(jí)電容器充電，太陽(yáng)電池陣-蓄電池-負(fù)載構(gòu)成傳統(tǒng)電源系統(tǒng)回路，超級(jí)電容器斷路；③太陽(yáng)電池陣有多余功率給超級(jí)電容器充電，太陽(yáng)電池陣-超級(jí)電容器-負(fù)載構(gòu)成回路，蓄電池?cái)嗦?。這種設(shè)計(jì)方式側(cè)重于優(yōu)先對(duì)蓄電池充電，保證航天員對(duì)巡視器的基礎(chǔ)功能使用。

4.1.3 策略分析

分析之前，給定蓄電池與超級(jí)電容器的初始SoC。

第一步，判斷太陽(yáng)電池陣提供的功率是否足夠負(fù)載使用。當(dāng)蓄電池不需要充電但超級(jí)電容器需要充電時(shí)，放電功率如式(13)所示：

Psc(t)=Pload(t)-Psolar(t)

(13)

當(dāng)蓄電池需要充電且充電功率未超過(guò)蓄電池自身限制時(shí)，蓄電池功率如式(14)所示：

(14)

當(dāng)蓄電池需要充電且充電功率超過(guò)蓄電池自身限制時(shí)，蓄電池功率如式(15)所示：

(15)

當(dāng)超級(jí)電容器在當(dāng)前時(shí)刻靜置時(shí)，其放電功率如式(16)所示：

(16)

若太陽(yáng)電池陣提供的功率不足以供負(fù)載使用，則進(jìn)入下一步。

第二步，通過(guò)檢測(cè)負(fù)載所需功率，判斷是否為大功率運(yùn)行狀態(tài)。若非，則由蓄電池放電，蓄電池功率如式(17)所示：

Pbattery(t)=Pload(t)-Psolar(t)

(17)

若是大功率運(yùn)行狀態(tài)，則進(jìn)入第三步。

第三步，開(kāi)啟超級(jí)電容器對(duì)負(fù)載供電。超級(jí)電容器功率如式(18)所示：

(18)

若蓄電池需要充電，則由太陽(yáng)電池陣對(duì)蓄電池充電。檢測(cè)當(dāng)前充電速度是否超出蓄電池的最大輸入功率限制。

當(dāng)充電功率未超過(guò)蓄電池自身限制時(shí)，蓄電池功率如式(19)所示：

(19)

當(dāng)充電功率超過(guò)蓄電池自身限制時(shí)，蓄電池功率依照式(15)計(jì)算。

以上分析完成后，可計(jì)算下一時(shí)刻的蓄電池SoC與超級(jí)電容器SoC，如式(20)～(21)所示：

(20)

(21)

巡視器未利用的太陽(yáng)電池陣功率如式(22)所示：

(22)

接下來(lái)重新回到第一步，分析下一時(shí)刻的充放電情況。

4.2 有效性驗(yàn)證背景設(shè)計(jì)

4.2.1 太陽(yáng)光照情況

設(shè)定太陽(yáng)光垂直入射太陽(yáng)電池陣。仿真選擇了某年1月1日的光照條件，查表可知，地球軌道光照強(qiáng)度為1397.64 W/m2。

通過(guò)太陽(yáng)能電池模塊求出太陽(yáng)電池陣的最大功率點(diǎn)功率，如圖10所示。經(jīng)過(guò)BCR變換后，可得相應(yīng)的等效一次電源功率。

圖10 太陽(yáng)電池陣最大功率點(diǎn)功率 Fig.10 The maximum power of solar array

4.2.2 載人巡視器工作模式與負(fù)載情況

載荷消耗的能量實(shí)質(zhì)為太陽(yáng)電池陣提供的能量。為分析巡視器在仿真條件下太陽(yáng)電池陣收集的能量能否足夠大功率工作模式的使用，設(shè)定兩種巡視器工作模式，分別進(jìn)行仿真。第一種為常規(guī)工作模式，模擬巡視器以常規(guī)速度行進(jìn)，將功率設(shè)定為穩(wěn)態(tài)功率Pboard進(jìn)行仿真，分析電源系統(tǒng)各部件的功率，同時(shí)分析仿真時(shí)間段內(nèi)未利用功率是否足夠大功率工作模式使用；第二種為大功率工作模式，模擬加速等工況，仿真時(shí)出現(xiàn)模擬兩次各20 s加速，分析電源系統(tǒng)各部件的功率變化，以及蓄電池和超級(jí)電容器的SoC，如圖11所示。

圖11 兩種工況下負(fù)載功率Fig.11 The load powers for two conditions

4.2.3 其他參數(shù)

超級(jí)電容器選用15 V/50 F，充電至14 V(約為14 V/46.67 F)，則可用式(23)獲得超級(jí)電容器的能量：

(23)

(24)

以上仿真參數(shù)如表2所示。

表2 輸入?yún)?shù)

4.3 有效性驗(yàn)證結(jié)果及分析

在對(duì)功率分配控制策略進(jìn)行分析之前，需要分析常規(guī)工作模式下是否有足夠的巡視器未利用太陽(yáng)電池陣功率，提供給大功率工作模式下的超級(jí)電容器使用。將仿真參數(shù)(負(fù)載情況為常規(guī)工作模式)輸入模型，得到蓄電池容量、超級(jí)電容器容量、太陽(yáng)電池陣等效一次電源功率、蓄電池等效一次電源功率、超級(jí)電容器等效一次電源功率、負(fù)載等效一次電源功率、未利用功率，如圖12所示。

圖12 常規(guī)工作模式下所選仿真時(shí)間內(nèi)參數(shù)Fig.12 Parameters during the selected simulation time in normal operation mode

0 s至3000 s，由太陽(yáng)電池陣對(duì)負(fù)載供電。3000 s開(kāi)始，由于負(fù)載功率變大，太陽(yáng)電池陣無(wú)法對(duì)負(fù)載足額供電，需要蓄電池提供功率輸出，蓄電池SoC下降。同時(shí)，太陽(yáng)電池陣停止對(duì)超級(jí)電容器充電。隨著負(fù)載功率下降，由太陽(yáng)電池陣對(duì)蓄電池充電，蓄電池SoC上升。蓄電池充電結(jié)束后，超級(jí)電容器再接受充電，直至充滿。

常規(guī)工作模式下，巡視器未利用功率在蓄電池充電結(jié)束時(shí)出現(xiàn)，并隨著太陽(yáng)電池陣等效一次電源功率Psolar的變化而改變，如圖13所示。圖中陰影面積表示積累的能量，其數(shù)值解可用式(25)計(jì)算：

(25)

計(jì)算結(jié)果為Wcollect=14.23 W·h(51216.66 J)。

圖13 常規(guī)工作模式下巡視器未利用的太陽(yáng)電池陣能量Fig.13 Unused solar array energy of the lunar rover in normal operation mode

超級(jí)電容器需要提供的能量Wsc可用式(26)計(jì)算：

(26)

式中，Pplayload、ton、toff分別表示大功率載荷的功率與開(kāi)關(guān)時(shí)間。計(jì)算結(jié)果為1.04 W·h(3736.84 J)，比較可得式(27)：

Wcollect>Wsc

(27)

即當(dāng)前仿真條件下，巡視器可滿足超級(jí)電容器用電需求。

將仿真參數(shù)(負(fù)載情況為大功率工作模式)輸入模型，即式(13)至(22)。得到蓄電池容量、超級(jí)電容器容量、太陽(yáng)電池陣等效一次電源功率、蓄電池等效一次電源功率、超級(jí)電容器等效一次電源功率、負(fù)載等效一次電源功率、未利用功率，如圖14所示，圖中展現(xiàn)功率分配控制策略特點(diǎn)的位置可歸納為表3。

圖14 大功率工作模式下所選仿真時(shí)間內(nèi)參數(shù)Fig.14 Parameters during the selected simulation time in high power operation mode

Table3Locationsofpowerdistributioncontrolstrategyfeaturesshowninthefigure

功率分配控制策略的特點(diǎn)圖中位置大功率工作模式由超級(jí)電容器對(duì)負(fù)載供電②⑤非大功率工作模式由蓄電池或太陽(yáng)電池陣供電①④蓄電池優(yōu)先于超級(jí)電容器充電③

結(jié)合功率變化，對(duì)超級(jí)電容器SoC進(jìn)行分析可知：開(kāi)啟大功率模式，超級(jí)電容器SoC下降，在蓄電池充電完畢后上升，隨后再次因大功率模式開(kāi)啟時(shí)放電而下降。放電結(jié)束后，最終SoC升至100%，與超級(jí)電容器的初始SoC相同，驗(yàn)證了超級(jí)電容器的能量需求可以在仿真時(shí)間內(nèi)被未利用的功率Pcollect滿足。

結(jié)合功率變化，對(duì)蓄電池SoC進(jìn)行分析可知：試驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，蓄電池SoC在大功率模式開(kāi)啟時(shí)未受影響，顯示了功率分配控制策略中“大功率工作模式下由超級(jí)電容器對(duì)負(fù)載供電”的特點(diǎn)。圖中④位置處，蓄電池供電，顯示了功率分配控制策略中“非大功率工作模式下由蓄電池或超級(jí)電容器對(duì)負(fù)載供電”的特點(diǎn)。隨后蓄電池SoC上升，直至充電完畢。

5 結(jié)論

本文在綜合分析當(dāng)前載人巡視器電源系統(tǒng)負(fù)載能力受限因素、空間電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上提出了一種適用于載人巡視器的共太陽(yáng)電池陣單母線結(jié)構(gòu)混合電源結(jié)構(gòu)及功率分配控制策略，獲得以下結(jié)論：

1) 試驗(yàn)表明，該結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)單一化學(xué)電源相比，在不替換蓄電池以保證電源系統(tǒng)穩(wěn)定性與安全性的基礎(chǔ)上，可表現(xiàn)出更高的負(fù)載能力；

2) 仿真分析表明，該結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)大功率工作模式下由超級(jí)電容器對(duì)負(fù)載供電、非大功率工作模式下由蓄電池或太陽(yáng)電池陣供電、蓄電池優(yōu)先于超級(jí)電容器充電；

3) 理論分析表明，該結(jié)構(gòu)采用的DC/DC直流變換器可提升超級(jí)電容器放電深度，共太陽(yáng)電池陣單母線結(jié)構(gòu)可提高太陽(yáng)電池陣?yán)寐省?/p>