[發明專利]星載氫鎳蓄電池在軌電壓降提取及退化建模方法

有效

• 申請號: 201811033013.3
• 申請日: 2018-09-05
• 公開（公告）號: CN110888076B
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發明（設計）人: 孫權;馮靜
• 申請（專利權）人: 湖南銀杏可靠性技術研究所有限公司
• 主分類號: G01R31/392
• 分類號: G01R31/392;G01R31/367;G01R31/3842;G01R31/388
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 李冉

1.星載氫鎳蓄電池在軌電壓降提取和退化建模方法，該方法是以衛星在軌運行期間氫鎳蓄電池的部分遙測數據為依據，包括采樣時間、蓄電池組電壓、單體蓄電池電壓、充電電流、放電電流、電池溫度；所述采樣時間為確定氫鎳蓄電池處于放電過程的時間以及采樣時間間隔；其特征在于：該方法的具體步驟如下：

步驟1，提取氫鎳蓄電池放電電壓與放電電流：根據遙測的蓄電池電壓和電流數據中并不能包括完整的放電過程的特點，依據采樣時間、充電電流和放電電流，從大量的遙測數據中，辨識蓄電池正好處于陰影區放電的部分數據，并提取處于放電過程的放電電壓和放電電流數據；

步驟2，建立氫鎳蓄電池放電電壓與放電電流的關系模型：通過分析衛星運行過程中，氫鎳蓄電池放電電壓和放電電流的變化特性，建立放電電壓與放電電流的關系模型，定量描述放電電壓與放電電流的關系，分析放電電流對放電電壓的影響；

步驟3，修正氫鎳蓄電池放電電壓：根據步驟2得到的氫鎳蓄電池放電電壓與放電電流的關系模型，選擇衛星運行過程中的標準放電電流水平，將所有放電電壓值修正到該標準放電電流水平下，消除放電電流對放電電壓的影響；

步驟4，提取氫鎳蓄電池電壓降：根據氫鎳蓄電池的性能退化特性，放電過程中，去除負載的因素，相同放電時間的電壓降越來越大，即單位時間電壓降逐漸升高， 通過對所提取放電過程中的放電電壓建模，獲取單位采樣時間的電壓降，并進一步轉化為每個放電循環的電壓降；

步驟5，建立氫鎳蓄電池電壓降退化模型：考慮受到與太陽的距離及直射角度的影響，以及氫鎳蓄電池循環次數的增加，單位時間電壓降呈現出明顯的周期性和趨勢性，采用時間序列分析方法進行建模；

ΔV_d＝f_T(t)+f_P(t)+ε(t)

其中，ΔV_d為氫鎳蓄電池單位時間電壓降，f_T(t)為模型趨勢項，f_P(t)為模型周期項，ε(t)為模型誤差；

(1)趨勢性：是指衛星運行過程中，氫鎳蓄電池不停地進行充放電循環，其性能會不斷下降，具體表現為放出相同電量對應的電池電壓降會呈現逐漸升高的趨勢，用線性模型描述：

f_T(t)＝β₀×t+β₁

其中，β₀、β₁為模型參數；

(2)周期性：是指衛星隨地球繞太陽公轉，所處的環境溫度會呈現以一年為周期的周期性變化；環境溫度是影響星載氫鎳蓄電池性能的重要因素，從而導致其電壓降也呈現出以一年為周期的周期性變化；電壓降的周期性用一階傅里葉級數來描述：

其中，電壓降的變化周期為一年氫鎳蓄電池的循環次數，即T＝365×15，參數β₂和θ作為模型參數進行估計；

(3)星載氫鎳蓄電池電壓降性能退化模型如下：

利用最小二乘估計方法，獲取模型參數β₀、β₁、β₂、θ。

2.根據權利要求1所述的星載氫鎳蓄電池在軌電壓降提取和退化建模方法，其特征在于：所述的“部分遙測數據”包括：(1)采樣時間：用于確定氫鎳蓄電池處于放電過程的時間以及采樣時間間隔；(2)蓄電池組電壓：用于分析蓄電池組的電壓變化趨勢；(3)單體蓄電池電壓：用于分析單體蓄電池的電壓變化趨勢；(4)充電電流：用于輔助判斷蓄電池是否正處于放電過程；(5)放電電流：用于判斷蓄電池是否正處于放電過程；(6)電池溫度：用于分析電池表面溫度的變化趨勢，以判斷電池溫度是否正常，是否對電池性能造成明顯影響。