[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

本發明公開了一種星載氫鎳蓄電池在軌電壓降提取及退化建模方法，包括以下幾個步驟：1.提取氫鎳蓄電池放電電壓與放電電流；2.建立氫鎳蓄電池放電電壓與放電電流的關系模型；3.修正氫鎳蓄電池放電電壓；4.提取氫鎳蓄電池單位時間電壓降；5.建立氫鎳蓄電池電壓降退化模型。本發明突破了傳統以地面循環壽命試驗數據來對星載氫鎳蓄電池性能進行分析的局限，充分利用了其在軌遙測數據，提取了可以反映氫鎳蓄電池在軌運行性能變化的單位時間電壓降作為關鍵性能參數，并建立其退化模型，實現了對星載氫鎳蓄電池在軌性能衰退的良好把握。

一、技術領域

本發明提供一種星載氫鎳蓄電池在軌電壓降提取及退化建模方法，屬于可靠性工程技術領域。

二、背景技術

目前使用最為普遍的航天器電源系統是太陽能電池陣－蓄電池組，其由三部分構成：太陽能電池陣，蓄電池組和電源控制器裝置。它在衛星地面測試、主動段飛行、轉移軌道及地球同步軌道壽命期內，給衛星的有效載荷艙和服務艙等各個分系統供應電能。可見，星載蓄電池組是衛星正常運行的重要保障，其在軌性能的實時準確掌握以及壽命的準確預測對衛星的可靠性、安全性都是至關重要的。

對于星載氫鎳蓄電池而言，目前的壽命預測主要通過地面加速試驗或模擬試驗來完成，這種試驗方法便于實施，但難以充分反映其在軌真實工作狀態，因此壽命預測結果的可信性往往受到較大質疑。氫鎳蓄電池在軌運行過程中，大量在軌遙測數據包含了豐富的性能和壽命信息，通過對遙測數據的分析，提取能真實反映其性能衰退的關鍵性能參數，并進行建模分析，可準確的掌握氫鎳蓄電池的性能變化。本發明介紹一種從氫鎳蓄電池遙測數據中提取單位時間電壓降，并對電壓降進行建模分析的方法，為科學預測星載氫鎳蓄電池壽命的提供技術手段。

三、發明內容

（一）目的

本發明的目的是提供一種星載氫鎳蓄電池在軌電壓降提取和退化建模方法。針對星載氫鎳蓄電池的特點以及其在軌性能退化建模技術的不足，在充分挖掘其在軌遙測數據的基礎上，從衛星氫鎳蓄電池的失效機理出發，提取反映其在軌性能的單位時間電壓降，并建立電壓降的性能退化模型，提供一種切實可行的星載氫鎳蓄電池性能特征提取和建模方法，為進一步實現其科學準確的壽命預測與驗證奠定基礎。

（二）技術方案

本發明星載氫鎳蓄電池在軌電壓降提取和退化建模方法，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。

本發明星載氫鎳蓄電池在軌電壓降提取和退化建模方法，其步驟如下：

步驟1，提取氫鎳蓄電池放電電壓與放電電流：由于遙測資源的限制，星載氫鎳蓄電池的遙測采樣時間并不連續，使得遙測的電池電壓和電流數據中并不能包括完整的放電過程。因此，首先需要從大量的遙測數據中，辨識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：在衛星運行過程中，由于執行任務的變化，運行負載的類型和功率也會有所不同，從而導致氫鎳蓄電池的放電電流并非一個恒定的值，會時刻根據負載所需功率發生變化。同時，氫鎳蓄電池的電壓也會逐漸降低，放電電壓的變化也并非均勻的，而是與放電電流的大小有緊密的聯系。為了在同一標準下提取氫鎳蓄電池單位時間電壓降，需要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。