[發明專利]一種衛星用氫鎳蓄電池放電終壓自主診斷方法

有效

• 申請號: 202010072973.1
• 申請日: 2020-01-21
• 公開（公告）號: CN111337835B
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 左子瑾;劉震;王大軼;王超;譚博能;王巍巍;高瑾博
• 申請（專利權）人: 北京空間飛行器總體設計部
• 主分類號: G01R31/378
• 分類號: G01R31/378;G01R31/367;G01R31/382
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 劉秀祥

一種衛星用氫鎳蓄電池放電終壓自主診斷方法，屬于衛星用電池技術領域，為解決蓄電池長壽命在軌使用需求與確定蓄電池在軌充電管理策略調整時機之間的矛盾，在充分分析了放電深度、溫度、過充電量、過充電速率、壽命時間、電池貯存的耗損等影響因素的基礎上，提出了一種簡化的氫鎳蓄電池放電終壓預測模型，從而更準確合理地選擇時機進行蓄電池的在軌維護，延長氫鎳蓄電池在軌壽命的同時，大大降低了在軌蓄電池欠壓使用的風險。此模型在應用于在軌衛星蓄電池監測及自主診斷時計算量適中，便于工程實現。

技術領域

本發明涉及一種衛星用氫鎳蓄電池放電終壓自主診斷方法，特別是涉及一種衛星用氫鎳蓄電池在軌放電終壓的擬合預測和自主診斷方法，屬于衛星用電池技術領域。

背景技術

電源系統是為航天器提供能源的服務系統，其中氫鎳蓄電池是利用物質在化學反應時得失電子的特性制造的儲能裝置，是目前長壽命航天器常用的多種儲能裝置之一，其電性能設計的主要目的是滿足航天器在地影期的電能需求或短期峰值電能需求。

氫鎳蓄電池與其他形式的儲能裝置相比，具有可靠性高、易于維護等優點，使其在空間應用中獲得了廣泛的發展。然而氫鎳蓄電池屬于電化學裝置，與單純的電子裝置相比，隨在軌工作時間的增加性能衰減較明顯。主要表現為：在相同荷電狀態、相同放電電流條件下，氫鎳蓄電池的輸出電壓逐漸減小，從而導致放電終壓逐漸減小。內在機理為：在充放電循環中，雖然是可逆的化學反應，但化學物質的形態無法確保嚴格可逆，因此隨著充放電循環數量的增大，氫鎳蓄電池的內阻逐漸增大。綜上，在極端情況下，氫鎳蓄電池受外界和自身的影響可能導致衛星壽命末期地影期整星供電能力不足。因此為保障衛星在軌正常工作、必要時進行氫鎳蓄電池在軌充電策略調整或負載功率調整，需要開展對氫鎳蓄電池的實時監測和故障診斷工作。

然而目前氫鎳蓄電池監測及自主診斷手段匱乏，因此需要進一步加強進而提高其在軌管理水平。開展氫鎳蓄電池的在軌管理，避免出現災難性故障，延緩氫鎳蓄電池的性能衰減，最終實現高性能、高可靠、長壽命的任務目標。

氫鎳蓄電池輸出電壓是反映氫鎳蓄電池在軌性能的重要參數之一。如果只是利用固定門限監測手段對氫鎳蓄電池輸出電壓進行在軌故障診斷，就容易出現漏報的現象。如2014年某衛星氫鎳蓄電池受某些因素影響造成非預期的性能衰減，基于固定門限的診斷方法未及時監測出該故障。因此，需要對氫鎳蓄電池輸出電壓的變化規律開展深入研究，通過精細化監測和自主診斷方法，及時識別氫鎳蓄電池性能衰減及故障，為及時調整氫鎳蓄電池在軌充電策略提供依據，或為重大故障處置決策節省時間，最終為高性能、高可靠、長壽命的任務目標提供有力保障

發明內容

本發明要解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供了一種衛星用氫鎳蓄電池放電終壓自主診斷方法，為解決蓄電池長壽命在軌使用需求與確定蓄電池在軌充電管理策略調整時機之間的矛盾，充分分析了放電深度、溫度、過充電量、過充電速率、壽命時間、電池貯存的耗損等影響因素，對于正常使用且合理貯存的蓄電池來說，影響其壽命的主要應力因子有：放電深度、溫度、過充電。過充電是非正常使用方式，一般必須避免；然后提出了一種簡化的氫鎳蓄電池放電終壓預測模型，從而更準確合理地選擇時機進行蓄電池的在軌維護，延長氫鎳蓄電池在軌壽命的同時，大大降低了在軌蓄電池欠壓使用的風險。此模型在應用于在軌衛星蓄電池監測及自主診斷時計算量適中，便于工程實現。

本發明目的通過以下技術方案予以實現：

一種衛星用氫鎳蓄電池放電終壓自主診斷方法，包括如下步驟：

S1、根據單個地影季包含的天數d、氫鎳蓄電池每天的充放電循環次數n，確定截止到某一日期氫鎳蓄電池的充放電循環次數N；其中截止到某一日期氫鎳蓄電池的經歷的地影季的個數為m；

S2、選取衛星發射入軌后的首個地影季的關注時段，獲取氫鎳蓄電池在首個地影季的關注時段的初始放電終壓V₀；其中每個地影季的關注時段包括該地影季的中心日及前后各M天；