[发明专利]星载氢镍蓄电池在轨电压降提取及退化建模方法

说明书

本发明公开了一种星载氢镍蓄电池在轨电压降提取及退化建模方法，包括以下几个步骤：1.提取氢镍蓄电池放电电压与放电电流；2.建立氢镍蓄电池放电电压与放电电流的关系模型；3.修正氢镍蓄电池放电电压；4.提取氢镍蓄电池单位时间电压降；5.建立氢镍蓄电池电压降退化模型。本发明突破了传统以地面循环寿命试验数据来对星载氢镍蓄电池性能进行分析的局限，充分利用了其在轨遥测数据，提取了可以反映氢镍蓄电池在轨运行性能变化的单位时间电压降作为关键性能参数，并建立其退化模型，实现了对星载氢镍蓄电池在轨性能衰退的良好把握。

一、技术领域

本发明提供一种星载氢镍蓄电池在轨电压降提取及退化建模方法，属于可靠性工程技术领域。

二、背景技术

目前使用最为普遍的航天器电源系统是太阳能电池阵－蓄电池组，其由三部分构成：太阳能电池阵，蓄电池组和电源控制器装置。它在卫星地面测试、主动段飞行、转移轨道及地球同步轨道寿命期内，给卫星的有效载荷舱和服务舱等各个分系统供应电能。可见，星载蓄电池组是卫星正常运行的重要保障，其在轨性能的实时准确掌握以及寿命的准确预测对卫星的可靠性、安全性都是至关重要的。

对于星载氢镍蓄电池而言，目前的寿命预测主要通过地面加速试验或模拟试验来完成，这种试验方法便于实施，但难以充分反映其在轨真实工作状态，因此寿命预测结果的可信性往往受到较大质疑。氢镍蓄电池在轨运行过程中，大量在轨遥测数据包含了丰富的性能和寿命信息，通过对遥测数据的分析，提取能真实反映其性能衰退的关键性能参数，并进行建模分析，可准确的掌握氢镍蓄电池的性能变化。本发明介绍一种从氢镍蓄电池遥测数据中提取单位时间电压降，并对电压降进行建模分析的方法，为科学预测星载氢镍蓄电池寿命的提供技术手段。

三、发明内容

（一）目的

本发明的目的是提供一种星载氢镍蓄电池在轨电压降提取和退化建模方法。针对星载氢镍蓄电池的特点以及其在轨性能退化建模技术的不足，在充分挖掘其在轨遥测数据的基础上，从卫星氢镍蓄电池的失效机理出发，提取反映其在轨性能的单位时间电压降，并建立电压降的性能退化模型，提供一种切实可行的星载氢镍蓄电池性能特征提取和建模方法，为进一步实现其科学准确的寿命预测与验证奠定基础。

（二）技术方案

本发明星载氢镍蓄电池在轨电压降提取和退化建模方法，以卫星在轨运行期间氢镍蓄电池的部分遥测数据为依据，包括采样时间、蓄电池组电压、单体蓄电池电压、充电电流、放电电流、电池温度。

本发明星载氢镍蓄电池在轨电压降提取和退化建模方法，其步骤如下：

步骤1，提取氢镍蓄电池放电电压与放电电流：由于遥测资源的限制，星载氢镍蓄电池的遥测采样时间并不连续，使得遥测的电池电压和电流数据中并不能包括完整的放电过程。因此，首先需要从大量的遥测数据中，辨识电池正好处于阴影区放电的部分数据，并提取处于放电过程的放电电压和放电电流数据。

步骤2，建立氢镍蓄电池放电电压与放电电流的关系模型：在卫星运行过程中，由于执行任务的变化，运行负载的类型和功率也会有所不同，从而导致氢镍蓄电池的放电电流并非一个恒定的值，会时刻根据负载所需功率发生变化。同时，氢镍蓄电池的电压也会逐渐降低，放电电压的变化也并非均匀的，而是与放电电流的大小有紧密的联系。为了在同一标准下提取氢镍蓄电池单位时间电压降，需要建立放电电压与放电电流的关系模型，定量描述放电电压与放电电流的关系，分析放电电流对放电电压的影响。

步骤3，修正氢镍蓄电池放电电压：根据步骤2得到的氢镍蓄电池放电电压与放电电流的关系模型，选择卫星运行过程中的标准放电电流水平，将所有放电电压值修正到该标准放电电流水平下，消除放电电流对放电电压的影响。