[发明专利]一种卫星用氢镍蓄电池放电终压自主诊断方法

说明书

一种卫星用氢镍蓄电池放电终压自主诊断方法，属于卫星用电池技术领域，为解决蓄电池长寿命在轨使用需求与确定蓄电池在轨充电管理策略调整时机之间的矛盾，在充分分析了放电深度、温度、过充电量、过充电速率、寿命时间、电池贮存的耗损等影响因素的基础上，提出了一种简化的氢镍蓄电池放电终压预测模型，从而更准确合理地选择时机进行蓄电池的在轨维护，延长氢镍蓄电池在轨寿命的同时，大大降低了在轨蓄电池欠压使用的风险。此模型在应用于在轨卫星蓄电池监测及自主诊断时计算量适中，便于工程实现。

技术领域

本发明涉及一种卫星用氢镍蓄电池放电终压自主诊断方法，特别是涉及一种卫星用氢镍蓄电池在轨放电终压的拟合预测和自主诊断方法，属于卫星用电池技术领域。

背景技术

电源系统是为航天器提供能源的服务系统，其中氢镍蓄电池是利用物质在化学反应时得失电子的特性制造的储能装置，是目前长寿命航天器常用的多种储能装置之一，其电性能设计的主要目的是满足航天器在地影期的电能需求或短期峰值电能需求。

氢镍蓄电池与其他形式的储能装置相比，具有可靠性高、易于维护等优点，使其在空间应用中获得了广泛的发展。然而氢镍蓄电池属于电化学装置，与单纯的电子装置相比，随在轨工作时间的增加性能衰减较明显。主要表现为：在相同荷电状态、相同放电电流条件下，氢镍蓄电池的输出电压逐渐减小，从而导致放电终压逐渐减小。内在机理为：在充放电循环中，虽然是可逆的化学反应，但化学物质的形态无法确保严格可逆，因此随着充放电循环数量的增大，氢镍蓄电池的内阻逐渐增大。综上，在极端情况下，氢镍蓄电池受外界和自身的影响可能导致卫星寿命末期地影期整星供电能力不足。因此为保障卫星在轨正常工作、必要时进行氢镍蓄电池在轨充电策略调整或负载功率调整，需要开展对氢镍蓄电池的实时监测和故障诊断工作。

然而目前氢镍蓄电池监测及自主诊断手段匮乏，因此需要进一步加强进而提高其在轨管理水平。开展氢镍蓄电池的在轨管理，避免出现灾难性故障，延缓氢镍蓄电池的性能衰减，最终实现高性能、高可靠、长寿命的任务目标。

氢镍蓄电池输出电压是反映氢镍蓄电池在轨性能的重要参数之一。如果只是利用固定门限监测手段对氢镍蓄电池输出电压进行在轨故障诊断，就容易出现漏报的现象。如2014年某卫星氢镍蓄电池受某些因素影响造成非预期的性能衰减，基于固定门限的诊断方法未及时监测出该故障。因此，需要对氢镍蓄电池输出电压的变化规律开展深入研究，通过精细化监测和自主诊断方法，及时识别氢镍蓄电池性能衰减及故障，为及时调整氢镍蓄电池在轨充电策略提供依据，或为重大故障处置决策节省时间，最终为高性能、高可靠、长寿命的任务目标提供有力保障

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种卫星用氢镍蓄电池放电终压自主诊断方法，为解决蓄电池长寿命在轨使用需求与确定蓄电池在轨充电管理策略调整时机之间的矛盾，充分分析了放电深度、温度、过充电量、过充电速率、寿命时间、电池贮存的耗损等影响因素，对于正常使用且合理贮存的蓄电池来说，影响其寿命的主要应力因子有：放电深度、温度、过充电。过充电是非正常使用方式，一般必须避免；然后提出了一种简化的氢镍蓄电池放电终压预测模型，从而更准确合理地选择时机进行蓄电池的在轨维护，延长氢镍蓄电池在轨寿命的同时，大大降低了在轨蓄电池欠压使用的风险。此模型在应用于在轨卫星蓄电池监测及自主诊断时计算量适中，便于工程实现。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：

一种卫星用氢镍蓄电池放电终压自主诊断方法，包括如下步骤：

S1、根据单个地影季包含的天数d、氢镍蓄电池每天的充放电循环次数n，确定截止到某一日期氢镍蓄电池的充放电循环次数N；其中截止到某一日期氢镍蓄电池的经历的地影季的个数为m；

S2、选取卫星发射入轨后的首个地影季的关注时段，获取氢镍蓄电池在首个地影季的关注时段的初始放电终压V₀；其中每个地影季的关注时段包括该地影季的中心日及前后各M天；