CN102520367A - 一种空间用氢镍蓄电池寿命评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种空间用氢镍蓄电池寿命评估方法。本发明属于氢镍蓄电池技术领域。空间用氢镍蓄电池寿命评估方法，其特点是：电池寿命评估过程包括，选取同类氢镍蓄电池，在-5℃～+5℃环境温度下进行充放电循环寿命试验，检测氢镍蓄电池每次充放电循环中的放电容量，计算氢镍蓄电池的放电深度，拟合得到氢镍蓄电池寿命预测数学模型，然后利用数学模型预测评估该种氢镍蓄电池电池的寿命。本发明具有方法简单、数据准确、操作方便、高效快捷、检测容易等优点，可以快速预测设计放电深度下氢镍蓄电池的循环寿命，提高设计效率，有利于轨道氢镍蓄电池的研究和开发。

Description

一种空间用氢镍蓄电池寿命评估方法

技术领域

本发明属于氢镍蓄电池技术领域，特别是涉及一种空间用氢镍蓄电池寿命评估方法。

背景技术

目前，低轨道用氢镍蓄电池寿命快速评估方法尚未见报道。一般空间用氢镍蓄电池采用不同的放电深度，其寿命因放电深度的不同各不相同，为得到设计的最大循环寿命，需要获得合适的放电深度数据。通常利用缩短时间、增加充放电电流等快速试验的方法获得，该种方法对电池施加的应力集中，考核过程真实，但占用较多的人力、物力、财力。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题，而提供一种空间用氢镍蓄电池寿命评估方法。

本发明的目的是提供一种具有方法简单、数据准确、操作方便、高效快捷、检测容易等特点的空间用氢镍蓄电池寿命评估方法。

低轨道用氢镍蓄电池寿命试验数据的分析比对证实，对于一般工作温度在-5℃～+5℃的低轨道应用氢镍蓄电池来说，放电深度是影响其充放电循环寿命的主要因子。通过放电深度等设计参数，利用寿命预测数学模型，可以比较准确的预估同类设计的低轨道用氢镍蓄电池的循环次数。

快速预测氢镍蓄电池循环寿命的方法，包括以下步骤：

选取同类设计（同为低轨道应用设计，可以是不同容量电池）的氢镍蓄电池2－6批次，每批次2－3只电池，在-5℃～+5℃环境温度下，进行不同放电深度下的循环寿命试验(或总结、分析前期寿命试验数据)：

放电深度D_80%为80%的寿命试验：第1次充电容量1C，第1次放电容量0.8C,第2次、···N次充电容量KC(K为充放电系数), 第2次、···N次放电容量0.8C；

放电深度D_60%为60%的寿命试验：第1次充电容量1C，第1次放电容量0.6C,第2次、···N次充电容量KC(K为充放电系数), 第2次、···N次放电容量0.6C；

放电深度D_40%为40%的寿命试验：第1次充电容量1C，第1次放电容量0.4C,第2次、···N次充电容量KC(K为充放电系数), 第2次、···N次放电容量0.4C；

放电深度D_20%为20%的寿命试验：第1次充电容量1C，第1次放电容量0.2C,第2次、···N次充电容量KC(K为充放电系数), 第2次、···N次放电容量0.2C。

在每次寿命试验中，观察到第N次放电结束时电池电压低于1.0V判定寿命试验结束，则分别得到放电深度D_80%、D_60% 、D_40% 、D_20%对应的循环寿命次数N_80%、N_60%、N_40%、N_20%，利用最小二乘法，拟合得到低轨氢镍蓄电池寿命预测公式：

N = ae^bD

式中：

N为氢镍蓄电池循环寿命（充放电次数）

D为氢镍蓄电池放电深度（放电容量/额定容量）

a、            b为与产品特性相适应的常数。

本发明空间用氢镍蓄电池寿命评估方法为解决现有技术存在的问题所采取的技术方案是：

空间用氢镍蓄电池寿命评估方法，其特点是：电池寿命评估过程包括，选取同类氢镍蓄电池，在-5℃～+5℃环境温度下进行充放电循环寿命试验，检测氢镍蓄电池每次充放电循环中的放电容量，计算氢镍蓄电池的放电深度，拟合得到氢镍蓄电池寿命预测数学模型，然后利用数学模型预测评估该种氢镍蓄电池电池的寿命。

本发明空间用氢镍蓄电池寿命评估方法还可以采用如下技术措施：

所述的空间用氢镍蓄电池寿命评估方法，其特点是： 数学模型为拟合得到的氢镍蓄电池寿命预测公式或拟合模拟方法得到的氢镍蓄电池放电深度对应循环寿命的关系曲线。

所述的空间用氢镍蓄电池寿命评估方法，其特点是：拟合得到的氢镍蓄电池寿命预测公式为利用最小二乘法，拟合得到的氢镍蓄电池寿命预测公式N = ae^bD；

式中：N为氢镍蓄电池循环寿命，即充放电次数；D为氢镍蓄电池放电深度，即放电容量/额定容量；a、b为产品对应的常数。

所述的空间用氢镍蓄电池寿命评估方法，其特点是：拟合模拟方法得到的氢镍蓄电池放电深度对应循环寿命的关系曲线时，选取氢镍蓄电池2－6批次，每批次2－3只电池，进行2－6次不同放电深度的循环寿命试验，作为拟合线的区间。

所述的空间用氢镍蓄电池寿命评估方法，其特点是：氢镍蓄电池的放电深度即放电容量/额定容量，分别为80%、60%、40%或20%。

本发明具有的优点和积极效果是：

空间用氢镍蓄电池寿命评估方法由于采用了本发明全新的技术方案，与现有技术相比，本发明利用同类设计氢镍蓄电池的2~4次不同放电深度的循环寿命试验，采用拟合模拟方法得到氢镍蓄电池放电深度对应循环寿命的关系曲线，所得曲线与氢镍蓄电池实际循环曲线接近，能够用较短的时间（通过计算）预测氢镍蓄电池的循环性能。本发明具有方法简单、数据准确、操作方便、高效快捷、检测容易等优点，可以快速预测设计放电深度下氢镍蓄电池的循环寿命，提高设计效率，有利于轨道氢镍蓄电池的研究和开发。

附图说明

图1是本发明空间用氢镍蓄电池寿命评估流程示意图；

图2是本48Ah氢镍蓄电池40%放电深度循环寿命（图中方形点）与预测曲线对比图。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的技术内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并结合附图详细说明如下：

参阅附图1和图2。

实施例1

空间用氢镍蓄电池寿命评估方法，过程包括：选取同类氢镍蓄电池，在-5℃～+5℃环境温度下进行充放电循环寿命试验，检测氢镍蓄电池每次充放电循环中的放电容量，计算氢镍蓄电池的放电深度，拟合得到氢镍蓄电池寿命预测数学模型，数学模型为拟合得到的氢镍蓄电池寿命预测公式或拟合模拟方法得到的氢镍蓄电池放电深度对应循环寿命的关系曲线；然后利用数学模型预测评估该种氢镍蓄电池电池的寿命。

评估包括：1、选取同类设计的氢镍蓄电池2－6批次，每批次2－3只电池，在-5℃～+5℃环境温度下，进行不同放电深度下的循环寿命试验；2、在每次寿命试验中，观察到第N次放电结束时电池电压低于1.0V判定寿命试验结束，多只电池的平均值认定为该批电池的循环寿命值，测试完成之后，分别得到放电深度D_80%、D_60% 、D_40% 、D_20%对应的循环寿命次数N_80%、N_60%、N_40%、N_20%，利用最小二乘法，拟合得到低轨氢镍蓄电池寿命预测公式。

本实施例氢镍蓄电池寿命评估具体步骤：

1. 选取低轨道设计的15Ah氢镍蓄电池3批次，每批次2只电池，在-5℃～+5℃环境温度下，进行放电深度80％、60％、40％下的循环寿命试验。

2. 测试完成后，统计各个放电深度下循环寿命（充放电次数），统计结果如下：

N_80%=4186次

N_60%=21499次

N_40%=52281次

3. 曲线拟合和建立寿命与放电深度关系模型：

N = 739612e^-6.3122D。

4. 同类设计的48Ah氢镍蓄电池，试验结果表明，其循环寿命在53127次左右，此结果与15Ah单体电池40%放电深度估测最终循环寿命相近，图2为同类设计48Ah氢镍蓄电池40%放电深度循环寿命在预测曲线上的位置，初步可判断，按此种放电深度与循环寿命关系预测的蓄电池寿命较为可靠。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应视为属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.空间用氢镍蓄电池寿命评估方法，其特征是：电池寿命评估过程包括，选取同类氢镍蓄电池，在-5℃～+5℃环境温度下进行充放电循环寿命试验，检测氢镍蓄电池每次充放电循环中的放电容量，计算氢镍蓄电池的放电深度，拟合得到氢镍蓄电池寿命预测数学模型，然后利用数学模型预测评估该种氢镍蓄电池电池的寿命。

2.按照权利要求1所述的空间用氢镍蓄电池寿命评估方法，其特征是：数学模型为拟合得到的氢镍蓄电池寿命预测公式或拟合模拟方法得到的氢镍蓄电池放电深度对应循环寿命的关系曲线。

3.按照权利要求1所述的空间用氢镍蓄电池寿命评估方法，其特征是：拟合得到的氢镍蓄电池寿命预测公式为利用最小二乘法，拟合得到的氢镍蓄电池寿命预测公式N = ae^bD；

式中：N为氢镍蓄电池循环寿命，即充放电次数；D为氢镍蓄电池放电深度，即放电容量/额定容量；a、b为产品对应的常数。

4.按照权利要求1所述的空间用氢镍蓄电池寿命评估方法，其特征是：拟合模拟方法得到的氢镍蓄电池放电深度对应循环寿命的关系曲线时，选取氢镍蓄电池2－6批次，每批次2－3只电池，进行2－6次不同放电深度的循环寿命试验，作为拟合线的区间。

5.按照权利要求4所述的空间用氢镍蓄电池寿命评估方法，其特征是：氢镍蓄电池的放电深度即放电容量/额定容量，分别为80%、60%、40%或20%。

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