CN103094638A - 一种镉镍蓄电池在轨深度放电方法 - Google Patents

一种镉镍蓄电池在轨深度放电方法 Download PDF

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Abstract

一种镉镍蓄电池在轨深度放电方法，在控制镉镍蓄电池的充放电时，通过设置条件使得镉镍蓄电池在未充满的情况下停止充电(亏欠ΔQ)，镉镍蓄电池在转入放电模式后，由于放电量不变，因此镉镍蓄电池的放电深度增加，在下一个充电过程中，再设置条件使镉镍蓄电池多充ΔQ，补回亏欠的电量，深度放电操作结束。本发明方法克服了现有V-T曲线控制方法难以实现对航天器镉镍蓄电池采用深度放电进行在轨活化的问题，且放电深度可调节，适用于采用电量计控制的各种航天器用镉镍蓄电池，有效提高镉镍蓄电池的在轨使用寿命。

Description

一种镉镍蓄电池在轨深度放电方法
技术领域
本发明涉及一种镉镍蓄电池的放电方法，可以有效提高镉镍蓄电池在寿命末期的输出能力，从而延长其在航天器上的使用寿命。
背景技术
深度放电是对航天器镉镍蓄电池进行在轨活化处理，提高镉镍蓄电池寿命末期输出能力，延长使用寿命的有效方法。但是其操作具有一定难度，同时也具有一定风险。
目前在对镉镍蓄电池进行充放电控制时主要采用V-T曲线控制方法，在采用这种方式进行充放电控制时，只能由地面人员对充放电电量进行计算。由于电流遥测的频率较低且负载工作电流变化模式多，而且境外的参数无法实时获取，因此无法通过遥测数据获取准确的充放电电量，因此在现有的技术条件下，很难通过深放电实现对镉镍蓄电池的在轨活化处理。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有V-T曲线控制方法难以实现对航天器镉镍蓄电池采用深度放电进行在轨活化的问题，提供了一种基于电量计控制的镉镍蓄电池在轨深度放电方法，放电深度可调节，适用于采用电量计控制的各种航天器用镉镍蓄电池，有效提高镉镍蓄电池的在轨使用寿命。
本发明的技术解决方案是：一种镉镍蓄电池在轨深度放电方法，步骤如下：
(1)设置充电电量参数Q充，用于记录截止当前时刻镉镍蓄电池的累积充电电量；设置放电电量参数Q放，用于记录截止当前时刻镉镍蓄电池的累积放电电量；设置深度放电的电量控制参数ΔQ，ΔQ有ΔQ1、0、ΔQ2三种取值，ΔQ1＜0＜ΔQ2且ΔQ1和ΔQ2的绝对值相等，Q充、Q放、ΔQ的初值均为0；
(2)当需要进行在轨深度放电处理时，对镉镍蓄电池的充放电状态进行监测，当且仅当镉镍蓄电池处于放电状态时，通过遥控指令将ΔQ1和ΔQ2注入并设置ΔQ＝ΔQ1；
(3)等待镉镍蓄电池由放电状态转为大电流充电状态，当条件ηcQ充＞(Q放+ΔQ)第一次满足时，镉镍蓄电池由大电流充电状态转为涓流充电状态，将充电电量参数Q充和放电电量参数Q放清零，同时设置ΔQ＝ΔQ2；其中ηc为充电效率；
(4)当条件ηcQ充＞(Q放+ΔQ)第二次满足时，设置ΔQ＝0，镉镍蓄电池在轨单次深度放电操作结束。
本发明与现有技术相比的优点在于：
(1)本发明方法引入了电量计控制这种新的充放电控制手段，使得蓄电池的充放电不再以电压或温度作为判据，而是以充电电量、放电电量和电量调整参数ΔQ作为判据，而且电量调整参数ΔQ可实时调节，从而实现蓄电池在未充满的情况下(亏欠了ΔQ)停止充电，转入放电模式，使得镉镍蓄电池的在轨深度放电可实现，提高了镉镍蓄电池的在轨使用寿命；
(2)本发明方法中，电量调整参数ΔQ包括亏欠电量参数ΔQ1和补充电量参数ΔQ2，可在轨通过遥控注入的方式实时改变，使得深度放电的程度可根据需要灵活调节；
(3)本发明方法中，深度放电的下一个周期自动补充电量，即上一次充电过程中亏欠ΔQ1，造成深度放电后，下一个充电过程在原来充满的条件下再补充充电ΔQ2，使得深度放电实现的周期较短；
(4)本发明方法中，对电量调整参数ΔQ设置了安全阈值，即该参数必须在一个安全的范围之内，以防止电池在亏欠太多的情况下停止充电而转入放电，放电深度太深而造成电量不足的风险，也可防止由于补充充电时充的过满导致电池的损伤。
附图说明
图1为本发明方法的流程框图。
具体实施方式
本发明中，在控制镉镍蓄电池的充放电时，通过设置条件使得镉镍蓄电池在未充满的情况下停止充电(亏欠ΔQ)，镉镍蓄电池在转入放电模式后，由于放电量不变，因此镉镍蓄电池的放电深度增加，在下一个充电过程中，再设置条件使镉镍蓄电池多充ΔQ，补回亏欠的电量，深度放电操作结束。
如图1所示，本发明方法主要包括下列步骤：
(1)将深度放电的电量设计成一个参数(用ΔQ表示)，嵌入到蓄电池工作模式转换条件(即大电流充电模式转为涓流充电模式的条件)中，如下：
ηcQ充＞(Q放+ΔQ)，
其中Q充为充电电量，Q放为放电电量，ηc为充电效率，可通过遥控注入修改，初始默认值为1，ΔQ默认为零。
(2)当需要进行在轨深度放电处理时，在放电过程中(例如设置判别条件为放电电流不小于1A)通过遥控注入ΔQ，包括ΔQ1和ΔQ2，其中ΔQ1为负数，ΔQ2为正数且与ΔQ1的绝对值相等。
(3)遥控注入后立即更新ΔQ，使ΔQ＝ΔQ1(ΔQ1为设定的安全阈值，安全阈值应小于地影期长期负载下的放电安时数，超过安全阈值，认为数据无效，不予更新)。
(4)当满足大电流模式转涓流模式的条件后，再次更新ΔQ，使ΔQ＝ΔQ2(ΔQ2为设定的安全阈值，安全阈值应小于光照期最大充电安时数，超过安全阈值，认为数据无效，不予更新)。这样，即可以在下一循环将镉镍蓄电池亏欠的电量充满。
(5)当再次满足大电流充电模式转涓流充电模式的条件时，再次更新ΔQ，使ΔQ恢复为0，深度放电操作结束。
实施例
将本发明方法由星载中心计算机的两个子模块分别实现，子模块1位于电量计遥控指令接收模块中，用于实现将ΔQ赋值为将ΔQ1；子模块2位于计算电量并判断输出转充电模式指令模块中，用于实现将ΔQ赋值为将ΔQ2和恢复为0。此处处理对象包括蓄电池A和蓄电池B，需要说明的是，子模块2即适用于蓄电池A，也适用于蓄电池B。
对子模块1的步骤说明如下：
(1)在电量计遥控指令接收模块中，当判断指令类型为注入ΔQ时进入步骤(2)，当不为该类型时继续其他指令类型的判断；
(2)进一步判断，当该指令为针对A蓄电池组的注入ΔQ指令时进入步骤(3)，否则进入步骤(6)；
(3)当A蓄电池组当前的ΔQ为0(确保上一次的深度放电操作已结束或从未发生过深度放电操作)，且当前的放电电流不小于1A(当前正处于放电模式)，且ΔQ1的绝对值小于4Ah(4Ah为安全阈值，确保注入了错误的放电深度值时不予执行，以不对系统安全产生影响，可根据蓄电池容量和正常情况下的放电电量值确定)时，进入步骤(4)，否则进入步骤(5)；
(4)将指令数据中的ΔQ1赋值给A蓄电池组的q1_delta变量，将指令数据中的ΔQ2赋值给A蓄电池组的q2_delta变量，将指令数据中的ΔQ1赋值给A蓄电池组的ΔQ变量；
(5)将指针指向下一条指令继续处理，结束；
(6)进一步判断，当该指令为针对B蓄电池组的注入ΔQ指令时进入步骤(7)，否则进入步骤(9)；
(7)当B蓄电池组当前的ΔQ为0(确保上一次的深度放电操作已结束或从未发生过深度放电操作)，且当前的放电电流不小于1A(当前正处于放电模式)，且ΔQ1的绝对值小于4Ah(4Ah为安全阈值，确保注入了错误的放电深度值时不予执行，以不对系统安全产生影响，可根据蓄电池容量和正常情况下的放电电量值确定)时，进入步骤(8)，否则进入步骤(9)；
(8)将指令数据中的ΔQ1赋值给B蓄电池组的q1_delta变量，将指令数据中的ΔQ2赋值给B蓄电池组的q2_delta变量，将指令数据中的ΔQ1赋值给B蓄电池组的ΔQ变量，跳到第(5)步；
(9)在遥测参数中置错误标志，跳到第(5)步。
对子模块2的步骤说明如下：
(1)根据充电电流、与上一次计算充电电量的间隔时间(即充电时间)，以及蓄电池的充电系数(为一固定值)，计算充电电量Q充；根据放电电流、与上一次计算放电电量的间隔时间(即放电时间)，以及蓄电池的放电系数(为一固定值)，计算出放电电量Q放；
(2)当处于大电流充电模式下(充电电流大于3A)，且ηc×Q充＞Q放+ΔQ(ηc为蓄电池的充电效率)时，进入步骤(3)，否则此次流程结束，进入步骤(9)；
(3)转入涓流模式，将充电电量、放电电量清0，记录转涓流充电模式的时间，并更新ηc；
(4)如果当前处在指令输出使能的模式下，则将转涓流模式指令发出，并进入步骤(5)，否则此次流程结束，进入步骤(9)；
(5)如指令消息发送不成功，则记录发送不成功的指令码和发送时间，下传到地面便于分析问题，此次流程结束，进入步骤(9)；
(6)电量计控制指令计数加1，判断当前的ΔQ是否为ΔQ1，如果是，则进入步骤(7)，如果不是，则进入步骤(8)；
(7)设置ΔQ＝ΔQ2，进入步骤(9)；
(8)判断当前的ΔQ是否为ΔQ2，如果是，则设置ΔQ＝0，进入步骤(9)，否则进入步骤(9)；
(9)结束。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (1)

1.一种镉镍蓄电池在轨深度放电方法，其特征在于步骤如下：
(1)设置充电电量参数Q充，用于记录截止当前时刻镉镍蓄电池的累积充电电量；设置放电电量参数Q放，用于记录截止当前时刻镉镍蓄电池的累积放电电量；设置深度放电的电量控制参数ΔQ，ΔQ有ΔQ1、0、ΔQ2三种取值，ΔQ1＜0＜ΔQ2且ΔQ1和ΔQ2的绝对值相等，Q充、Q放、ΔQ的初值均为0；
(2)当需要进行在轨深度放电处理时，对镉镍蓄电池的充放电状态进行监测，当且仅当镉镍蓄电池处于放电状态时，通过遥控指令将ΔQ1和ΔQ2注入并设置ΔQ＝ΔQ1；
(3)等待镉镍蓄电池由放电状态转为大电流充电状态，当条件ηcQ充＞(Q放+ΔQ)第一次满足时，镉镍蓄电池由大电流充电状态转为涓流充电状态，将充电电量参数Q充和放电电量参数Q放清零，同时设置ΔQ＝ΔQ2；其中ηc为充电效率；
(4)当条件ηcQ充＞(Q放+ΔQ)第二次满足时，设置ΔQ＝0，镉镍蓄电池在轨单次深度放电操作结束。
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