CN106768492B - 一种空间用蓄电池发热量的测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种空间用蓄电池发热量的测量方法，包括以下步骤：S1、在蓄电池表面粘贴模拟电加热器；S2、在蓄电池表面粘贴温度传感器；S3、对蓄电池进行隔热处理；S4、将蓄电池放入高低温箱内；S5、电路连接；S6、对蓄电池进行充放电，采集充放电过程中的温升曲线；S7、用模拟电加热器对蓄电池进行加热；S8、用集总参数法进行数据处理和曲线拟合，得出不同工况下蓄电池的发热量q电池=S电池×q加热器／S加热器。本发明提供的空间用蓄电池发热量的测量方法装置简便，无需真空罐、热防护筒等复杂设备；在常压条件下测试，大大降低了成本，缩短了试验时间。

Description

一种空间用蓄电池发热量的测量方法
技术领域
本发明涉及蓄电池发热量测试领域，特别涉及一种空间用蓄电池发热量的测量方法。
背景技术
空间用蓄电池作为空间飞行器贮能电源，主要功能是在航天器起飞前转内电、主动段飞行、轨道工作寿命地影期间提供卫星所需的能量，并在光照期有峰值功率需求时补充供电，是卫星在主动飞行段、地影期的唯一能量源泉，是决定飞行器在轨工作寿命的核心因素。
适宜的工作温度是保证空间用蓄电池循环寿命重要因素，工作温度过高会导致蓄电池性能发生异常衰减，出现热失控，隔膜降解等问题，使蓄电池寿命降低，严重时会爆炸起火，给飞行器带来安全性危害；温度过低，蓄电池电极极化增大，内阻增加，电解液凝固，电性能下降等问题。为了保证蓄电池在轨工作温度，需要获得蓄电池工作时准确的发热量，来作为飞行器热控实施的输入条件。
发明内容
本发明的目的在于提供一种空间用蓄电池发热量的测量方法，以解决现有真空绝热法测试时间长、费用高、程序复杂的问题。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：提供一种空间用蓄电池发热量的测量方法，包括以下步骤：
S1、在蓄电池表面充放电时发热部位粘贴模拟电加热器；
S2、在蓄电池表面粘贴温度传感器，所述温度传感器对称且均匀分布于蓄电池表面；
S3、对蓄电池进行隔热处理；
S4、将蓄电池放入高低温箱内，将模拟电加热器的导线、温度传感器的采样线路和蓄电池的充放电功率电缆均从高低温箱的出口引出，并对出口进行封闭；
S5、将模拟电加热器的导线接入稳压电源；将温度传感器的采样线路接入温度采集系统；将蓄电池的充放电功率电缆接入充放电电路；
S6、按照不同工况条件对蓄电池进行充放电，通过温度采集系统采集不同工况下蓄电池充放电过程中的温升曲线；
S7、用模拟电加热器对蓄电池进行加热；
S8、用集总参数法进行数据处理和曲线拟合，即可得出不同工况下蓄电池的发热量q电池：
q电池＝S电池×q加热器/S加热器；
其中q加热器为加热器加热功耗；S加热器为加热器加热时温升曲线积分面积；S电池为相同时间下蓄电池恒流充电或放电时蓄电池温升曲线积分面积。
进一步地，所述步骤S1中，模拟电加热器的阻值以及其接入的稳压电源能够模拟的加热功率范围为2～50W。
进一步地，所述稳压电源输出电压为0～100V，输出电流为0～3A，输出电压的精度与稳定度高于优于0.1V，输出电流的精度与稳定度高于0.001A，并可以实现连续调节。
进一步地，所述步骤S3中，隔热处理为：用隔热材料将蓄电池全部包裹。
进一步地，所述隔热材料为羊毛毡。
进一步地，所述温升曲线积分面积为所有测点的平均温升曲线积分面积。
本发明提供的空间用蓄电池发热量的测量方法取得的有益效果是：
装置简便，无需真空罐、热防护筒等复杂设备；在常压条件下测试，大大降低了成本，缩短了试验时间
附图说明
下面结合附图对发明作进一步说明：
图1为采用本发明测量方法测试40Ah氢镍蓄电池单体在20A，30A，40A放电电流下发热量(图中菱形点)与相同电流下真空绝热法测试发热量(图中正方点)对比曲线图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的空间用蓄电池发热量的测量方法作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
本发明方法包括如下步骤：
步骤1在蓄电池表面粘贴模拟电加热器，模拟电加热器粘贴在蓄电池充放电时发热部位，加热器阻值和稳压电源应能模拟加热功率为2～50W。
步骤2蓄电池表面粘贴温度传感器，加热器数量依据蓄电池大小而定，粘贴位置应对称且均匀分布蓄电池表面。
步骤3用羊毛毡等隔热材料将整个蓄电池包裹，进行简单隔热处理，尽量减少蓄电池漏热。
步骤4蓄电池单体放入高低温箱内，将加热器，温度传感器，充放电功率电缆从高低温箱出口引出，并对引出口进行封闭。
步骤5将蓄电池充放电功率电缆接入充放电电路。
步骤6将模拟电加热器接入稳压电源。
步骤7将温度传感器采样线路接入温度采集系统。
步骤8按照不同试验工况对蓄电池进行充放电，通过温度采集系统采集不同工况下蓄电池充放电过程中的温升曲线。
步骤9用加热系统对蓄电池进行加热，模拟蓄电池充放电过程中的温升曲线。
步骤10用集总参数法进行数据处理和曲线拟合，得出不同工况及时间段下的蓄电池发热量q电池、加热器加热功耗q加热器、加热器加热时温升曲线积分面积S加热器和相同时间下蓄电池恒流充电或放电时蓄电池温升曲线积分面积S电池关系式:
q电池＝S电池电×q加热器/S加热器。通过加热器加热功耗q加热器、加热器加热时温升曲线积分面积S加热器和蓄电池恒流充电或放电时蓄电池温升曲线积分面积S电池关系式能得出不同充放电条件下蓄电池发热量。
图1为采用本发明测量方法测试40Ah氢镍蓄电池单体在20A，30A，40A放电电流下发热量(图中菱形点)与相同电流下真空绝热法测试发热量(图中正方点)对比曲线图。
下面对本发明的机理进行描述。
如果蓄电池充放电时的温升曲线与电加热器加热时的温升曲线(拟合曲线)一致或很接近，则说明蓄电池充放电和被加热时的漏热一致或很接近，此时可以认为蓄电池充放电时所产生的热量等于加热器加热时所产生的热量。
电池放电时：
加热器加热时：Q＝I2R·t0 (2)
由式(1)、(2)可以得出，电池充放电过程中的平均发热量为I2R。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种空间用蓄电池发热量的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在蓄电池表面充放电时发热部位粘贴模拟电加热器；
S2、在蓄电池表面粘贴温度传感器，所述温度传感器对称且均匀分布于蓄电池表面；
S3、对蓄电池进行隔热处理；
S4、将蓄电池放入高低温箱内，将模拟电加热器的导线、温度传感器的采样线路和蓄电池的充放电功率电缆均从高低温箱的出口引出，并对出口进行封闭；
S5、将模拟电加热器的导线接入稳压电源；将温度传感器的采样线路接入温度采集系统；将蓄电池的充放电功率电缆接入充放电电路；
S6、按照不同工况条件对蓄电池进行充放电，通过温度采集系统采集不同工况下蓄电池充放电过程中的温升曲线；
S7、用模拟电加热器对蓄电池进行加热；
S8、用集总参数法进行数据处理和曲线拟合，即可得出不同工况下蓄电池的发热量q电池：q电池＝S电池×q加热器/S加热器；
其中q加热器为加热器加热功耗；S加热器为加热器加热时温升曲线积分面积；S电池为相同时间下蓄电池恒流充电或放电时蓄电池温升曲线积分面积。
2.如权利要求1所述的空间用蓄电池发热量的测量方法，其特征在于，所述步骤S1中，模拟电加热器的阻值以及其接入的稳压电源能够模拟的加热功率范围为2～50W。
3.如权利要求2所述的空间用蓄电池发热量的测量方法，其特征在于，所述稳压电源输出电压为0～100V，输出电流为0～3A，输出电压的精度与稳定度高于优于0.1V，输出电流的精度与稳定度高于0.001A，并可以实现连续调节。
4.如权利要求1所述的空间用蓄电池发热量的测量方法，其特征在于，所述步骤S3中，隔热处理为：用隔热材料将蓄电池全部包裹。
5.如权利要求4所述的空间用蓄电池发热量的测量方法，其特征在于，所述隔热材料为羊毛毡。
6.如权利要求1所述的空间用蓄电池发热量的测量方法，其特征在于，所述温升曲线积分面积为所有测点的平均温升曲线积分面积。
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