CN113671402B - 深空探测器锂离子蓄电池组故障检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种深空探测器锂离子蓄电池组故障检测方法,在锂离子蓄电池组全寿命工作周期中为深空探测器提供稳定能源,决定深空探测器的成败。深空探测器要对锂离子蓄电池组电池的工作状态进行实时监测,防止发生锂离子蓄电池组发生过充过放等故障,锂离子蓄电池电池的电压最能反应电池健康状态。所以以电池电压为信息输入的情况下的在轨锂离子蓄电池组管理,是要对电池电压的信息的正确性的判断,正确的电压信息才能保证锂离子蓄电池组在轨正常工作。本发明提供了一种根据锂离子蓄电池电压信息如何进行正确判断蓄电池组是否正常,以及在异常情况下采取何种策略对蓄电池组进行管理,对大大提高了蓄电池的在轨工作寿命和可靠性提供了巨大的帮助。
Description
技术领域
本发明涉及航天器的技术领域,具体地,涉及深空探测器锂离子蓄电池组故障检测方法。
背景技术
深空探测器任务飞行距离远、持续时间长,空间环境存在大量未知和不确定性,人工干预时效性差,需要探测器具有高度的自主管理能力。锂离子蓄电池是探测器的生命的保障,锂离子蓄电池的性能和安全决定整器的安全性和可靠性。但是锂离子蓄电池组要求比较严格,严谨过充严谨过放工作温度不能太高也不能太低,否则都会对电池本身造成较大的性能影响。
因此,在研制的过程中,针对上述因素,并结合探测器的需求,如何设计一种深空探测器锂离子蓄电池组故障检测策略以保证蓄电池组使用更可靠、更灵活,显得非常重要。
在公开号为CN106772077A的专利文献中公开了一种蓄电池故障检测方法,包括如下步骤:(1)采集蓄电池组中各单体蓄电池的电压,并调整各单体蓄电池的电压;(2)对各单体蓄电池的差模电压进行衰减处理,并将衰减后电压信号转换成数字信号;(3)根据数字信号计算出各单体蓄电池的特征值,将各特征值与预设的阈值进行比较,若比较值大于阈值,则判定该单体蓄电池为故障电池,发出报警,若比较值小于阈值,则判定该单体蓄电池为无故障。
在公告号为CN103884986B的专利文献中公开了一种蓄电池故障的检测方法,所述方法包括:采集蓄电池在连续和长时间工作下的长时工作数据;根据所述长时工作数据得到所述蓄电池的工作曲线;根据所述工作曲线进行数据分析,得到蓄电池的故障信息。
在公告号为CN104749526B的专利文献中公开了一种电池临界失效检测的方法通过分析UPS电池逆变放电至电压临界判断值的时间来判断UPS电池的临界失效情况。
在公告号为CN110071541B的专利文献中公开了一种深空探测器锂离子蓄电池组全自主在轨管理方法,在锂离子蓄电池组全寿命工作周期中,包含正常模式下电池工作和存储模式以及在一节单体失效情况下的电池工作和存储模式。锂离子蓄电池组在轨存储阶段需要首先判断蓄电池组是否发生异常,如果电池正常则判断蓄电池组电压是否低于阈值,如果低于电压阈值则对电池进行充电,否则维持原状态。锂离子蓄电池组在充电管理阶段首先判断蓄电池组是否发生异常,如果电池正常则判断蓄电池组是否满足充电条件,如果满足充电条件则对电池进行充电,否则判断是否满足充电结束条件,如果满足对电池进行发送断充电指令结束充电,如果都不满则维持原状态。
针对上述中的相关技术,发明人认为上述方案是通过单一的故障检测手段来判断单体故障是否真实发生故障,因此,需要提出一种技术方案以改善上述技术问题。
发明内容
针对现有技术中的缺陷,本发明的目的是提供一种深空探测器锂离子蓄电池组故障检测方法。
根据本发明提供的一种深空探测器锂离子蓄电池组故障检测方法,同一蓄电池组电压从不同通道送出,所述蓄电池组电压包括第一蓄电池组电压U1和第二蓄电池组电压U2,取出作为控制使用的蓄电池组电压U;深空探测器锂离子蓄电池组是由n个单体并联块串联组成,并联块是由m个电池单体并联而成的,深空探测器锂离子蓄电池单体管理是以单体并联块电压为依据的,单体并联块电压Us1p、Us2p、Us3p、Us4p...Usnp作为控制依据;所述方法包括如下步骤:
步骤S1:以不同的采集方式得到蓄电池组和单体电压的数据;
步骤S2:对所采集到的蓄电池组电压和单体电压进行滤波处理,得到蓄电池组电压值和每个单体电压值以及单体电压和;
步骤S3:对第一蓄电池组电压U1和所有单体电压和的差取平均值;
步骤S4:对第一蓄电池组电压U1和第二蓄电池组电压U2的值取差值;
步骤S5:对第二蓄电池组电压U2和所有单体电压和的差取平均值;
步骤S6:当第一蓄电池组电压U1和第二蓄电池组电压U2遥测均失效情况下,将蓄电池单体电压值去除最大值和最小值,得到程控使用的蓄电池组电压;
步骤S7:将得到的程控使用的蓄电池组电压除以并联块的串联个数,得到单体平均电压;
步骤S8:对单体电压和单体平均电压取差值;
步骤S9:对于所有单体电压的状态进行判断,对单体电压与单体平均电压取差值;
步骤S10:对故障的单体电压和蓄电池组电压进行报警,告知相关系统。
优选地,所述步骤S1中的采集方式包含总线数据传输或直接采集的,第一蓄电池组电压U1采集采用直接方式,第二蓄电池组电压U2采集采用总线方式得到。
优选地,所述步骤S2中的滤波处理采用连续采集20次数据,再除去最大值和最小值各5个,对余下的采样值进行取平均。
优选地,所述步骤S3中当平均值小于0.5V时,则第一蓄电池组电压U1遥测正常,作为程控用的蓄电池组电压U;当平均值大于0.5V时,则第一蓄电池组电压U1需要进一步确认。
优选地,所述步骤S4中当差值小于0.5V时,则第一蓄电池组电压U1作为程控电压用,否则第一蓄电池组电压U1失效。
优选地,所述步骤S5中当平均值小于0.5V时,则第二蓄电池组电压U2遥测正常,作为程控用的蓄电池组电压;当平均值大于0.5V时,则第二蓄电池组电压U2认为失效。
优选地,所述步骤S6取单体电压的平均值,将单体电压平均值乘以并联块的串联个数n,得出蓄电池组平均电压,得到程控蓄电池组电压。
优选地,所述步骤S8中当差值在电池工作期间均小于0.5V时,则单体电压的遥测正常,工作正常,否则异常,不参与蓄电池组程控。
优选地,所述步骤S9中当差值在电池工作期间均小于0.5V时,则单体电压的遥测正常,工作正常,否则异常,不参与蓄电池组程控。
优选地,所述平均值的界限0.5V根据实际情况修改阈值大小。
与现有技术相比,本发明具有如下的有益效果:
1、本发明提供了一种根据锂离子蓄电池电压信息如何进行正确判断蓄电池组是否正常,以及在异常情况下采取何种策略对蓄电池组进行管理,对大大提高了蓄电池的在轨工作寿命和可靠性提供了巨大的帮助;
2、本发明通过多重策略来检测电池单体和电池组的故障,并且能够排除检测设备造成测试误差,并能够排除检测故障保证设备正常工作;
3、本发明对蓄电池组电压和单体电压信息进行多次确认和筛选,得到相对直接采样得到的电压要安全可靠,大大提高了对电源系统在轨运行阶段程控控制的可靠性和安全。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述,本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明,但不以任何形式限制本发明。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明提供一种深空探测器锂离子蓄电池组故障检测方法,同一蓄电池组电压从不同通道送出,即蓄电池组电压U1和蓄电池组电压U2,通过算法取出作为控制使用的蓄电池组电压U;深空探测器锂离子蓄电池组是由n个单体并联块串联组成,并联块是由m个电池单体并联而成的,深空探测器锂离子蓄电池单体管理是以单体并联块电压为依据的,记单体并联块电压Us1p、Us2p、Us3p、Us4p...Usnp作为控制依据。
深空探测器锂离子蓄电池故障检测包括以下步骤:
步骤S1:以不同的采集方式得到电池组和单体电压的数据,采集方式包含总线数据传输或直接采集的,为提高可靠性蓄电池组电压U1采集采用直接方式,蓄电池组电压U2采集采用总线方式得到,单体电压采用另外一种总线方式采集。
步骤S2:对所采集到的蓄电池组电压和单体电压进行滤波处理,通常采用连续采集20次数据,然后再除去最大值和最小值各5个,对余下的采样值进行取平均,得到需要进一步处理的两个蓄电池组电压值和每个单体电压值,以及单体电压和。
步骤S3:对蓄电池组电压U1和所有单体和的差取平均值,平均值算法为采用连续采集20次数据,然后再除去最大值和最小值各5个,对余下的采样值进行取平均,当平均值小于0.5V时认为蓄电池组电压U1遥测正常,可以作为程控用的蓄电池组电压U,如果平均值大于0.5V时,则认为蓄电池组电压U1需要进一步确认。0.5V可以根据实际情况修改阈值大小。
步骤S4:然后对蓄电池组电压U1和蓄电池组电压U2的值取差值取平均值,当差值小于0.5V时,则确认为蓄电池组电压U1可作为程控电压用,否则蓄电池组电压1认为失效。
步骤S5:对蓄电池组电压U2和所有单体和的差取平均值,当平均值小于0.5V时认为蓄电池组电压U2遥测正常,可以作为程控用的蓄电池组电压,如果平均值大于0.5V时,则认为蓄电池组电压U2认为失效。
步骤S6:当蓄电池组电压U1和蓄电池组电压U2遥测均认为失效情况下,将蓄电池单体电压值去除最大值和最小值。取单体电压的平均值,将单体电压平均值值乘以并联块的串联个数n,得出蓄电池组平均电压,作为程控蓄电池组电压使用。
步骤S7:通过步骤S1~步骤S6得出可靠的可以作为程控使用的蓄电池组电压,将蓄电池组电压除以并联块的串联个数,得出单体平均电压。
步骤S8:求单体电压1与单体平均电压的差值,当差值在电池工作期间均小于0.5V时,认为单体电压1的遥测正常,工作正常,否则认为异常,不参与蓄电池组程控。
步骤S9:按照步骤八,对所有单体电压的状态进行判断,求单体电压与单体平均电压的差值,当差值在电池工作期间均小于0.5V时,认为单体电压的遥测正常,工作正常,否则认为异常,不参与蓄电池组程控。
步骤S10:对故障的单体电压和蓄电池组电压进行报警,告知相关系统。
通过以上流程,对蓄电池组电压和单体电压信息进行多次确认和筛选,得到相对直接采样得到的电压要安全可靠,大大提高了对电源系统在轨运行阶段程控控制的可靠性和安全。
本发明提供了一种根据锂离子蓄电池电压信息如何进行正确判断蓄电池组是否正常,以及在异常情况下采取何种策略对蓄电池组进行管理,对大大提高了蓄电池的在轨工作寿命和可靠性提供了巨大的帮助;通过多重策略来检测电池单体和电池组的故障,并且能够排除检测设备造成测试误差,并能够排除检测故障保证设备正常工作;对蓄电池组电压和单体电压信息进行多次确认和筛选,得到相对直接采样得到的电压要安全可靠,大大提高了对电源系统在轨运行阶段程控控制的可靠性和安全。
本领域技术人员知道,除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以外,完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以,本发明提供的系统及其各项装置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件,而对其内包括的用于实现各种功能的装置、模块、单元也可以视为硬件部件内的结构;也可以将用于实现各种功能的装置、模块、单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是,本发明并不局限于上述特定实施方式,本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改,这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下,本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (4)
1.一种深空探测器锂离子蓄电池组故障检测方法,其特征在于,同一蓄电池组电压从不同通道送出,所述蓄电池组电压包括第一蓄电池组电压U1和第二蓄电池组电压U2,取出作为控制使用的蓄电池组电压U;深空探测器锂离子蓄电池组是由n个单体并联块串联组成,并联块是由m个电池单体并联而成的,深空探测器锂离子蓄电池单体管理是以单体并联块电压为依据的,单体并联块电压Us1p、Us2p、Us3p、Us4p...Usnp作为控制依据;所述方法包括如下步骤:
步骤S1:以不同的采集方式得到蓄电池组和单体电压的数据;
步骤S2:对所采集到的蓄电池组电压和单体电压进行滤波处理,得到蓄电池组电压值和每个单体电压值以及单体电压和;
步骤S3:对第一蓄电池组电压U1和所有单体电压和的差取平均值;当平均值小于0.5V时,则第一蓄电池组电压U1遥测正常,作为程控用的蓄电池组电压U;当平均值大于0.5V时,则第一蓄电池组电压U1需要进一步确认;
步骤S4:对第一蓄电池组电压U1和第二蓄电池组电压U2的值取差值;当差值小于0.5V时,则第一蓄电池组电压U1作为程控电压用,否则第一蓄电池组电压U1失效;
步骤S5:对第二蓄电池组电压U2和所有单体电压和的差取平均值;当平均值小于0.5V时,则第二蓄电池组电压U2遥测正常,作为程控用的蓄电池组电压;当平均值大于0.5V时,则第二蓄电池组电压U2认为失效;
步骤S6:当第一蓄电池组电压U1和第二蓄电池组电压U2遥测均失效情况下,将蓄电池单体电压值去除最大值和最小值,得到程控使用的蓄电池组电压;取单体电压的平均值,将单体电压平均值乘以并联块的串联个数n,得出蓄电池组平均电压,得到程控蓄电池组电压;
步骤S7:将得到的程控使用的蓄电池组电压除以并联块的串联个数,得到单体平均电压;
步骤S8:对单体电压和单体平均电压取差值;当差值在电池工作期间均小于0.5V时,则单体电压的遥测正常,工作正常,否则异常,不参与蓄电池组程控;
步骤S9:对于所有单体电压的状态进行判断,对单体电压与单体平均电压取差值;当差值在电池工作期间均小于0.5V时,则单体电压的遥测正常,工作正常,否则异常,不参与蓄电池组程控;
步骤S10:对故障的单体电压和蓄电池组电压进行报警,告知相关系统。
2.根据权利要求1所述的深空探测器锂离子蓄电池组故障检测方法,其特征在于,所述步骤S1中的采集方式包含总线数据传输或直接采集的,第一蓄电池组电压U1采集采用直接方式,第二蓄电池组电压U2采集采用总线方式得到。
3.根据权利要求1所述的深空探测器锂离子蓄电池组故障检测方法,其特征在于,所述步骤S2中的滤波处理采用连续采集20次数据,再除去最大值和最小值各5个,对余下的采样值进行取平均。
4.根据权利要求1所述的深空探测器锂离子蓄电池组故障检测方法,其特征在于,所述平均值的界限0.5V根据实际情况修改阈值大小。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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