[发明专利]一种航天器锂离子蓄电池组全寿命周期健康状态评价方法

说明书

本发明涉及一种航天器锂离子蓄电池组全寿命周期健康状态评价方法，属于航天器锂离子蓄电池技术领域。单体和整组的性能参数能够覆盖航天器锂离子蓄电池组整个寿命周期，通过对新数据库数据和健康态数据库数据两种分布的比较，确认分布距离和差异的显著性。该方法敏感度更高，解决了数据趋势无法确定或确定周期长的问题。

技术领域

本发明涉及一种航天器锂离子蓄电池组全寿命周期健康状态评价方法，属于航天器锂离子蓄电池技术领域。

背景技术

随着蓄电池技术的革新，锂离子蓄电池组全面代替镉镍和氢镍蓄电池组成为航天器主流储能部件。航天器各设备中，结构机构以及大部分电子单机寿命较长，蓄电池组的寿命是航天器寿命的短板。如何评价锂离子蓄电池组在整个寿命周期的健康状态，采取合适的管理策略，是延长锂离子蓄电池组寿命乃至航天器寿命的关键。

如果能够提前知晓锂离子蓄电池组的健康状态，可以对其生产方法和管理策略进行调整，有利于产品的寿命增长。

航天器锂离子蓄电池组从生产到在轨寿命末期，经历了多个阶段。每个阶段可测量的关键指标存在较大差异。如单体阶段可测量的内阻、单体容量、单体荷电保持能力，在成组后就无法进行测量。在轨和地面的充放电特性也无法进行类比。因此，需要对锂离子蓄电池组全寿命周期进行分段，确立每段关键特性参数。

目前，锂离子蓄电池组的健康评价仅仅关注于指标要求，数据利用率较低，忽视了批次特性和趋势分析，往往会遗漏有关健康状态的重要信息。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有航天器锂离子蓄电池组健康评价方法单一、滞后、无法预估趋势的缺点，提出一种基于关键特性参数的数据分布健康态评价方法，实现航天器锂离子蓄电池组全寿命周期的健康评估和数据趋势分析，为锂离子蓄电池组地面和在轨管理提供依据，该方法首先建立健康态数据库，利用概率分布对健康状态进行评价，对趋势进行分析，将所有产品数据均用于健康评价中，其结果更加准确全面。该分析可以为航天器锂离子蓄电池组各阶段健康状态评价提供依据，发现存在不健康隐患时可以及时采取措施，有效提高锂离子蓄电池组寿命以及航天器寿命。

本发明的技术解决方案是：

一种航天器锂离子蓄电池组全寿命周期健康状态评价方法，步骤包括：

(1)将航天器锂离子蓄电池组寿命周期分为四个阶段，四个阶段分别为单体生产到组装、组装后到交付、装星后到发射前和在轨使用阶段；

(2)确定表征每个阶段健康状态的特性参数；

(3)将已有的同容量航天器锂离子蓄电池组研制和使用过程中步骤(2)中所涉及到的特性参数，形成单体健康状态数据库和整组健康状态数据库；

(4)对步骤(3)得到的单体健康状态数据库和整组健康状态数据库中的各特性参数进行分布检验，判断其是否满足近似正态分布，如果不满足近似正态分布，则将各特性参数数据频数转化为相对积累频数作为数据概率，将各特性参数正态化；

(5)计算步骤(4)中各特性参数近似正态分布或正态化后分布的中心值μ和方差σ，并将单体健康状态数据库中的各特性参数的健康态指标范围设定为[μ-σ,μ+σ]，将整组健康状态数据库中的各特性参数的健康态指标范围设定为[μ-2σ，μ+2σ]；

(6)获得待检验的航天器锂离子蓄电池组不同阶段中的各特性参数，并与步骤(5)中所设定的范围进行比较，如果位于相应的范围内，则认为待检验的航天器锂离子蓄电池组为健康状态，否则为非健康状态。

所述的步骤(2)中，表征单体生产到组装阶段健康状态的特性参数包括：单体内阻、单体容量和单体荷电保持率。

所述的步骤(2)中，表征组装后到交付阶段健康状态的特性参数包括：整组容量、组合体荷电保持率和恒功率放电终压。