[发明专利]一种面向空间站电源系统的蓄电池组健康状态估计方法

说明书

本发明提供一种面向空间站电源系统的蓄电池组健康状态估计方法，解决在空间站地影期和光照期循环交替工作环境及无标签的真实应用场景的技术问题。首先获取蓄电池组相关参数数据集，并基于参数集中充电模块控制信号确定可对比的特定场景区间，输出该区间下的参数数据集；然后采用递归最小二乘方法辨识蓄电池组改进的等效电路离散模型参数，基于辨识的模型参数和推导等效电阻公式计算选定的间接健康指征等效电阻；最后对估计的等效电阻进行归一化后得到蓄电池组的健康状态。上述方法实现了在空间站地影期和光照期循环交替下无标签的真实应用场景的蓄电池组健康状态估计。

技术领域

本发明涉及故障诊断与预测管理的一种健康状态估计的方法，特别涉及一种面向空间站电源系统的蓄电池组健康状态估计方法。

背景技术

电源系统是空间站重要组成部分，主要功能是为整个空间站供电，满足其在整个寿命周期期间和各种工作模式下的功率需求。其中，蓄电池组是电源系统的储能设备，在空间站处于地影期的重要电能来源。由于长时间的循环充电放电或者过充和过放等不正常的工作模式蓄电池组，这些都会导致其的性能退化，从而影响空间站的安全可靠性运行。所以，开展对蓄电池组的健康状态评估能够提前预防灾难性故障的发生，保证电池乃至整个用电系统的安全性和稳定性。

但是，由于空间站经历地影期和光照期的循环交替周期性影响，蓄电池组工作模式也趋于复杂化，呈周期性动态变化特点。同时，在无标签的真实应用场景下，作为蓄电池组的直接健康表征的电容量难以得到，且缺乏开展相应的实验条件支撑为建模提供指导。在上述应用场景下，为开展空间站电源系统的蓄电池组健康状态带来了严峻的挑战。因此，针对地影期和光照期循环交替的工作环境以及无标签的真实应用场景的技术问题，本发明选取蓄电池组的可对比的特定场景简化其周期性动态变化问题，改进现有的电路模型获取间接健康指征以适用现有的无标签的真实应用场景，可为空间站电源系统的蓄电池组健康状态估计提供有效的解决方案。

发明内容

针对地影期和光照期循环交替的工作环境以及无标签的真实应用场景的技术问题，本发明公开一种面向空间站电源系统的蓄电池组健康状态估计方法，能够及时反映蓄电池组的健康状态，保证空间站各系统的正常且可靠地运行，以防灾难性故障发生。

针对空间站受地影期与光照期循环交替的周期性影响特点，本项目以地面的工作模式作为参考，选取可对比的特定工作场景来简化蓄电池组动态变化过程，即选取蓄电池组充满电后的地影期首次放电曲线的场景。该特定场景下的数据作为本项目蓄电池组该研究对象的数据来源。无标签真实应用场景缺乏蓄电池组直接健康指征电容量和缺乏支撑建模的实验条件(如低电流放电过程用于确定开路电压与电荷量状态的非线性关系)。本项目提出采用改进的一阶RC等效电路模型的等效电阻作为蓄电池组的间接的健康状态表征，其能够稳定地反映蓄电池组的退化情况。一方面，可解决蓄电池组受光照期地影期周期性交替带来的负责的动态变化问题，一方面保证了蓄电池组在大周期下的等效电阻具有可对比性从而可近似表征蓄电池组的健康状态。

图1为本项目公开的一种面向空间站电源系统的蓄电池组健康状态估计方法的步骤流程图。如图1所示，本项目的空间站电源系统的蓄电池组健康状态估计的方法具体包括以下步骤：

S1：获取蓄电池组相关参数数据集，确定参数集φ，并输出对应参数的数据集；其包括蓄电池组输出电压U_d、蓄电池组电流i、蓄电池组的单体数量n、充电模块控制信号S_c、单体自放电的电压降ΔU_s。

S2：确定可对比的特定场景区间，以蓄电池组充满电后的首次地影期的放电过程作为选定的特定场景并获取对应的区间，输出该区间下所需参数的数据集。S2包含S201、S202和S203；S201：将充电模块控制信号转为二进制信号；S202：变换二进制信号用于确定选定蓄电池组充满电后的首次地影期的放电过程为选定的特定场景的放电区间；S203：选取上述选定的区间的前80％区域作为特定场景目标区间O，输出该区间下所需参数的数据集。