空间电源系统仿真及锂离子电池剩余寿命预测研究

发布时间：2017-06-30 22:13

  本文关键词：空间电源系统仿真及锂离子电池剩余寿命预测研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着航天事业的发展日益强大,空间电源系统作为航天器的主要供电系统,其工作工作效率问题也日趋得到人们的关注。太阳电池阵-蓄电池组电源系统以其结构简单、使用寿命长等优点得到广泛的应用。蓄电池组作为太阳电池阵-蓄电池组电源系统中最易失效的部分,其剩余寿命预测的研究也得到了研究人员高度的重视。本文就太阳电池阵-蓄电池组空间电源系统进行了Matlab/Simulink仿真,实验结果验证了所建立系统的正确性。详细分析了该空间电源系统的运行模式,为该空间电源系统的研究提供了很好的平台。蓄电池组作为太阳电池阵—蓄电池组空间电源系统中重要组成部分,且易失效,且锂离子电池以其比能量高、循环寿命长、自放电率小等特点在民用电子产品、航空产品中得到广泛的应用。其剩余使用寿命(Remain Useful Life,RUL)的研究也起到至关重要的作用。本文利用粒子滤波(Particle Filter,PF)算法的跟踪能力建立了锂离子电池的退化模型,对比多项式退化模型,该模型考虑了锂离子电池充放电周期之间的空闲时间的电化学反应,使模型更接近锂离子电池真实退化曲线。并对模型利用粒子滤波算法进行了仿真验证,结果显示该模型与真实的锂离子电池退化曲线之间的误差更小。利用该退化模型结合粒子滤波算法对锂离子电池RUL进行了预测。针对NASA PCo E测试中心的四组电池数据进行了实验,实验结果验证了该方法的有效性,并详细分析了锂离子电池RUL的概率密度分布。对粒子滤波算法的三种重采样算法进行了仿真实验,实验结果表明系统重采样具有更好的效果。
【关键词】：太阳电池阵-蓄电池组 锂离子电池 退化模型 粒子滤波
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V442;TM912
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 绪论8-14
• 1.1 本课题的研究背景及意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-12
• 1.2.1 空间电源系统9-11
• 1.2.2 锂离子电池剩余使用寿命（RUL）的研究现状11-12
• 1.3 本文的主要研究内容12-14
• 第2章 粒子滤波算法及仿真分析14-20
• 2.1 引言14
• 2.2 粒子滤波算法基本原理14-17
• 2.2.1 贝叶斯滤波基本理论14-15
• 2.2.2 序贯重要性采样（SIS）15-16
• 2.2.3 重采样技术16-17
• 2.3 粒子滤波算法流程及仿真实验对比17-19
• 2.3.1 粒子滤波算法流程17-18
• 2.3.2 仿真分析及与EKF比较18-19
• 2.4 本章小结19-20
• 第3章 太阳电池阵-蓄电池组空间电源系统20-34
• 3.1 引言20
• 3.2 太阳电池阵-蓄电池组空间电源系统的结构20-21
• 3.3 太阳电池阵设计21-23
• 3.3.1 太阳电池工作原理21-22
• 3.3.2 太阳电池阵设计22-23
• 3.4 主误差放大器模块23-24
• 3.5 充电模块24-26
• 3.6 放电模块26-28
• 3.7 分流模块28
• 3.8 仿真结果分析28-33
• 3.9 本章小结33-34
• 第4章 锂离子电池退化特性分析34-42
• 4.1 引言34
• 4.2 锂离子电池数据分析34-35
• 4.3 锂离子电池内部退化过程分析35-36
• 4.4 锂离子电池模型建立36-41
• 4.4.1 锂离子电池等效模型36-37
• 4.4.2 锂离子电池退化模型37-41
• 4.5 本章小结41-42
• 第5章 锂离子电池剩余寿命预测的研究42-50
• 5.1 引言42
• 5.2 基于模型的锂离子电池剩余寿命预测42-46
• 5.2.1 锂离子电池剩余使用寿命预测框架及方法描述42-44
• 5.2.2 锂离子电池剩余使用寿命预测实验及结果分析44-45
• 5.2.3 锂离子电池RUL的PDF表达45-46
• 5.3 三种不同重采样方法性能对比46-49
• 5.3.1 三种重采样方法原理分析46-47
• 5.3.2 基于三种不同重采样方法的预测结果对比47-49
• 5.4 本章小结49-50
• 结论50-51
• 参考文献51-55
• 致谢55

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