空间电源系统仿真及锂离子电池剩余寿命预测研究

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 PCoE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。

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第1章 绪 论

1.1 本课题的研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的主要研究内容

第2章 粒子滤波算法及仿真分析

2.1 引言

2.2粒子滤波算法基本原理

2.3 粒子滤波算法流程及仿真实验对比

2.4本章小结

第3章 太阳电池阵-蓄电池组空间电源系统

3.1 引言

3.2太阳电池阵-蓄电池组空间电源系统的结构

3.3太阳电池阵设计

3.4主误差放大器模块

3.5 充电模块

3.6放电模块

3.7分流模块

3.8仿真结果分析

3.9本章小结

第4章 锂离子电池退化特性分析

4.1 引言

4.2 锂离子电池数据分析

4.3 锂离子电池内部退化过程分析

4.4 锂离子电池模型建立

4.5本章小结

第5章 锂离子电池剩余寿命预测的研究

5.1 引言

5.2 基于模型的锂离子电池剩余寿命预测

5.3 三种不同重采样方法性能对比

5.4本章小结

结论

参考文献

声明

致谢