GEO卫星氢镍蓄电池压力在轨特性研究

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1、第25卷第3期航天器工程V01．25No．31111堡!旦SPACECRAFTENGINEERING69=====—===========================================一GEO卫星氢镍蓄电池压力在轨特性研究陈世杰刘震朱立颖崔波(北京空间飞行器总体设计部，北京100094)摘要针对多颗地球静止轨道(GEO)卫星氢镍蓄电池组压力数据在轨正向漂移的现象，文章分析了测量方式及温度对压力遥测的影响，提出基于小波分析和平稳时间序列分析的数据趋势项提取方法，并在数据趋势项的基础上建立压力遥测的修正模型。以该模型为依据，预测下一个地影季充电压力终止点。研究结果：可以在

2、地影季到来前，及时调整氢镍蓄电池组在轨充电终止阈值和报警阈值，防止过充电，确保蓄电池组在轨管理的准确性和安全性，并有效提高蓄电池组寿命。关键词氢镍蓄电池；地球静止轨道卫星；压力；修正模型中图分类号：v442文献标志码：ADOI：10．3969／j．issn．1673—8748．2016．03．011ResearchofOn-orbitNickCharacteristicsCHEN(BeijingInstituteofel—hydrogenBatteryPressureofGE0SatelliteShijieLIUZhenSpacecraftSystemZHULiyingCUIEngin

3、eering，Beijing100094，China)Abstract：Forthechargefinishingpressureofnickel—hydrogenbatterytransferringtopositiveofon—orbitGEOsatellites，thispaperanalysestheeffectsofmeasurementandtemperatureontele—meteredpresuredata，thenputforwardsdatatrendextractionmethodbasedonwaveletanalysisandstationarytimese

4、riesanalysis，andbuildsamodifiedmodelaccordingtothedatetrendextrac—tionmethod．Thechargefinishingpressuretelemetrydataispredictedwiththemodel．Thecon—clusionisthatmodulatingthechargefinishingandalarmingthresholdcanbeadjustedbeforeshadowtopreventovercharging，whichcanensuretheaccuracyandsafetyofthesa

5、telliteson—orbitmanagement，improvingthelifeofthebatteryeffectively．Keywords：nickel—hydrogenbattery；GEOsatellite；pressure；modifiedmodel1引言地球静止轨道(GEO)卫星在过去的20年间都广泛使用了氢镍电池。国际上，已有近100颗卫星携带10000多个氢镍电池作为电源系统的储能部件，累计安全飞行近10亿小时‘1

6、。在国内，除早期采用东方红三号卫星平台的通信卫星使用镉镍电池外，后续采用东方红三号、东方红四号卫星平台研制的十余颗GEO卫星均采用氢镍蓄电池组，一般

7、为独立压力容器结构。由于直接决定整星地影期的供配电任务完成情况，氢镍蓄电池组的设计及在轨管理方法是供配电分系统的关键技术项目。常用的氢镍蓄电池组充电控制方法有温度一电压(T-V)曲线控制、充放电比率控制等[2]。国内学者对氢镍蓄电池组充电控制方法已经有收稿日期：2015—11—03；修回日期：2016-03—09基金项目：国家自然科学基金(51407008)作者简介：陈世杰，男，工程师，研究方向为航天器电源总体设计。Email：csjsuccess@126．corn。70航天器工程25卷了比较深入的研究。文献[3]对卫星氢镍蓄电池组的充电控制技术进行了研究，设计了氢镍电池压力控制充电方

8、案，以恒流源方式为氢镍电池压力传感器供电，消除了系统的非线性误差，提高压力测量的准确性。文献[4]对压力一温度曲线充电控制方法进行了研究，引入温度信号对压力进行补偿，更为精准地控制蓄电池的容量。文献[5]提出了地影季的温度一电压控制与电量计结合的充电管理方法，以及长光照期的压力控制涓流充电方法。由于直接决定整星地影期的供电情况，甚至影响卫星寿命，氢镍蓄电池组的充放电设计及在轨管理方法是整星的关键技术。作为压力容器，氢镍蓄电池组单体压力是在轨判断