天宫一号目标飞行器氢镍蓄电池压力-容量充电控制研究

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1、第20卷第1期2014年1月载人航天MannedSpaceni曲tV01．20No．1Jan．2014天宫一号目标飞行器氢镍蓄电池压力．容量充电控制研究袁怒安，马丽萍，杨广，李娟娟，孟玉凤(上海空间电源研究所，上海200245)摘要：作为在轨管理的关键部分，良好的充电控制是保证蓄电池长寿命的重要因素。对于氢镍蓄电池，压力一容量充电控制是最理想的充电控制方式，但存在压力检测难度大、控制策略复杂等困难。天宫一号目标飞行器氢镍蓄电池通过大量的压力测量地面可靠性试验，解决了压力传感器的测量稳定性及一致性问题；同时提出柔性充电控制策略，给出了压力一容量标准曲线、不同荷电态下的充电电流及

2、压力控制点修正系数。在轨数据表明，天宫一号目标飞行器氢镍蓄电池压力一容量充电控制稳定，满足设计要求。关键词：氢镍蓄电池；压力；充电控制；天宫一号中图分类号：v423．4+4文献标识码：A文章编号：1674-5825(2014)0l旬078舭ResearchonPhssure-capaci够CllargeControl0fNickel-妯genBatteryforTiangong-1TargetVehicleYUANNu’an，MALiping，YANGGuang，LIJuanjuan，MENGYufeng(ShaJlghaiInstituteofSpacePower_sour

3、ces，Shanghai，200245，China)Abstract：Asacriticalpartofon-orbitmanagement，reliablecha唱e-controlisimportantforthe10nglifeperfo册anceofhydmgen-nickelbattery．Forhydrogen-nickelbattery，pressure-capacitycha唱econtmlistheoreticallytheidealappmach，hutconf南ntedwithdimcultyinpressuremeasurementandrelativ

4、elycomplicatedcontrolstrategy．Dudngthedevelopmentofhydrogen-nickelbatteryfbrTiangong-1ta玛etvehicle，thestabilityandconsistencyofthepressuresensorwasensuredthroughmanyreliabilitytests．Inaddition，anexiblecha唱econtrolstrategywasproposed，thepressure—ca—pacitycurveaswellasthecha略ecurrentsettingfo

5、rbatteryunderdifkrentstateofcha昭eandcor-rectioncoe伍cientweregiven．Theanalysisoforbitdatashowedthatthehydrogen—capacitychargecontrolworksfairlyweU，withaUparametersinconfonTlitywithdesignrequirements．Keywords：Nickel-hydmgenbattery；pressure；cha唱econtrol；Tiangong一11引言高压氢镍蓄电池广泛应用于卫星、空间站等领域，如美国的高

6、轨道卫星几乎全部使用氢镍蓄电池，我国目前也已在一些型号上应用⋯。相比常用的镉镍蓄电池，除质量比能量高、工作寿命长等优点外，高压氢镍蓄电池的另一突出特点在于内部氢气压力可指示电池荷电程度埋。3o，即电池内部压力和电池容量线性相关。因此，一旦测得压力大小，就能确定蓄电池的荷电态，从而实现充电控制。但以压力为基础进行充电控制时，存在以下困难：①氢镍蓄电池内部压力测量难度大，难以保证测量的准确性及稳定性；②压力在电池循环中，会因为温度及蓄电池状态变化而发生一定改变HJ，因此在准确测量的基础上，还需要制定合理的控制策略。本文对天宫一号目标飞行器氢镍蓄电池压力测量传感器的关键技术进行了研

7、究，并通过大量试验，提出了柔性充电控制策略。收稿日期：2013娟舶；修回日期：2013一11-22作者简介：袁怒安(1981．)，男，硕士，工程师，研究方向为航天器储能电源。E—mail：dumayuan@163．com第1期袁怒安，等．天宫一号目标飞行器氢镍蓄电池压力．容量充电控制研究792压力一容量充电控制原理2．1氢镍蓄电池内部压力测量电阻式应变片压力传感器工作原理为¨1：被测弹性体在压力下产生形变从而引起应变片阻值改变，从而使得输出电压信号发生改变，一般选用惠斯登电桥作为测量电路，见图l，用两对