Моделирование процессов заряда-разряда никель-водородных батарей в системе управления испытательного стенда

• Автор: Сазанов, Алексей Борисович
• Шифр специальности: 05.13.18, 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 166 с. : ил.

Введение

Глава 1. Обзор основных подходов к моделированию аккумуляторных батарей

1.1 Математические модели аккумуляторных батарей

1.2 Эквивалентные схемы замещения моделей батарей

1.3 Альтернативные модели батарей

1.4 Статистические модели батарей

1.5 Моделирование специфических факторов, влияющих на рабочие

характеристики батареи

1.6. Модель никель-водородной батареи космического телескопа Хаббл

Цель работы и задачи исследования

Глава 2. Анализ статистической модели никель-водородной батареи
2.1. Формализованное описание модели батареи
2.2. Расширенная модель разряда батареи
2.3. Предлагаемые модели продленного разряда батареи
Выводы
Глава 3. Моделирование электрохимических процессов в никель-водородной батарее
3.1 Саморазрядная модель никель-водородной батареи
3.2 Моделирование никель-водородной батареи на основе гипотезы
мгновенного переноса заряда и тепла
Выводы
Глава 4. Автоматизация испытаний систем электроснабжения космических летательных аппаратов с применением полунатурных моделей аккумуляторных батарей
4.1 Структура испытательного комплекса
4.2 Описание аппаратной части и режима работы имитатора сигналов аккумуляторной батареи
4.3 Средства программного обеспечения испытательного комплекса
4.4 Результаты практического использования моделей никель-водородных
батарей
Выводы

Заключение
Литература
Приложение
Приложение

Введение
Актуальность темы. Системы электроснабжения (СЭС) являются неотъемлемыми частями космических аппаратов (КА), определяют их энергетическое обеспечение и существенно влияют на эффективность функционирования.
Специфика работы СЭС космических аппаратов заключается в цикличности, высокой инерционности, строгом лимите времени получения энергии от солнечных батарей, а также наиболее рациональном распределении полученной энергии между потребителями. В связи с длительным пребыванием космических аппаратов на орбите число циклов работы систем электроснабжения может достигать десятков тысяч, вследствие чего в указанных системах все более широкое применение находят никель-водородные аккумуляторные батареи (НВАБ), обладающие наибольшим числом циклов заряда/разряда и длительным жизненным циклом. Однако никель-водородные аккумуляторные батареи обладают рядом специфичных и характерных только для них параметров.
Вследствие вышеуказанной специфики важнейшим этапом при разработке систем электроснабжения космических аппаратов является проведение наземных испытаний на специализированных автоматизированных стендовых комплексах, а одной из наиболее важных, трудоемких и сложных работ при построении систем электроснабжения является разработка подсистем, отвечающих за работу с аккумуляторными батареями, то есть зарядно-разрядных устройств.
На практике обычно используют способы отработки зарядноразрядных устройств без аккумуляторных батарей, основанные на использовании различных устройств, имитирующих их отдельные элементы и режимы. Существующие разработки в области имитации работы никель-водородных аккумуляторных батарей основываются на ручном изменении

зарядных токах 0.5, 2.0 и 16.0 ампер.
Как показывает рисунок 1.10, когда модель батареи работает в диапазоне значений уровня заряда выше пологого участка графика (SOC> 68 ампер-часов), получающаяся зависимость напряжения от времени моделирования очень похожа на работу реальной батареи на орбите. Однако нужно отметить, что для уровня заряда батареи SOC <68 ампер-часов модель не точно отражает работу батареи на орбите, так как в этой области поведение цикла заряда отличается от цикла разряда. В Pspice модели батареи этот эффект "гистерезиса" никак не отражается.