【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水下装备电池组，尤其涉及一种水下装备电池组全服役周期内状态参量的获取方法。本专利技术所述的水下装备电池组包括但不限于水下航行器电池组、水下仿生潜航器电池组、水下滑翔机电池组和水下预置无人平台电池组。
技术介绍
1、随着人类对海洋认识能力的提升，走向深远海已成为世界海洋大国优先发展的重要内容。近年来，随着锂原电池技术的发展，越来越多的锂原电池被应用于水下航行器、水下预置无人可移动平台、水下仿生潜航器和水下滑翔机等水下装备。
2、水下装备电池组的状态参量直接影响到水下装备的航速及航程等关键指标，然而目前针对水下装备电池组在水下装备应用过程中的状态参数的获取方法主要存在以下缺点：
3、1.水下装备的整个服役周期包含两个阶段：预置待机准备阶段和接到任务指令后的工作巡航阶段。预置待机准备阶段内通常伴随水下装备电池组的微电流自放电；工作巡航阶段通常伴随水下装备电池组的大电流放电。但目前的方法仅考虑了工作巡航阶段电池组状态参量的获取，忽略了预置待机准备阶段微电流自放电产生的电量损耗以及长期预置待机准备阶段对工作巡航阶段电池组状态参量的影响。
4、2.忽略了水下装备所处高压且动态变化的深海环境压力、低温且动态变化的温度对电池组状态参数的动态耦合影响。
5、3.忽略了水下装备在工作巡航阶段其内部电池组温度分布的不一致性对电池组状态参数的影响，以及流体浮升力对电池组温度分布不一致性的影响。
6、以上缺点导致采用现有方法无法准确获取水下装备电池组状态参量，不利于对水下装备电池组
技术实现思路
1、为了解决现有方法无法准确获取水下装备电池组状态参量而不利于对水下装备电池组的效能及安全性精确把控的技术问题，本专利技术提供了一种水下装备电池组全服役周期内状态参量的获取方法，适用于一次电池和二次电池的状态参量获取，尤其是对承压型电池的状态参量获取。
2、本专利技术的技术方案是：
3、一种水下装备电池组全服役周期内状态参量的获取方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：
4、步骤1：获取预置待机准备阶段结束时电池组的状态参量，包括各单体电池的剩余电量；
5、步骤1.1：选取与水下装备电池组电池类型相同的多个单体电池，分组开展存储实验，记录实验数据；
6、步骤1.2：基于所述实验数据建立数学关联式；和分别为单体电池的剩余电量和存储时长，和分别为环境温度和压力；
7、步骤1.3：将预置待机准备阶段水下装备所处海水环境温度、压力及其存储时长，代入所述数学关联式，得到预置待机准备阶段结束时电池组中各单体电池的剩余电量；
8、步骤2：获取工作巡航阶段电池组的状态参量，包括各单体电池在各个放电时刻的温度、剩余电量、电压和电流；
9、步骤2.1：将步骤1.1完成存储实验且存储环境及存储时长相同的单体电池作为一个实验组，对各实验组分别开展电池参数测量实验，基于电池参数测量实验数据建立多参数耦合关联式和；、、、分别为单体电池的开路电压、内阻、荷电状态和存储时长，和分别为实验环境温度和压力，参数测量时分别等于单体电池温度和所处海水环境压力；
10、步骤2.2：将步骤1.3得到的各单体电池的剩余电量作为其在工作巡航阶段的初始电量，基于该初始电量计算放电初始时刻各单体电池的荷电状态；为电池组中各单体电池的编号；
11、步骤2.3：将放电初始时刻的荷电状态、电池温度、海水环境压力和预置待机准备阶段时长相应代入所述多参数耦合关联式和中，计算出放电初始时刻各单体电池的开路电压和内阻；所述电池温度等于水下装备当时所处海水环境温度；所述海水环境压力根据水下装备在放电初始时刻所处航深计算，所述水下装备在放电初始时刻所处航深为预置待机准备阶段航深，为已知量；
12、步骤2.4：根据水下装备的航速、电池组的输出功率和串并联结构以及所述开路电压和内阻，计算放电初始时刻流经各单体电池的电流；
13、步骤2.5：利用安时积分法计算放电时刻各单体电池的剩余电量和荷电状态；
14、步骤2.6：通过电池组热分析计算，得到放电时刻各单体电池的温度；
15、步骤2.7：采用与步骤2.3相同的方法，利用放电时刻各单体电池的温度、荷电状态及所处海水环境压力，计算放电时刻各单体电池的开路电压和内阻；采用与步骤2.4相同的方法，利用放电时刻各单体电池的开路电压和内阻，计算放电时刻流经各单体电池的电流；所述海水环境压力根据水下装备在放电时刻所处航深计算，所述水下装备在放电时刻所处航深根据水下装备当时的航速和航向参数计算；
16、步骤2.8：采用与步骤2.5-2.7相同的方法，分别计算放电时刻下各单体电池的温度、剩余电量、电压和电流；
17、上述步骤2.5与2.6可互换顺序。
18、进一步地，还包括步骤1.4：根据电池组的串并联结构和各单体电池的剩余电量，计算预置待机准备阶段结束时电池组的总剩余电量。
19、进一步地，还包括步骤2.9：根据电池组的串并联结构及放电时刻下各单体电池的温度、剩余电量、电压和电流，计算放电时刻下电池组的温度、剩余电量、电压和电流。
20、进一步地，步骤1.1中的存储实验方法为：将第个实验组置于温度为、压力为的存储环境中， 每隔设定时间从中取出多个单体电池放在常温常压环境中测试其标准容量并求取平均值作为该存储环境和存储时长下单体电池的剩余电量，分别取，为最大组数；为的子区间且无重叠区域；为0.1-90mpa的子区间且无重叠区域；为从第个实验组中第次取出的单体电池对应存储环境和存储时长下的剩余电量；所述存储实验的总时长根据水下装备预置待机准备阶段时长确定。
21、进一步地，步骤1.1中将各实验组分别置于多种常用和/或典型环境参数下存储，每隔设定时间从中取出多个单体电池在常温常压下测试其标准容量并求取平均值作为相应存储环境和存储时长下单体电池的剩余电量并记录实验数据；所述存储实验的总时长根据水下装备预置待机准备阶段的时长确定；
22、此时，相应的步骤1.2中首先基于所述实验数据建立常温常压下的数学关联式并确定修正参量，利用修正参量对常温常压下的数学关联式修正，得到不同环境温度和压力下的数学关联式：
23、；
24、其中：a、b为修正参量，根据实验数据通过matlab软件多变量数据拟合确定；为常温温度值；为常压压力值；为常温常压下存储时长为时的电池剩余电量。
25、进一步地，步骤2.1中将各实验组分别置于不同实验温度和压力的环境中开展电池参数测量试验；所述实验温度和压力在电池组工作时的电池温度区间和所处海水环境压力中选取，选取的参数点越多，后续建立的多参数耦合关联式的准确度越高。
26、进一步地，步骤2.1中将各实验组分别置于多种常用和/或典型环境参数下开展电池参数测量实验，基于电池参数测量实验数据建立常温常压下本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种水下装备电池组全服役周期内状态参量的获取方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的水下装备电池组全服役周期内状态参量的获取方法，其特征在于：还包括步骤1.4：根据电池组的串并联结构和各单体电池的剩余电量，计算预置待机准备阶段结束时电池组的总剩余电量。
3.根据权利要求1所述的水下装备电池组全服役周期内状态参量的获取方法，其特征在于：还包括步骤2.9：根据电池组的串并联结构及放电时刻下各单体电池的温度、剩余电量、电压和电流，计算放电时刻下电池组的温度、剩余电量、电压和电流。
4.根据权利要求1-3任一所述的水下装备电池组全服役周期内状态参量的获取方法，其特征在于：步骤1.1中的存储实验方法为：将第个实验组置于温度为、压力为的存储环境中， 每隔设定时间从中取出多个单体电池放在常温常压环境中测试其标准容量并求取平均值作为该存储环境和存储时长下单体电池的剩余电量，分别取，为最大组数；为的子区间且无重叠区域；为0.1-90MPa的子区间且无重叠区域；为从第个实验组中第次取出的单体电池对应存储环境和存储时长下的剩余电量；所述存储实验
5.根据权利要求1-3任一所述的水下装备电池组全服役周期内状态参量的获取方法，其特征在于：步骤1.1中将各实验组分别置于多种常用和/或典型环境参数下存储，每隔设定时间从中取出多个单体电池在常温常压下测试其标准容量并求取平均值作为相应存储环境和存储时长下单体电池的剩余电量并记录实验数据；所述存储实验的总时长根据水下装备预置待机准备阶段的时长确定；
6.根据权利要求1-3任一所述的水下装备电池组全服役周期内状态参量的获取方法，其特征在于：步骤2.1中将各实验组分别置于不同实验温度和压力的环境中开展电池参数测量试验；所述实验温度和压力在电池组工作时的电池温度区间和所处海水环境压力中选取，选取的参数点越多，后续建立的多参数耦合关联式的准确度越高。
7.根据权利要求1-3任一所述的水下装备电池组全服役周期内状态参量的获取方法，其特征在于：步骤2.1中将各实验组分别置于多种常用和/或典型环境参数下开展电池参数测量实验，基于电池参数测量实验数据建立常温常压下的多参数耦合关联式和并确定修正参量，利用修正参量对常温常压下的多参数耦合关联式修正，得到不同实验温度和压力下的多参数耦合关联式：
8.根据权利要求1-3任一所述的水下装备电池组全服役周期内状态参量的获取方法，其特征在于：步骤2.4具体为：
9.根据权利要求1-3任一所述的水下装备电池组全服役周期内状态参量的获取方法，其特征在于：步骤2.5中放电时刻电池组中各单体电池的剩余电量根据公式计算，荷电状态根据公式计算；为出厂的新鲜满电电池的电量。
10.根据权利要求1-3任一所述的水下装备电池组全服役周期内状态参量的获取方法，其特征在于：步骤2.6中在进行电池组热分析计算过程中引入流体浮升力对电池组温度的影响。
...【技术特征摘要】
1.一种水下装备电池组全服役周期内状态参量的获取方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的水下装备电池组全服役周期内状态参量的获取方法，其特征在于：还包括步骤1.4：根据电池组的串并联结构和各单体电池的剩余电量，计算预置待机准备阶段结束时电池组的总剩余电量。
3.根据权利要求1所述的水下装备电池组全服役周期内状态参量的获取方法，其特征在于：还包括步骤2.9：根据电池组的串并联结构及放电时刻下各单体电池的温度、剩余电量、电压和电流，计算放电时刻下电池组的温度、剩余电量、电压和电流。
4.根据权利要求1-3任一所述的水下装备电池组全服役周期内状态参量的获取方法，其特征在于：步骤1.1中的存储实验方法为：将第个实验组置于温度为、压力为的存储环境中， 每隔设定时间从中取出多个单体电池放在常温常压环境中测试其标准容量并求取平均值作为该存储环境和存储时长下单体电池的剩余电量，分别取，为最大组数；为的子区间且无重叠区域；为0.1-90mpa的子区间且无重叠区域；为从第个实验组中第次取出的单体电池对应存储环境和存储时长下的剩余电量；所述存储实验的总时长根据水下装备预置待机准备阶段时长确定。
5.根据权利要求1-3任一所述的水下装备电池组全服役周期内状态参量的获取方法，其特征在于：步骤1.1中将各实验组分别置于多种常用和/或典型环境参数下存储，每隔设定时间从中取出多个单体电池在常温常压下测试其标准容量并求取平均值作为相应存储...
【专利技术属性】
技术研发人员：毛昭勇，李波，宋保维，田文龙，沈钧戈，丁文俊，程博，陈佩雨，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：
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