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申请/专利权人：中国科学院空间应用工程与技术中心

摘要：本发明提供一种空间科学实验系统的锂电池在轨充电控制和管理方法，包括以下步骤：建立样本库；采用样本库对锂电池模块充电网络模型进行训练；对于实际的锂电池模块，设定其加电起始电压和充电结束电压，通过训练后的锂电池模块充电网络模型，得到锂电池充电时间预测值。本发明提供一种空间科学实验系统的锂电池在轨充电控制和管理方法，根据锂电池在轨实验的实际数据，通过对锂电池模块的充电特性进行建模分析，提出了基于锂电池加电起始电压的充电时长预测，通过对锂电池充电时间进行超前预测，为地面人员对锂电池充电时间的控制和管理提供依据。

主权项：1.一种空间科学实验系统的锂电池在轨充电控制和管理方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1，建立样本库：对锂电池模块在轨充电过程中的实际测试数据进行提取，建立n组样本对，形成样本库N＝{xj|tj}，j＝1，2，...，n；其中：xj代表样本库中的第j个输入样本，代表第j个输入样本的第1个特征参数的值，第2个特征参数的值，...，第m个特征参数的值；第j个输入样本的m个特征参数的值，是锂电池模块在轨充电过程中实际测试得到的特征参数的值；m为第j个输入样本的维度；tj代表样本库中的第j个输出样本，代表第j个输出样本的第1个特征参数的值，第2个特征参数的值，...，第q个特征参数的值；第j个输出样本的q个特征参数的值，是锂电池模块在轨充电过程中实际测试得到的特征参数的值；q为第j个输出样本的维度；步骤S2，建立锂电池模块充电网络模型；所述锂电池模块充电网络模型包括输入层、隐含层和输出层；所述输入层具有m个神经元，所述隐含层具有d个神经元，所述输出层具有q个神经元；步骤S3，采用所述样本库中的样本对，对所述锂电池模块充电网络模型进行训练，得到训练完成的锂电池模块充电网络模型；具体训练方法为：步骤S3.1，对于样本库中的随机的第j个样本对xj|tj，将其输入样本xj的分别输入到输入层的m个神经元，经过连接权值矩阵w输入到隐含层；其中，对于隐含层的任意第h个神经元，h＝1，2，...，d，其输入侧与输入层的m个神经元连接，采用下式，得到隐含层的第h个神经元的加权输入αh： 其中：wih为输入层的第i个神经元到隐含层的第h个神经元的连接权重值；初始化赋值为0，1的随机值；θh为隐含层的第h个神经元的阈值，θh初始化赋值为0，1的随机值；步骤S3.2，根据下式，得到隐含层的第h个神经元的输出yh：yh＝fαh其中：f为Sigmoid函数；步骤S3.3，隐含层的各个神经元的输出，经过权值矩阵v输入到输出层；其中，对于输出层的任意第k个神经元，k＝1，2，...，q，其输入侧与隐含层的d个神经元连接，采用下式，得到输出层的第k个神经元的加权输入βk： 其中：vhk代表隐含层的第h个神经元到输出层的第k个神经元的连接权重值；初始化赋值为0，1的随机值；γk代表输出层的第k个神经元的阈值，γk初始化赋值为0，1的随机值；步骤S3.4，根据下式，得到输出层的第k个神经元的输出 其中：g为Sigmoid函数；步骤S3.5，由此得到输出层的每个神经元的输出，形成网络输出第j个样本对xj|tj中的输出样本为期望输出值；采用下式，得到网络输出zj与期望输出tj的误差Ej： 步骤S3.6，按照误差下降的负梯度值，对隐含层连接权重值wih、隐含层神经元阈值θh、输出层连接权重值vhk和输出层神经元阈值γk进行调整，得到隐含层连接权重值wih的更新值隐含层神经元阈值θh的更新值输出层连接权重值vhk的更新值和输出层神经元阈值γk的更新值步骤S3.7，采用步骤S3.6.5得到的四个更新值，更新所述锂电池模块充电网络模型，然后继续采用其他样本对对更新后的所述锂电池模块充电网络模型进行训练，直到满足训练终止条件，得到训练完成的所述锂电池模块充电网络模型；步骤S4，对于样本库中的n组样本对，调节训练样本、验证样本和测试样本的比例，在每种样本比例下，采用步骤S3的方法进行锂电池模块充电网络模型的训练，将每一种样本比例训练得到的锂电池模块充电网络模型分别记作c＝1，2，...，a，a为得到的锂电池模块充电网络模型的数量，c代表得到的第c个锂电池模块充电网络模型；步骤S5，对于步骤S4得到的每个锂电池模块充电网络模型，得到其网络均方误差MSE和判别系数R2；按照均方误差MSE最小、判别系数R2最大的原则，选择其中的b组模型f1.，f2.，...，fb.，其中b≤c；步骤S6，对于实际的锂电池模块，设定其加电起始电压V0和充电结束电压Vend，将加电起始电压V0和充电结束电压Vend输入到步骤S5得到的每个模型，每个模型均输出一个锂电池充电时间预测值；对得到的b个锂电池充电时间预测值求均值，作为最终得到的锂电池充电时间预测值步骤S7，所述锂电池模块在进行在轨充电时，从加电起始电压V0开始充电，在充电过程中，实时检测得到温度值Temp1；当满足以下条件之一时，终止充电：条件1：达到充电结束电压Vend；条件2：实时温度值Temp1达到设定阈值Tcond；条件3：充电时长tset达到其中，Δt为充电时长允许的时间偏差Δt；由此实现锂电池模块在轨充电控制和管理。

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