Устройство оценки состояния батареи и способ оценки состояния батареи

Изобретение относится к устройству и способу оценки состояния батареи. Технический результат: повышение точности идентификации параметра аккумуляторной батареи. Сущность: детектируют ток батареи и напряжение на клеммах батареи, задают модель батареи. Используя фильтр переменной состояния, подвергают измеренное значение тока и измеренное значение напряжения преобразованию величины состояния, чтобы вычислить величину состояния преобразования. На основании величины состояния преобразования оценивают в качестве оценочного значения напряжения напряжение на клеммах аккумуляторной батареи, которое базируется на модели батареи. Идентифицируют параметр аккумуляторной батареи таким образом, чтобы разность между измеренным значением напряжения и оценочным значением напряжения стремилась к нулю. При этом подвергают измеренное значение напряжения и оценочное значение напряжения фильтрационной обработке с помощью низкочастотного фильтра, имеющего характеристику отсечки высоких частот и вычисляют разность, используя измеренное значение напряжения и оценочное значение напряжения, которые подвергаются фильтрационной обработке с помощью низкочастотного фильтра. 6 н. и 4 з.п. ф-лы, 14 ил.

 

Область техники

Настоящее изобретение относится к устройству оценки состояния батареи и к способу оценки состояния батареи.

Уровень техники

В не прошедшей экспертизу патентной заявке Японии № 2003-185719 раскрыто устройство управления аккумуляторной батареи, изложенное ниже. А именно, устройство управления аккумуляторной батареи задает заранее определенную модель батареи, и измеренное значение тока и измеренное значение напряжения на клеммах аккумуляторной батареи преобразуются в величину состояния с использованием фильтра переменной состояния, который базируется на модели батареи. Используя величину состояния, устройство управления аккумуляторной батареи оценивает напряжение на клеммах аккумуляторной батареи, которое базируется на модели батареи. Затем устройство управления аккумуляторной батареи идентифицирует параметр аккумуляторной батареи таким образом, чтобы разность между измеренным значением напряжения и напряжением на клеммах, оцениваемым на основании модели батареи, стремилась к нулю.

Сущность изобретения

Однако в не прошедшей экспертизу патентной заявке Японии № 2003-185719 часть измеренного значения тока и измеренного значения напряжения на клеммах аккумуляторной батареи используется для оценки напряжения на клеммах, не подвергаясь фильтрационной обработке с помощью фильтра переменной состояния. Здесь, измеренное значение тока и измеренное значение напряжения на клеммах аккумуляторной батареи являются величинами, измеряемыми амперметром или вольтметром, поэтому они обычно включают в себя шум наблюдения. Поэтому не прошедшая экспертизу патентная заявка Японии № 2003-185719 сталкивается с проблемой, состоящей в том, что влияние шума наблюдения приводит к недостаточной точности идентификации параметра аккумуляторной батареи.

Задачей настоящего изобретения является обеспечение устройства оценки состояния батареи и способа оценки состояния батареи, позволяющих с высокой точностью идентифицировать параметр аккумуляторной батареи.

Для решения вышеуказанной проблемы, аспект настоящего изобретения включает в себя устройство оценки состояния батареи и способ оценки состояния батареи, где ток аккумуляторной батареи и напряжение на клеммах аккумуляторной батареи детектируются, затем, с использованием детектированных таким образом измеренного значения тока и измеренного значения напряжения на клеммах, напряжение на клеммах аккумуляторной батареи, базирующееся на заранее определенной модели батареи, оценивается, после чего параметр аккумуляторной батареи идентифицируется таким образом, чтобы разность между измеренным значением напряжения на клеммах и оценочным значением напряжения стремилась к нулю. При идентификации параметра аккумуляторной батареи, измеренное значение напряжения на клеммах и оценочное значение напряжения на клеммах подвергаются фильтрационной обработке с помощью низкочастотного фильтра, имеющего обычную характеристику отсечки высоких частот, и измеренное значение напряжения на клеммах и оценочное значение напряжения на клеммах, которые подвергнуты фильтрационной обработке, используются.

Преимущества изобретения

Согласно аспекту настоящего изобретения, при идентификации параметра аккумуляторной батареи, измеренное значение напряжения на клеммах и оценочное значение напряжения на клеммах подвергаются фильтрационной обработке с помощью низкочастотного фильтра, имеющего обычную характеристику отсечки высоких частот, и измеренное значение напряжения на клеммах и оценочное значение напряжения на клеммах, подвергнутые фильтрационной обработке, используются. Благодаря этой операции, влияние шума наблюдения, входящего в измеренное значение тока и измеренное значение напряжения на клеммах, можно эффективно устранять, что позволяет с высокой точностью идентифицировать параметр аккумуляторной батареи.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - схема, демонстрирующая структуру системы управления аккумуляторной батареи согласно первому варианту осуществления.

Фиг.2 - функциональная блок-схема электронного блока управления 30 согласно первому варианту осуществления.

Фиг.3 - схема, демонстрирующая эквивалентную модель цепи, которая иллюстрирует модель батареи для аккумуляторной батареи.

Фиг.4 - блок-схема системы адаптивной идентификации согласно первому варианту осуществления.

Фиг.5 - график, демонстрирующий характеристики полосы частот измеренного значения тока I(k), измеренного значения напряжения V(k) и оценочного значения напряжения V^(k).

Фиг.6 - сравнительный график, демонстрирующий соотношение между частотой среза низкочастотного фильтра G1pf и влиянием, которое может быть оказано на производительность идентификации параметра батареи недостатком информации, необходимой для получения характеристики батареи, и шумом наблюдения.

Фиг.7 - блок-схема системы адаптивной идентификации, полученной эквивалентным преобразованием фиг.4.

Фиг.8 - график, демонстрирующий иллюстративное напряжение в разомкнутой цепи относительно характеристики состояния заряда аккумуляторной батареи.

Фиг.9 - логическая блок-схема, демонстрирующая обработку оценивания параметра батареи и состояния заряда, согласно первому варианту осуществления.

Фиг.10 - график, демонстрирующий результаты моделирования обработки оценивания состояния заряда, согласно первому варианту осуществления.

Фиг.11 - блок-схема системы адаптивной идентификации согласно второму варианту осуществления.

Фиг.12 - график, демонстрирующий результаты моделирования обработки оценивания состояния заряда, согласно второму варианту осуществления.

Фиг.13 - иллюстративная блок-схема системы адаптивной идентификации, согласно третьему варианту осуществления.

Фиг.14 - другая иллюстративная блок-схема системы адаптивной идентификации, согласно третьему варианту осуществления.

Описание вариантов осуществления

Ниже изложены варианты осуществления настоящего изобретения со ссылкой на чертежи.

Первый вариант осуществления

Система управления, показанная на фиг.1, является примером, где устройство управления аккумуляторной батареи, отвечающее настоящему изобретению, применяется к системе, которая подает питание на нагрузку, например электродвигатель, от аккумуляторной батареи или которая заряжает аккумуляторную батарею электрической мощностью, вырабатываемой в режиме рекуперации электродвигателя, или электрической мощностью, вырабатываемой генератором переменного тока, приводимого в действие другим двигателем.

Аккумуляторная батарея 10 имеет структуру, образованную последовательно соединенными элементами. При включении элемента в аккумуляторную батарею 10, получается, например, литиевая аккумуляторную батарею, в частности, литий-ионная аккумуляторная батарея. Нагрузкой 20 служит, например, электродвигатель и т.п.

Датчик тока 40 - это датчик для детектирования зарядного/разрядного тока, текущего через аккумуляторную батарею 10. Сигнал, детектируемый датчиком тока 40, передается на электронный блок управления 30. Датчик напряжения 50 это датчик для детектирования напряжения на клеммах аккумуляторной батареи 10. Сигнал, детектируемый датчиком напряжения 50, передается на электронный блок управления 30.

Электронный блок управления 30 это блок управления для управления аккумуляторной батареей 10, включающий в себя микрокомпьютер, который включает в себя ЦП для выполнения программы, ПЗУ и ОЗУ, где хранится программа или результаты операции, электронную схему и т.п.

Согласно фиг.2, электронный блок управления 30 включает в себя детектор тока 301, детектор напряжения 302, блок 303 оценки параметра батареи, блок 304 оценки напряжения в разомкнутой цепи и блок 305 оценки SOC. Блок 303 оценки параметра батареи включает в себя оператор 3031 низкочастотного фильтра, оператор 3032 фильтра переменной состояния и оператор 3033 адаптивной идентификации.

Детектор тока 301 получает сигнал от амперметра 40 с заранее определенным периодом и затем, на основании сигнала от амперметра 40, детектирует зарядный/разрядный ток, текущий через аккумуляторную батарею 10, чтобы, таким образом, получить измеренное значение тока I(k). Детектор тока 301 посылает полученное таким образом измеренное значение тока I(k) на блок 303 оценки параметра батареи.

Детектор напряжения 302 получает сигнал от вольтметра 50 с заранее определенным периодом и затем, на основании сигнала от вольтметра 50, детектирует напряжение на клеммах аккумуляторной батареи 10, чтобы, таким образом, получить измеренное значение напряжения V(k). Детектор напряжения 302 посылает полученное таким образом измеренное значение напряжения V(k) на блок 303 оценки параметра батареи.

Блок 303 оценки параметра батареи задает модель батареи для аккумуляторной батареи 10, после чего, на основании измеренного значения тока I(k), детектируемого детектором тока 301, и измеренного значения напряжения V(k), детектируемого детектором напряжения 302, совместно оценивает параметр батареи ϕ^(k) модели батареи для аккумуляторной батареи 10 с помощью адаптивного цифрового фильтра.

Здесь, знак “^”, добавленный справа от “ϕ” в ϕ^(k) обозначает оценочное значение. На фиг.2, “^” в качестве оценочного значения соответственно располагается прямо над “ϕ” в ϕ(k), прямо над “V” в V0(k), и прямо над “S” в SOC(k). Однако, как показано в нижеследующем выражении (1), они, соответственно, эквивалентны ϕ^(k), V0^(k) и SOC^(k). Далее, то же самое справедливо для V^(k).

Ниже изложен способ оценки параметра батареи ϕ^(k) аккумуляторной батареи 10 блоком 303 оценки параметра батареи.

Сначала рассмотрим “модель батареи”, используемую согласно этому варианту осуществления. На фиг.3 показана эквивалентная модель цепи модели батареи для аккумуляторной батареи 10, и эквивалентная модель цепи, показанная на фиг.3, описывается нижеследующим выражением (2).

Здесь, входным сигналом модели является ток I [А] (положительное значение обозначает заряд, а отрицательное значение обозначает разряд), выходным сигналом модели является напряжение на клеммах V [В], R1 [Ом] обозначает сопротивление переносу заряда, R2 [Ом] обозначает активное сопротивление, C1 [Ф] обозначает емкость электрического двойного слоя, и V0 [В] обозначает напряжение в разомкнутой цепи. В выражении (2) s обозначает дифференциальный оператор. Модель батареи согласно этому варианту осуществления является редукционной моделью (первичной - первого порядка), которая конкретно не отличает положительный электрод от отрицательного электрода, однако достаточно точно описывать зарядно-разрядную характеристику фактической батареи. Как указано выше согласно этому варианту осуществления, структура, в порядке примера, будет описана с установлением порядка модели батареи на первичный (первый порядок).

Затем, связав R1, R2, C1 нижеследующим выражением (3), можно преобразовать вышеприведенное выражение (2) в нижеследующее выражение (4).

Согласно этому варианту осуществления, на основании модели батареи, описываемой вышеприведенным выражением (4), блок 303 оценки параметра батареи оценивает параметр батареи ϕ^(k) модели батареи, показанной на фиг.3, с помощью адаптивного цифрового фильтра. Ниже приведено объяснение способа оценки параметра батареи ϕ^(k) блоком 303 оценки параметра батареи.

Прежде всего, предположим, что напряжение в разомкнутой цепи V0(t) получается путем интегрирования, от начального состояния, произведения тока I(t) и переменного параметра h. В этом случае, напряжение в разомкнутой цепи V0(t) можно задать нижеследующим выражением (5).

Затем, подставляя вышеприведенное выражение (5) в вышеприведенное выражение (4), получаем нижеследующее выражение (6), откуда получаем нижеследующее выражение (7) после приведения к общему знаменателю.

Вышеприведенное выражение (2) и вышеприведенное выражение (7), соответственно, соответствуют нижеследующему выражению (8) и нижеследующему выражению (9), и соответствуют выражениям, где порядок каждого из A(s) и B(s) установлен на первичный (первый порядок) в нижеследующем выражении (8) и нижеследующем выражении (9).

Здесь, A(s) и B(s) являются полиномиальными функциями s, и A(s) и B(s) имеют одинаковый порядок.

Затем, введя известную константу ki (i=1, 2, …, n) в вышеприведенное выражение (7), можно получить нижеследующие выражение (10) и выражение (11).

В вышеприведенном выражении (11), Ii и b0i являются параметрами, включающими в себя неизвестный параметр (T1, T2, K, h). fVi и fIi являются величинами состояния преобразования, полученными в результате фильтрационной обработки с помощью фильтра переменной состояния значений I(k), V(k), которые, соответственно, измеряются амперметром 40 и вольтметром 50. Поскольку вышеприведенное выражение (11) является суммой их произведений, вышеприведенное выражение (11) совпадает с нижеследующим выражением (12), которое является стандартной формой адаптивного цифрового фильтра.

В вышеприведенном выражении (12), ϕT=[Ii, b0i], ω=[fVi, fIi].

Затем, на основании алгоритма, представленного в нижеследующем выражении (13), осуществляется идентификация параметра батареи ϕ^(k) модели батареи на основании величины состояния преобразования ω(k), согласно правилу адаптивной регулировки, таким образом, чтобы разность между оценочным значением напряжения V^(k), которое является оценочным значением напряжения на клеммах аккумуляторной батареи 10, оцениваемым согласно вышеупомянутой модели батареи, и измеренным значением напряжения V(k), которое является фактическим измеренным значением, детектируемым вольтметром 50 и получаемым детектором напряжения 302, стремилась к нулю. В этом случае, согласно этому варианту осуществления, можно использовать “способ усиления по траектории с двумя пределами”, где логический дефект простого “адаптивного цифрового фильтра на основе метода наименьших квадратов” исправлен. Здесь, логический дефект состоит в том, что после сходимости к оценочному значению, невозможно снова получить точную оценку, даже при последующем изменении параметра.

Вышеприведенное выражение (13) включает в себя последовательные выражения для адаптивного вычисления параметра батареи ϕ^(k). γ(k) и Γ(k-1) являются адаптивными коэффициентами усиления, из которых, γ(k) является скалярным коэффициентом усиления (коэффициентом усиления ошибки), а Γ(k-1) является линейным коэффициентом усиления (коэффициентом усиления сигнала). Затем, при получении величины состояния ζ(k) в момент времени k согласно вышеприведенному выражению (13), можно вычислить e(k), т.е. разность между оценочным значением напряжения V^(k), которое является оценочным значением напряжения на клеммах аккумуляторной батареи 10, оцениваемым на основании модели батареи, и измеренным значением напряжения V(k), детектируемым вольтметром 50 и получаемым детектором 302 напряжения. Схождение этого e(k) к нулю позволяет последовательно вычислять параметр батареи ϕ^(k).

Здесь, согласно этому варианту осуществления, как показано на фиг.2, блок 303 оценки параметра батареи имеет оператор 3031 низкочастотного фильтра, оператор 3032 фильтра переменной состояния и оператор 3033 адаптивной идентификации. Затем, согласно этому варианту осуществления, оператор 3031 низкочастотного фильтра, оператор 3032 фильтра переменной состояния и оператор 3033 адаптивной идентификации вычисляют параметр батареи ϕ^(k) изложенным ниже способом. Ниже изложен способ вычисления параметра батареи ϕ^(k) согласно этому варианту осуществления со ссылкой на блок-схему системы адаптивной идентификации, показанную на фиг.4.

Таким образом, согласно этому варианту осуществления, для вычисления параметра батареи ϕ^(k) согласно вышеупомянутому способу, оператор 3031 низкочастотного фильтра осуществляет фильтрационную обработку с помощью низкочастотного фильтра G1pf, как показано на фиг.4. Благодаря этой операции, оператор 3031 низкочастотного фильтра может устранять шум наблюдения в отношении измеренного значения тока I(k), детектируемого детектором 301 тока, и измеренного значения напряжения V(k), детектируемого детектором 302 напряжения.

Затем, используя измеренное значение тока I(k) и измеренное значение напряжения V(k), из которых шум наблюдения удален с помощью низкочастотного фильтра G1pf, оператор 3032 фильтра переменной состояния получает величину состояния преобразования ω(k) (величины состояния преобразования ω1(k), ω2(k), ω3(k), ω4(k), ω5(k), с использованием фильтра переменной состояния, как показано на фиг.4. Таким образом, согласно этому варианту осуществления, в вышеприведенных выражениях (10) и (11), используются I(t) и V(t), подвергнутые фильтрационной обработке, которая использует низкочастотный фильтр G1pf и осуществляется оператором 3031 низкочастотного фильтра для устранения, таким образом, шума наблюдения. Затем, на основании величины состояния преобразования ω(k), оператор 3032 фильтра переменной состояния вычисляет оценочное значение напряжения V^(k), которое является оценочным значением напряжения на клеммах на основании модели батареи.

Затем, согласно фиг.4, используя величину состояния преобразования ω(k), полученную оператором 3032 фильтра переменной состояния, а также измеренное значение тока I(k) и измеренное значение напряжения V(k), из которых шум наблюдения удален с помощью низкочастотного фильтра G1pf, оператор 3033 адаптивной идентификации осуществляет идентификацию параметра батареи ϕ^(k) (ϕ1, ϕ2, ϕ3, ϕ4, ϕ5) модели батареи. Таким образом, согласно этому варианту осуществления, в вышеприведенном выражении (13), используются V(k) и V^(k), подвергнутые фильтрационной обработке, которая использует низкочастотный фильтр G1pf и осуществляется оператором 3031 низкочастотного фильтра для устранения, таким образом, шума наблюдения.

Таким образом, измеренное значение тока I(k) и измеренное значение напряжения V(k) подвергаются фильтрационной обработке, которая использует низкочастотный фильтр G1pf, для устранения, таким образом, шума наблюдения. Благодаря этой операции, при идентификации параметра батареи ϕ^(k) путем сведения к нулю разности e(k) между оценочным значением напряжения V^(k) и измеренным значением напряжения V(k), можно эффективно устранять влияние шума наблюдения. В результате, можно повысить точность оценки параметра батареи ϕ^(k).

Здесь, низкочастотный фильтр G1pf, используемый согласно этому варианту осуществления, не имеет конкретных ограничений, однако может описываться нижеследующим выражением (14).

Здесь, согласно фиг.5, измеренное значение тока I(k) и измеренное значение напряжения V(k) включают в себя полосу частот, которая необходима для получения характеристики батареи, например, характеристики полосы батареи (от 0 Гц до f1 Гц), показанной на фиг.5, и полосы частот на основании шума наблюдения, например, полосы шума наблюдения (от f1 Гц до f2 Гц) в примере, показанном на фиг.5. Считается, что полоса частот на основании шума наблюдения выше, чем полоса частот, необходимая для получения характеристики батареи. Кроме того, на фиг.5 показана характеристика полосы частот измеренного значения тока I(k) и измеренного значения напряжения V(k). Здесь, полосу частот характеристики батареи можно измерять, например, с помощью диаграммы соотношения синфазной и квадратурной составляющих и т.п. Кроме того, полосу частот на основании шума наблюдения можно измерять с помощью FFT (быстрого преобразования Фурье) и т.п.

Затем, согласно фиг.6, влияние недостатка информации, необходимой для получения характеристики батареи, и влияние шума наблюдения находятся в компромиссном соотношении друг с другом, в связи с производительностью идентификации параметра батареи относительно частоты среза низкочастотного фильтра G1pf. Таким образом, в качестве частоты среза низкочастотного фильтра G1pf, предпочтительно выбирать такую частоту, которая позволяет подавлять шум наблюдения без ослабления в полосе частот, необходимой для получения характеристики батареи. Конкретно, частота среза низкочастотного фильтра G1pf, используемого оператором 3031 низкочастотного фильтра, предпочтительно, больше или равна частоте среза фильтра переменной состояния, используемого оператором 3032 фильтра переменной состояния, более предпочтительно, равна частоте среза фильтра переменной состояния. Это позволяет извлекать полосу частот, необходимую для получения характеристики батареи, одновременно в достаточной степени снижая шум наблюдения. В результате, оператор 3033 адаптивной идентификации может повышать точность идентификации при идентификации параметра батареи ϕ^(k) модели батареи. Кроме того, это вполне применимо к способу осуществления фильтрационной обработки с помощью низкочастотного фильтра G1pf оценочного значения напряжения V^(k) и измеренного значения напряжения V(k), которые являются эквивалентными преобразованиями фиг.4 (см. фиг.7).

Кроме того, согласно этому варианту осуществления, предпочтительно использовать низкочастотный фильтр G1pf, имеющий одну и ту же характеристику для фильтрационной обработки измеренного значения тока I(k), измеренного значения напряжения V(k) и оценочного значения напряжения V^(k). Это позволяет устранять сдвиг фаз, тем самым повышая точность идентификации параметра батареи ϕ^(k) модели батареи.

Затем, совместно с величиной состояния преобразования ω(k), вычисленный таким образом параметр батареи ϕ^(k) аккумуляторной батареи 10 передается на блок 304 оценки напряжения в разомкнутой цепи от блока 303 оценки параметра батареи, как показано на фиг.2.

Блок 304 оценки напряжения в разомкнутой цепи оценивает напряжение в разомкнутой цепи аккумуляторной батареи 10 на основании параметра батареи ϕ^(k) и величины состояния преобразования ω(k), которые вычисляются блоком 303 оценки параметра батареи, чтобы, таким образом, вычислить оценочное значение напряжения разомкнутой цепи V0^(k). Ниже изложен способ вычисления оценочного значения напряжения разомкнутой цепи V0^(k).

Таким образом, согласно этому варианту осуществления, подставляя в выражение (4) параметр батареи ϕ^(k), вычисленный согласно вышеприведенному выражению (13), и величину состояния преобразования ω(k), вычисленную согласно вышеприведенному выражению (10), можно вычислить оценочное значение напряжения разомкнутой цепи V0^(k).

Здесь, параметр батареи ϕ^(k) соответствует параметрам Ii, b0i, которые включают в себя неизвестные параметры (T1, T2, K, h), как изложено выше. Поэтому, подставляя в выражение (4) параметр батареи ϕ^(k) и величину состояния преобразования ω(k), которые вычисляются блоком 303 оценки параметра батареи, можно вычислить оценочное значение напряжения разомкнутой цепи V0^(k). Блок 304 оценки напряжения в разомкнутой цепи посылает вычисленное таким образом оценочное значение напряжения разомкнутой цепи V0^(k) на блок 305 оценки SOC.

На основании оценочного значения напряжения разомкнутой цепи V0(k), вычисленный блоком 304 оценки напряжения в разомкнутой цепи, блок 305 оценки SOC вычисляет оценочное значение состояния заряда SOC^(k) на основании заранее определенного напряжения в разомкнутой цепи относительно характеристики состояния заряда аккумуляторной батареи 10. Кроме того, на фиг.8 показано иллюстративное напряжение в разомкнутой цепи относительно характеристики состояния заряда аккумуляторной батареи 10. Согласно этому варианту осуществления, напряжение в разомкнутой цепи относительно характеристики состояния заряда аккумуляторной батареи 10 заранее сохраняется в ОЗУ, предусмотренном в электронном блоке управления 30. Напряжение в разомкнутой цепи относительно характеристики состояния заряда аккумуляторной батареи 10 можно вычислить, получив соотношение между напряжением в разомкнутой цепи и состоянием заряда в ходе экспериментов и т.п., проводимых над аккумуляторной батареей 10.

Теперь опишем обработку оценивания параметра батареи ϕ^(k) и оценочного значения состояния заряда SOC^(k) согласно этому варианту осуществления со ссылкой на логическую блок-схему, показанную на фиг.9. Здесь, обработка, представленная на фиг.9, должна осуществляться с постоянным периодом, например, каждые 100 мс. В нижеследующем объяснении, I(k) обозначает значение тока текущего периода выполнения, т.е. текущее измеренное значение, а I(k-1) обозначает значение тока предыдущего периода выполнения (на период раньше), т.е. прошлое измеренное значение (на период раньше). Аналогично обозначаются и другие значения, кроме значения тока. Кроме того, обработка, описанная ниже, осуществляется электронным блоком 30 управления.

Сначала, на этапе S1, детектор 301 тока и детектор 302 напряжения соответственно получают измеренное значение тока I(k) и измеренное значение напряжения V(k), соответственно. Измеренное значение тока I(k) передается на блок 303 оценки параметра батареи.

На этапе S2, оператор 3031 низкочастотного фильтра блока 303 оценки параметра батареи подвергает измеренное значение тока I(k) и измеренное значение напряжения V(k) фильтрационной обработке, которая использует низкочастотный фильтр G1pf, для устранения, таким образом, шума наблюдения. Затем, согласно вышеприведенным выражениям (10) и (11), оператор 3032 фильтра переменной состояния блока 303 оценки параметра батареи подвергает измеренное значение тока I(k) и измеренное значение напряжения V(k) (с устраненным шумом наблюдения) фильтрационной обработке, которая использует фильтр переменной состояния, чтобы, таким образом, вычислить величину состояния преобразования ω(k).

На этапе S3, используя величину состояния преобразования ω(k), вычисленную на этапе S2, и измеренное значение напряжения V(k) с устраненным шумом наблюдения, оператор 3033 адаптивной идентификации блока 303 оценки параметра батареи осуществляет идентификацию параметра батареи ϕ^(k) модели батареи согласно вышеприведенному выражению (13). Здесь, оценочное значение напряжения V^(k), используемое для осуществления идентификации параметра батареи ϕ^(k), это значение, подвергнутое фильтрационной обработке, которая осуществляется оператором 3031 низкочастотного фильтра и которая использует низкочастотный фильтр G1pf.

На этапе S4, согласно вышеприведенным выражениям (4), (10) и (13), блок 304 оценки напряжения в разомкнутой цепи вычисляет оценочное значение напряжения разомкнутой цепи V0^(k) на основании параметра батареи ϕ^(k) и величины состояния преобразования ω(k), которые вычисляются блоком 303 оценки параметра батареи. Затем вычисленное таким образом оценочное значение напряжения разомкнутой цепи V0^(k) передается на блок 305 оценки SOC.

На этапе S5, используя оценочное значение напряжения разомкнутой цепи V0^(k), вычисленное блоком 304 оценки напряжения в разомкнутой цепи, блок 305 оценки SOC вычисляет оценочное значение состояния заряда SOC^(k) на основании заранее определенного напряжения в разомкнутой цепи относительно характеристики состояния заряда аккумуляторной батареи 10.

Согласно этому варианту осуществления, как изложено выше, оцениваются параметр батареи ϕ^(k) модели батареи для аккумуляторной батареи 10 и оценочное значение состояния заряда SOC^(k) аккумуляторной батареи 10.

На фиг.10 показаны результаты проверки последствий этого варианта осуществления путем моделирования с использованием модели батареи. На фиг.10, в направлении сверху вниз, показаны профиль, демонстрирующий изменение измеренного значения тока I(k), профиль, демонстрирующий изменение измеренного значения напряжения V(k), профиль, демонстрирующий изменение разности e(k)=V(k)-V^(k), и профиль, демонстрирующий изменение оценочного значения состояния заряда SOC. Из величин разности e(k) и оценочного значения состояния заряда SOC, те, которые смоделированы с использованием измеренного значения тока I(k) и измеренного значения напряжения V(k), которые были подвергнуты фильтрационной обработке с помощью низкочастотного фильтра G1pf, обозначены сплошной линией, а те, которые смоделированы с использованием измеренного значения тока I(k) и измеренного значения напряжения V(k), которые не подвергались фильтрационной обработке с помощью низкочастотного фильтра G1pf, обозначены пунктирной линией. Кроме того, в отношении оценочного значения состояния заряда SOC, истинное значение обозначено штрих-пунктирной линией помимо вышеупомянутых оценочных значений.

Согласно фиг.10, когда фильтрационная обработка не осуществляется с помощью низкочастотного фильтра G1pf, разность e(k)=V(k)-V^(k) приводит к большой погрешности, в результате чего, оценочное значение состояния заряда SOC отклоняется от истинного значения. С другой стороны, когда измеренное значение тока I(k) и измеренное значение напряжения V(k) подвергаются фильтрационной обработке с помощью низкочастотного фильтра G1pf, разность e(k)=V(k)-V^(k) стремится к нулю. Можно удостовериться, что это позволяет предпочтительно оценивать параметр батареи, что позволяет с высокой точностью оценивать состояние заряда SOC.

Согласно этому варианту осуществления, оценочное значение напряжения V^(k), которое базируется на модели батареи аккумуляторной батареи 10, вычисляется с использованием измеренного значения тока I(k) и измеренного значения напряжения V(k). Для устранения влияния шума измерения, включенного в измеренное значение тока I(k) и измеренное значение напряжения V(k), измеренное значение тока I(k) и измеренное значение напряжения V(k) подвергаются фильтрационной обработке с помощью низкочастотного фильтра G1pf. Затем измеренное значение тока I(k) и измеренное значение напряжения V(k), подвергнутые фильтрационной обработке, используются для оценки параметра батареи ϕ^(k) таким образом, чтобы разность e(k) между измеренным значением напряжения V(k) и оценочным значением напряжения V^(k) стремилась к нулю. Благодаря этой операции, согласно этому варианту осуществления, можно эффективно устранять влияние шума измерения, включенного в измеренное значение тока I(k) и измеренное значение напряжения V(k), что позволяет легко сводить к нулю разность e(k) между измеренным значением напряжения V(k) и оценочным значением напряжения V^(k). Таким образом, можно повысить точность идентификации параметра батареи ϕ^(k). Кроме того, согласно этому варианту осуществления, способность к идентификации параметра батареи ϕ^(k) с высокой точностью может повысить точность оценки каждого из оценочного значения напряжения разомкнутой цепи V0^(k) и оценочного значения состояния заряда SOC^(k). Кроме того, это также применимо к способу осуществления фильтрационной обработки с помощью низкочастотного фильтра G1pf оценочного значения напряжения V^(k) и измеренного значения напряжения V(k), каждое из которых является эквивалентным преобразованием фиг.4 (см. фиг.7).

Кроме того, согласно этому варианту осуществления, частота среза низкочастотного фильтра G1pf задана большей или равной частоте среза фильтрационной обработке переменной состояния или равной частоте среза фильтрационной обработке переменной состояния. Таким образом, шум наблюдения можно избирательно снижать без ослабления информации, необходимой для получения характеристики батареи, конкретно, шум наблюдения выбирается из i) информации, необходимой для получения характеристики батареи, включенной в измеренное значение тока I(k) и измеренное значение напряжения V(k), и ii) шума наблюдения. Таким образом, можно дополнительно повысить точность идентификации параметра батареи ϕ^(k). В особенности, делается так, чтобы частота среза низкочастотного фильтра G1pf совпадала с частотой среза фильтрационной обработке переменной состояния. Таким образом, шум наблюдения можно подавлять до минимума без ослабления информации, необходимой для получения характеристики батареи.

Второй вариант осуществления

Ниже приведено объяснение второго варианта осуществления настоящего изобретения.

Согласно второму варианту осуществления, в качестве низкочастотного фильтра G1pf, используемого для фильтрационной обработки оператором 3031 низкочастотного фильтра и в качестве фильтра переменной состояния, используемого для фильтрационной обработки оператором 3032 фильтра переменной состояния, используются, которые не включают в себя дифференциатор (дифференциальный оператор). Другие структуры, по существу, такие же, как в первом варианте осуществления.

Структура системы адаптивной идентификации согласно второму варианту осуществления будет изложена со ссылкой на фиг.11. Согласно второму варианту осуществления, в качестве низкочастотного фильтра G1pf, используется тот, который не имеет дифференциатора, т.е. дифференциального оператора s. Кроме того, из фильтров переменной состояния, используемых согласно первому варианту осуществления, тот, который имеет дифференциатор, т.е. s/(s2+k1s+k2), подвергается частичному разложению на составляющие, как показано в нижеследующем выражении (15). Таким образом, фильтр переменной состояния, имеющий дифференциатор, преобразуется в форму, которая не имеет дифференциатора, т.е. дифференциального оператора s. Таким образом, система адаптивной идентификации согласно второму варианту осуществления имеет структуру наподобие показанной на фиг.11.

Согласно второму варианту осуществления, могут наступать следующие последствия помимо последствий первого варианта осуществления.

Таким образом, согласно второму варианту осуществления, в качестве низкочастотного фильтра G1pf, используемого для фильтрационной обработки оператором 3031 низкочастотного фильтра, и фильтра переменной состояния, используемого для фильтрационной обработки оператором 3032 фильтра переменной состояния, используются те, которые не включают в себя дифференциатор (дифференциальный оператор s). Таким образом, даже малая длина данных может совершать точную операцию, тем самым, дополнительно снижая влияние шума наблюдения. Таким образом, можно дополнительно повысить точность оценки параметра батареи модели батареи и точность оценки состояния заряда SOC.

В особенности, когда высокофункциональный ЦП, имеющий функцию FPU, не может использоваться в качестве ЦП электронного блока 30 управления вследствие снижения стоимости и энергопотребления, необходимо осуществлять операцию с целочисленными переменными. Затем, когда низкочастотный фильтр G1pf или фильтр переменной состояния, имеющие дифференциальные характеристики, вычисляется с помощью целочисленных переменных, необходимо грубо задавать разрешение, поскольку динамический диапазон переменной слишком мал. Таким образом, в таком случае, использование низкочастотного фильтра G1pf или фильтра переменной состояния, имеющих дифференциаторы, может оказывать влияние на производительность идентификации параметра батареи ϕ^(k) даже при малом шуме наблюдения или может приводить к ошибке при оценке значения параметра батареи и состояния заряда SOC. Напротив, согласно второму варианту осуществления, в качестве низкочастотного фильтра G1pf и фильтра переменной состояния, используются те, которые не включают в себя дифференциатор (дифференциальный оператор s). Таким образом, даже когда высокофункциональный ЦП, имеющий функцию FPU, нельзя использовать, шум наблюдения вряд ли будет оказывать влияние на производительность идентификации параметра батареи ϕ^(k), что позволяет повысить точность оценки параметра батареи и точность оценки состояния заряда SOC.

На фиг.12 показаны результаты проверки последствий второго варианта осуществления путем моделирования с использованием модели батареи. На фиг.12, в направлении сверху вниз, показаны профиль, демонстрирующий изменение измеренного значения тока I(k), профиль, демонстрирующий изменение измеренного значения напряжения V(k), и профиль, демонстрирующий изменение оценочного значения состояния заряда SOC. Из них, в отношении оценочного значения состояния заряда SOC, сплошная линия обозначает случай, когда фильтры, не включающие в себя дифференциатор (дифференциальный оператор s), используются в качестве низкочастотного фильтра G1pf и фильтра переменной состояния, а пунктирная линия обозначает случай, когда фильтры, включающие в себя дифференциатор (дифференциальный оператор s), используются в качестве низкочастотного фильтра G1pf и фильтра переменной состояния. Кроме того, в отношении оценочного значения состояния заряда SOC, истинное значение обозначается штрих-пунктирной линией помимо вышеупомянутых оценочных значений. Кроме того, на фиг.12 показаны результаты моделирования, полученные, когда операции, связанные с обработкой с помощью низкочастотного фильтра G1pf и фильтра переменной состояния, относятся к целочисленному типу, и разрешение задано грубо.

Согласно фиг.12, когда фильтр, имеющий дифференциатор (дифференциальный оператор s), используется в качестве низкочастотного фильтра G1pf и фильтра переменной состояния, оценочное значение состояния заряда SOC распределяется в ходе испытаний. Напротив, когда фильтр, не имеющий дифференциатора (дифференциального оператора s), используется в качестве низкочастотного фильтра G1pf и фильтра переменной состояния, параметр батареи можно предпочтительно оценивать. В результате, можно удостовериться в том, что состояние заряда SOC можно оценивать с высокой точностью.

Третий вариант осуществления

Ниже приведено объяснение третьего варианта осуществления настоящего изобретения.

Согласно третьему варианту осуществления, в качестве низкочастотного фильтра G1pf, используемого для фильтрационной обработки оператором 3031 низкочастотного фильтра блока 303 оценки параметра батареи, и в качестве фильтра переменной состояния, используемого для фильтрационной обработки оператором 3032 фильтра переменной состояния блока 303 оценки параметра батареи, используются, соответственно, первичные фильтры. Другие структуры, по существу, такие же, как в первом варианте осуществления.

Таким образом, согласно третьему варианту осуществления, как показано в нижеследующем выражении (16), частичное разложение на составляющие применяется к s/(s2+k1s+k2) и 1/(s2+k1s+k2), которые являются фильтрами переменной состояния, используемыми согласно первому варианту осуществления.

Затем, в вышеприведенном выражении (16), при ka=kα и kb=kβ, общие корни между фильтром переменной состояния и низкочастотным фильтром G1pf связываются и совмещаются для создания, таким образом, структура, где первичные низкочастотные фильтры соединены параллельно. Таким образом, структура системы адаптивной идентификации может быть такой, как показано на фиг.13. Кроме того, при k1=2√(k2), построение низкочастотного фильтра G1pf в виде кратного корня образует структуру, где первичные низкочастотные фильтры соединены последовательно. Таким образом, структура системы адаптивной идентификации может быть такой, как показано на фиг.14. Кроме того, на фиг.13 и 14, ζ1(k), ζ2(k), ζ3(k), ζ4(k) и ζ5(k) это величины состояния преобразования, а θ1, θ2, θ3, θ4 и θ5 это параметры батареи для модели батареи.

Согласно третьему варианту осуществления, могут наступать следующие последствия помимо последствий первого варианта осуществления.

Таким образом, согласно третьему варианту осуществления, оператор 3031 низкочастотного фильтра и оператор 3032 фильтра переменной состояния осуществляют фильтрационную обработку, используя первичный низкочастотный фильтр в качестве низкочастотного фильтра G1pf и фильтра переменной состояния. Таким образом, количество операций, необходимых для фильтрационной обработки, можно сократить. Например, в системе адаптивной идентификации, показанной на фиг.4, количество операций умножения равно восьми, и количество операций сложения/вычитания равно четырем, тогда как в системе адаптивной идентификации, показанной на фиг.13 и 14, количество операций умножения равно четырем, и количество операций сложения/вычитания равно двум. Таким образом, рабочую нагрузку при идентификации параметра батареи можно снизить.

Кроме того, в вышеописанных вариантах осуществления, детектор 301 тока соответствует средству детектирования тока настоящего изобретения, детектор 302 напряжения соответствует средству детектирования напряжения настоящего изобретения, оператор 3031 низкочастотного фильтра блока 303 оценки параметра батареи соответствует средству применения низкочастотного фильтра настоящего изобретения, оператор 3032 фильтра переменной состояния блока 303 оценки параметра батареи соответствует средству оценки напряжения на клеммах настоящего изобретения, оператор 3033 адаптивной идентификации блока 303 оценки параметра батареи соответствует средству идентификации настоящего изобретения, блок 304 оценки напряжения в разомкнутой цепи соответствует средству оценки напряжения в разомкнутой сети настоящего изобретения, и блок 305 оценки SOC соответствует средству оценивания состояния заряда настоящего изобретения.

Хотя выше были объяснены варианты осуществления настоящего изобретения, эти варианты осуществления изложены для облегчения понимания настоящего изобретения, и поэтому не призваны ограничивать настоящее изобретение. Таким образом, каждый элемент, раскрытый в вариантах осуществления, включает в себя все изменения конструкции или эквиваленты, входящие в объем настоящего изобретения.

Промышленное применение

Устройство оценки состояния батареи и способ оценки состояния батареи, отвечающие настоящему изобретению, позволяют эффективно устранять влияние шума измерения, включенного в измеренное значение тока I(k) и измеренное значение напряжения V(k), таким образом, позволяя легко сводить разность e(k) между измеренным значением напряжения V(k) и оценочным значением напряжения V^(k) к нулю. Таким образом, можно повысить точность идентификации параметра батареи ϕ^(k). Кроме того, способность к идентификации параметра батареи ϕ^(k) с высокой точностью может повысить точность оценки каждого из оценочного значения напряжения разомкнутой цепи V0^(k) и оценочного значения состояния заряда SOC^(k). Таким образом, устройство оценки состояния батареи и способ оценки состояния батареи, отвечающие настоящему изобретению, можно применять в промышленности.

1. Устройство оценки состояния батареи, содержащее
детектор тока для детектирования, в качестве измеренного значения тока, тока аккумуляторной батареи,
детектор напряжения для детектирования, в качестве измеренного значения напряжения, напряжения на клеммах аккумуляторной батареи,
оператор фильтра переменной состояния, который задает модель батареи для аккумуляторной батареи, причем, используя фильтр переменной состояния, который базируется на модели батареи, оператор фильтра переменной состояния подвергает измеренное значение тока и измеренное значение напряжения преобразованию величины состояния, чтобы, таким образом, вычислить величину состояния преобразования, и, на основании величины состояния преобразования, оператор фильтра переменной состояния оценивает, в качестве оценочного значения напряжения, напряжение на клеммах аккумуляторной батареи, причем это напряжение на клеммах базируется на модели батареи, и
оператор адаптивной идентификации для идентификации параметра аккумуляторной батареи таким образом, чтобы разность между измеренным значением напряжения и оценочным значением напряжения стремилась к нулю,
причем оператор адаптивной идентификации подвергает измеренное значение напряжения и оценочное значение напряжения фильтрационной обработке с помощью низкочастотного фильтра, имеющего обычную характеристику отсечки высоких частот, и вычисляет разность, используя измеренное значение напряжения и оценочное значение напряжения, которые подвергаются фильтрационной обработке с помощью низкочастотного фильтра.

2. Устройство оценки состояния батареи по п.1, в котором частота среза низкочастотного фильтра больше или равна частоте среза фильтра переменной состояния.

3. Устройство оценки состояния батареи по п.2, в котором частота среза низкочастотного фильтра равна частоте среза фильтра переменной состояния.

4. Устройство оценки состояния батареи по п.1, в котором низкочастотный фильтр и фильтр переменной состояния не имеют дифференциатора.

5. Устройство оценки состояния батареи по п.1, в котором низкочастотный фильтр и фильтр переменной состояния включают в себя только последовательное соединение или параллельное соединение первичного низкочастотного фильтра.

6. Устройство оценки состояния батареи, содержащее
детектор тока для детектирования, в качестве измеренного значения тока, тока аккумуляторной батареи,
детектор напряжения для детектирования, в качестве измеренного значения напряжения, напряжения на клеммах аккумуляторной батареи,
оператор низкочастотного фильтра, подвергающий измеренное значение тока и измеренное значение напряжения фильтрационной обработке с помощью низкочастотного фильтра, имеющего обычную характеристику отсечки высоких частот,
оператор фильтра переменной состояния, который задает модель батареи для аккумуляторной батареи, причем, используя фильтр переменной состояния, который базируется на модели батареи, оператор фильтра переменной состояния подвергает измеренное значение тока и измеренное значение напряжения преобразованию величины состояния, которые подвергаются фильтрационной обработке с помощью низкочастотного фильтра, чтобы, таким образом, вычислить величину состояния преобразования, и, на основании величины состояния преобразования, оператор фильтра переменной состояния оценивает, в качестве оценочного значения напряжения, напряжение на клеммах аккумуляторной батареи, причем это напряжение на клеммах базируется на модели батареи, и
оператор адаптивной идентификации для идентификации параметра аккумуляторной батареи таким образом, чтобы разность между измеренным значением напряжения, подвергнутым фильтрационной обработке с помощью низкочастотного фильтра, и оценочным значением напряжения стремилась к нулю.

7. Устройство оценки состояния батареи, содержащее
средство детектирования тока для детектирования, в качестве измеренного значения тока, тока аккумуляторной батареи,
средство детектирования напряжения для детектирования, в качестве измеренного значения напряжения, напряжения на клеммах аккумуляторной батареи,
средство оценки напряжения на клеммах, которое задает модель батареи для аккумуляторной батареи, причем, используя фильтр переменной состояния, который базируется на модели батареи, средство оценки напряжения на клеммах подвергает измеренное значение тока и измеренное значение напряжения преобразованию величины состояния, чтобы, таким образом, вычислить величину состояния преобразования, и, на основании величины состояния преобразования, средство оценки напряжения на клеммах оценивает, в качестве оценочного значения напряжения, напряжение на клеммах аккумуляторной батареи, причем это напряжение на клеммах базируется на модели батареи, и
средство идентификации для идентификации параметра аккумуляторной батареи таким образом, чтобы разность между измеренным значением напряжения и оценочным значением напряжения стремилась к нулю,
причем средство идентификации подвергает измеренное значение напряжения и оценочное значение напряжения фильтрационной обработке с помощью низкочастотного фильтра, имеющего обычную характеристику отсечки высоких частот, и вычисляет разность, используя измеренное значение напряжения и оценочное значение напряжения, которые подвергаются фильтрационной обработке с помощью низкочастотного фильтра.

8. Устройство оценки состояния батареи, содержащее
средство детектирования тока для детектирования, в качестве измеренного значения тока, тока аккумуляторной батареи,
средство детектирования напряжения для детектирования, в качестве измеренного значения напряжения, напряжения на клеммах аккумуляторной батареи,
средство применения низкочастотного фильтра, подвергающее измеренное значение тока и измеренное значение напряжения фильтрационной обработке с помощью низкочастотного фильтра, имеющего обычную характеристику отсечки высоких частот,
средство оценки напряжения на клеммах, которое задает модель батареи для аккумуляторной батареи, причем, используя фильтр переменной состояния, который базируется на модели батареи, средство оценки напряжения на клеммах подвергает измеренное значение тока и измеренное значение напряжения преобразованию величины состояния, которые подвергаются фильтрационной обработке с помощью низкочастотного фильтра, чтобы, таким образом, вычислить величину состояния преобразования, и, на основании величины состояния преобразования, средство оценки напряжения на клеммах оценивает, в качестве оценочного значения напряжения, напряжение на клеммах аккумуляторной батареи, причем это напряжение на клеммах базируется на модели батареи, и
средство идентификации для идентификации параметра аккумуляторной батареи таким образом, чтобы разность между измеренным значением напряжения, подвергнутым фильтрационной обработке с помощью низкочастотного фильтра, и оценочным значением напряжения стремилась к нулю.

9. Способ оценки состояния батареи, содержащий этапы, на которых детектируют, в качестве измеренного значения тока, ток аккумуляторной батареи,
детектируют, в качестве измеренного значения напряжения, напряжения на клеммах аккумуляторной батареи,
задают модель батареи для аккумуляторной батареи,
используя фильтр переменной состояния, который базируется на модели батареи, подвергают измеренное значение тока и измеренное значение напряжения преобразованию величины состояния, чтобы, таким образом, вычислить величину состояния преобразования,
на основании величины состояния преобразования оценивают, в качестве оценочного значения напряжения, напряжение на клеммах аккумуляторной батареи, причем это напряжение на клеммах базируется на модели батареи, и
идентифицируют параметр аккумуляторной батареи таким образом, чтобы разность между измеренным значением напряжения и оценочным значением напряжения стремилась к нулю,
причем идентификация параметра аккумуляторной батареи таким образом, чтобы разность между измеренным значением напряжения и оценочным значением напряжения стремилась к нулю, включает этапы, на которых подвергают измеренное значение напряжения и оценочное значение напряжения фильтрационной обработке с помощью низкочастотного фильтра, имеющего обычную характеристику отсечки высоких частот, и вычисляют разность, используя измеренное значение напряжения и оценочное значение напряжения, которые подвергаются фильтрационной обработке с помощью низкочастотного фильтра.

10. Способ оценки состояния батареи, содержащий этапы, на которых детектируют, в качестве измеренного значения тока, ток аккумуляторной батареи,
детектируют, в качестве измеренного значения напряжения, напряжения на клеммах аккумуляторной батареи,
подвергают измеренное значение тока и измеренное значение напряжения фильтрационной обработке с помощью низкочастотного фильтра, имеющего обычную характеристику отсечки высоких частот,
задают модель батареи для аккумуляторной батареи,
используя фильтр переменной состояния, который базируется на модели батареи, подвергают измеренное значение тока и измеренное значение напряжения, которые подвергаются фильтрационной обработке с помощью низкочастотного фильтра, преобразованию величины состояния, чтобы, таким образом, вычислить величину состояния преобразования,
на основании величины состояния преобразования, оценивают, в качестве оценочного значения напряжения, напряжение на клеммах аккумуляторной батареи, причем это напряжение на клеммах базируется на модели батареи, и
идентифицируют параметр аккумуляторной батареи таким образом, чтобы разность между измеренным значением напряжения, подвергнутым фильтрационной обработке с помощью низкочастотного фильтра, и оценочным значением напряжения стремилась к нулю.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к мониторингу аккумуляторных модулей, каждый из которых содержит множество единичных элементов. .

Изобретение относится к комплексным автоматизированным системам, а именно к системам для контроля работоспособности и диагностики неисправностей обслуживаемых и необслуживаемых аккумуляторных батарей различных (подвижных и стационарных) объектов на базе средств вычислительной техники.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для контроля состояния аккумуляторных источников питания как отдельных аккумуляторов, так и батарей, состоящих из n последовательно включенных элементов.

Изобретение относится к области электрических измерений и может использоваться при тестировании литиевых источников, используемых в системах длительного автономного функционирования.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к контролю технического состояния аккумуляторной батареи (АБ) в процессе эксплуатации. .
Изобретение относится к диагностике химических источников тока и предназначен для выявления аккумуляторов с пониженной емкостью никель-кадмиевых батарей. .

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения составляющих внутреннего сопротивления химических источников тока (ХИТ). .

Изобретение относится к определению состояния заряда аккумуляторной батареи. .

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к автоматизированным системам контроля, и может быть использовано для задания и контроля тока разряда химических источников тока (ХИТ), контроля напряжения на ХИТ, активации теплового ХИТ.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к бортовым системам контроля работоспособности и определения сроков обслуживания аккумуляторных батарей

Изобретение относится к работе батарей с проточным электролитом, в частности к системам управления, контроля, зарядки и/или разрядки батарей с проточным электролитом. Техническим результатом является улучшение эксплуатационных возможностей устройства. Система управления отдельным пакетом в батарее с проточным электролитом содержит контроллер пакета для взаимного соединения с, по меньшей мере, одним из пакетов аккумуляторных элементов; входной датчик, связанный с контроллером пакета, для предоставления информации о рабочем состоянии, по меньшей мере, одного пакета аккумуляторных элементов и средство вывода управляющего сигнала, связанное с контроллером пакета, для индивидуального управления состоянием зарядки. При этом контроллер пакета включает в себя двунаправленный преобразователь постоянного тока в постоянный ток для обеспечения подачи зарядного тока к, по меньшей мере, одному пакету аккумуляторных элементов батареи и для обеспечения выдачи тока из, по меньшей мере, одного пакета аккумуляторных элементов батареи на нагрузку. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к оценке состояния аккумулятора. Сущность: устройство определяет ток и напряжение на клеммах аккумуляторной батареи; использует их значения, чтобы оценивать значение на клеммах аккумуляторной батареи на основе предварительно определенной модели аккумулятора; и последовательно идентифицирует параметр модели аккумулятора так, что разность между значением на основе значения измерения напряжения на клеммах и оцененным значением напряжения на клеммах сходится к нулю. Когда конкретный один из идентифицированных параметров равен или превышает предварительно определенное первое пороговое значение, то верхнее ограничение выполняется таким образом, что значение конкретного параметра задается равным первому пороговому значению. Технический результат: улучшение оценки состояния аккумулятора. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к химическим источникам тока, а именно к определению остаточной емкости электрических аккумуляторов. Технический результат: обеспечение возможности определения остаточной емкости литий-ионного аккумулятора с положительным электродом на основе феррофосфата лития, повышение достоверности такого определения. Сущность: определение остаточной емкости литий-ионного аккумулятора производят путем его импульсного нагружения током, измерения величины падения напряжения на его клеммах и определения остаточной емкости по заранее снятой зависимости величины падения напряжения от остаточной емкости аккумулятора. Особенностью способа является то, что нагружение производят в течение 0,01-0,1 секунд током, не менее чем в 5 раз превышающим максимально допустимый ток непрерывного разряда для данного типоразмера аккумулятора, но меньшим, чем допустимый для данного аккумулятора импульсный ток нагрузки. Дополнительно контролируют ток рабочей нагрузки аккумулятора и его импульсное нагружение током осуществляют при минимальном значении тока рабочей нагрузки аккумулятора или в периоды его работы на холостом ходу. При осуществлении способа в условиях постоянной высокой рабочей нагрузки по току или при отсутствии за весь цикл его разряда периодов работы на холостом ходу, на время импульсного нагружения аккумулятора током и измерения падения напряжения на клеммах аккумулятора его отключают от рабочей нагрузки. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в автоматике электрических сетей. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей. В способе контроля вида неустойчивого короткого замыкания при исчезновении одного или всех линейных напряжений на трансформаторе начинают отсчет суммарного времени, равного времени выдержки срабатывания защиты и времени выдержки автоматического повторного включения (АПВ) головного выключателя (ГВ). Если при исчезновении одного из линейных напряжений в момент окончания времени выдержки срабатывания защиты ГВ исчезнут два других линейных напряжения, а в момент окончания выдержки АПВ ГВ все линейные напряжения появятся на трансформаторе, делают вывод о неустойчивом двухфазном КЗ и успешном АПВ ГВ. Если при исчезновении всех линейных напряжений через время, равное времени выдержки срабатывания защиты плюс времени выдержки АПВ ГВ, все напряжения появятся на трансформаторе, делают вывод о неустойчивом трехфазном КЗ и успешном АПВ ГВ. Таким образом получают информацию о виде неустойчивого КЗ при успешном АПВ ГВ линии, питающей трансформаторную подстанцию. 3 ил.

Изобретение относится к области техники измерений, в частности к устройству для измерения остаточной емкости аккумулятора. которое содержит последовательно соединенные блоки: шунт, операционный усилитель, первый АЦП, масштабный делитель, первый температурный корректор, сумматор, триггер, вычислитель среднего значения, счетчик энергии, вычислитель заряда и индикатор; выходы таймера связаны со входами сумматора, триггера, счетчика энергии, вычислителя саморазряда и вычислителя заряда, а выход вычислителя саморазряда соединен со входом счетчика энергии; также устройство содержит последовательно соединенные резистивный делитель, второй АЦП и второй температурный корректор; кроме того, в составе устройства присутствует датчик температуры, выход которого соединен со входами первого температурного корректора, второго температурного корректора и вычислителя саморазряда; выходы первого и второго логических устройств соединены со входом счетчика энергии, а входы первого и второго логических устройств - с выходами первого и второго температурных корректоров. Технический результат - повышение точности измерения остаточной энергии аккумулятора без необходимости внесения изменений в конструкцию аккумулятора, уменьшение ошибки измерения, накапливающейся со временем, если аккумулятор работает в режиме частичного заряда и частичного разряда. 1 ил.

Изобретение относится к области технической диагностики и может использоваться для проверки исправности аккумуляторной батареи. Сущность: способ использует определение неравномерности распределения температуры по поверхности аккумуляторной батареи с последующим определением зон, имеющих повышенную температуру относительно смежного участка поверхности корпуса и местоположения выявленной зоны с повышенной температурой относительно элементов конструкции аккумуляторной батареи. При этом определяют секцию с повышенной температурой поверхности корпуса. Определяют секцию с минимальной температурой поверхности. Определяют разницу указанных замеренных температур и сравнивают эту определенную разницу температур с допустимым значением. Если эта разница температур выше допустимого значения, то диагностируют эту секцию как неисправную. Технический результат: возможность определения неисправности каждой секции АКБ и в каждой отдельной секции. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при комплектовании батарей из аккумуляторов и диагностировании их технического состояния. Техническим результатом является расширение эксплуатационных возможностей. Способ позволяет в режиме реального времени при проведении заряд-разрядных циклов батареи и балансировки аккумуляторов по напряжению контролировать идентичность текущих значений напряжений аккумуляторов батареи. Для этого на аккумуляторы подают напряжения от индивидуальных источников, в качестве напряжения питания которых используют напряжение контролируемой батареи. При этом на выходах индивидуальных источников формируют напряжения, равные текущему среднему значению напряжений аккумуляторов батареи. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к способам диагностики литиевых химических источников тока. Способ включает разряд источника тока на внешнюю нагрузку и измерение его напряжения под нагрузкой. При этом сопротивление нагрузки уменьшают так, чтобы ток увеличивался до величины, при которой напряжение под нагрузкой источника тока отличалось от напряжения разомкнутой цепи на 0,001 В, при этом полученное значение тока сравнивают с эталонной величиной и при превышении эталона тестируемый источник тока бракуется. Технический результат заключается в возможности проводить неразрушающую диагностику элементов системы Li/SOCl2 без потери емкости. 2 ил.

Изобретение относится к контролю неисправностей в батарее конденсаторов, подключенной к системе электропитания, при этом батарея конденсаторов содержит множество конденсаторных блоков, которые разделены на две Y-секции. Сущность: способ содержит измерение фазного тока (100), вычисление среднеквадратичного значения, обозначенного как RMS, измеренных фазных токов (110), измерение тока несимметрии между двумя секциями (120), вычисление RMS-значения измеренных токов несимметрии (130), обнаружение фазового угла между измеренным фазным током и измеренным током несимметрии (140), вычисление значения тока несимметрии в относительных единицах на основе вычисленного RMS-значения измеренного фазного тока и вычисленного RMS-значения измеренного тока несимметрии (145), отслеживание и обнаружение изменения тока несимметрии между текущим вычисленным значением тока несимметрии в относительных единицах и предыдущим вычисленным значением (150), определение векторного скачкообразного изменения тока несимметрии (160), нормализацию фазового угла векторного скачкообразного изменения, чтобы он был одним из значений в 0°, 60°, 120°, 180°, 240° и 300° (170), идентификацию числа внутренних неисправностей и их соответствующих местоположений на основе определенного векторного скачкообразного изменения тока несимметрии и нормализованного фазового угла (200) и инициирование сигнала тревоги или аварийного отключения, когда определенное общее число внутренних неисправностей превышает первое или второе пороговые значения соответственно (210). Технический результат: повышение достоверности и чувствительности. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 7 ил.
Наверх