RU2086053C1 - Method for checking characteristics of storage battery - Google Patents

Method for checking characteristics of storage battery Download PDF

Info

Publication number
RU2086053C1
RU2086053C1 RU9595100125A RU95100125A RU2086053C1 RU 2086053 C1 RU2086053 C1 RU 2086053C1 RU 9595100125 A RU9595100125 A RU 9595100125A RU 95100125 A RU95100125 A RU 95100125A RU 2086053 C1 RU2086053 C1 RU 2086053C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
battery
voltage
current
parameters
storage battery
Prior art date
Application number
RU9595100125A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU95100125A (en
Inventor
В.С. Князев
А.Я. Лысцов
В.А. Лысцов
В.А. Мыльников
Е.В. Пугачев
Original Assignee
Сибирская государственная горно-металлургическая академия
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сибирская государственная горно-металлургическая академия filed Critical Сибирская государственная горно-металлургическая академия
Priority to RU9595100125A priority Critical patent/RU2086053C1/en
Publication of RU95100125A publication Critical patent/RU95100125A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2086053C1 publication Critical patent/RU2086053C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • G01R31/3842Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC combining voltage and current measurements
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/3644Constructional arrangements
    • G01R31/3648Constructional arrangements comprising digital calculation means, e.g. for performing an algorithm
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/367Software therefor, e.g. for battery testing using modelling or look-up tables

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

FIELD: electric engineering. SUBSTANCE: method involves measurement of voltage and current in transient mode during generation of direct current pulse in several given time moments; solving system of equations which describe relations between voltage and current in these moments for equivalent circuit of storage battery using approximation of experimental data by analytic function. Characteristics of storage battery are detected by solutions of this system. EFFECT: increased functional capabilities. 2 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к эксплуатации аккумуляторных батарей. The invention relates to electrical engineering, in particular to the operation of rechargeable batteries.

Известен способ определения одного из параметров внутреннего сопротивления аккумулятора активной составляющей из экспериментально установленного падения напряжения в момент подачи единичного импульса напряжения и тока импульса [1]
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ определения параметров полного внутреннего сопротивления аккумуляторной батареи путем сравнения измерений напряжения на ней и на выходе аналоговой моделирующей установки при прохождении импульсов зарядного или разрядного токов через батарею и включенный последовательно с ней безиндуктивный резистор, падение напряжения на котором подается на вход аналоговой моделирующей установки [2]
Напряжение с клемм аккумуляторной батареи подается на один из входов двухлучевого осциллографа. На второй вход осциллографа подается напряжение с выхода аналогового устройства, моделирующего эквивалентную схему математической модели аккумуляторной батареи. Изменением параметров моделирующего устройства добиваются совпадения хода обоих лучей на экране осциллографа, после чего по установленным значениям элементов моделирующей установки определяют ее передаточную функцию и производят определение составляющих полного внутреннего сопротивления аккумуляторной батареи из условия равенства передаточной функции моделирующей установки и математического выражения полного внутреннего сопротивления батареи в операторной форме.
A known method of determining one of the parameters of the internal resistance of the battery of the active component from the experimentally established voltage drop at the time of supply of a single voltage pulse and pulse current [1]
The closest in technical essence and the achieved result is a method for determining the parameters of the total internal resistance of a battery by comparing the voltage measurements on it and at the output of an analog modeling installation when pulses of charging or discharge currents pass through the battery and a non-inductive resistor connected in series with it, the voltage drop on which fed to the input of an analog modeling installation [2]
The voltage from the battery terminals is applied to one of the inputs of the two-beam oscilloscope. At the second input of the oscilloscope, voltage is supplied from the output of an analog device simulating an equivalent circuit of the mathematical model of the battery. By changing the parameters of the modeling device, the alignment of both rays on the oscilloscope screen is achieved, after which the transfer function is determined from the installed values of the elements of the modeling installation and the components of the internal battery impedance are determined from the condition that the transfer function of the modeling installation is equal to and the mathematical expression of the total internal resistance of the battery in the operator form.

Способ этот недостаточно точен из-за субъективности оценки совпадения переходных характеристик аккумуляторной батареи и моделирующей установки. This method is not accurate enough due to the subjectivity of assessing the coincidence of the transient characteristics of the battery and the simulator.

Недостатком способа является также большое время, затрачиваемое на определение параметров внутреннего сопротивления аккумуляторной батареи путем варьирования параметров передаточной функции моделирующего устройства. The disadvantage of this method is also the large time spent on determining the parameters of the internal resistance of the battery by varying the parameters of the transfer function of the modeling device.

Необходимость ручного регулирования моделирующего устройства и большое время определения составляющих внутреннего сопротивления исключают возможность использования данного способа в автоматизированных системах диагностики аккумуляторных батарей. The need for manual regulation of the modeling device and the long time to determine the components of internal resistance exclude the possibility of using this method in automated diagnostic systems for batteries.

Задача изобретения повышение точности и уменьшение времени определения параметров аккумуляторной батареи. The objective of the invention is to increase accuracy and reduce the time to determine the parameters of the battery.

Сущность изобретения состоит в том, что в способе определения внутреннего сопротивления аккумуляторной батареи путем измерения напряжения и тока батареи в переходном режиме при создании в ней импульса постоянного тока согласно изобретению напряжение и ток измеряют в нескольких фиксированных моментах времени, а параметры аккумуляторной батареи определяют из системы уравнений, описывающих соотношения между напряжением и током батареи в эти моменты времени для выбранной эквивалентной цепи аккумуляторной батареи методом аппроксимации экспериментальных данных аналитическим выражением, описывающим соотношение между током и напряжением для эквивалентной цепи аккумуляторной батареи. The essence of the invention lies in the fact that in the method for determining the internal resistance of the battery by measuring the voltage and current of the battery in transition when creating a direct current pulse in accordance with the invention, the voltage and current are measured at several fixed points in time, and the parameters of the battery are determined from the system of equations describing the relationship between the voltage and current of the battery at these points in time for the selected equivalent battery circuit by the approximation method experimental data, an analytic expression describing the relation between current and voltage for the equivalent circuit of the battery.

Сравнение предлагаемого не только с прототипом, но и с другими техническими решениями не позволило выявить в них признаки, отличающие данное решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "изобретательский уровень". Comparison of the proposed not only with the prototype, but also with other technical solutions did not reveal the features that distinguish this solution from the prototype, which allows us to conclude that it meets the criterion of "inventive step".

На фиг. 1 представлена в общем виде общепринятая эквивалентная схема аккумуляторной батареи; на фиг. 2 график переходного процесса в аккумуляторной батарее при создании в ней импульса постоянного тока. In FIG. 1 is a general view of a generally accepted equivalent battery circuit; in FIG. 2 is a graph of a transient in a battery when creating a direct current pulse therein.

Приведенная схема аккумуляторной батареи описывается системой дифференциальных уравнений, являющихся ее математической моделью, параметры которой Rм, L, C, Rу являются параметрами батареи.The given battery circuit is described by a system of differential equations, which is its mathematical model, the parameters of which R m , L, C, R y are the battery parameters.

Сущность способа определения параметров аккумуляторной батареи заключается в следующем. The essence of the method for determining the parameters of the battery is as follows.

На аккумуляторную батарею генератором импульсов подается для определения ее параметров импульс постоянного тока. В качестве такого генератора может быть применен любой регулируемый источник тока, например, регулятор RFT (тип 3217). A pulse generator is supplied to the storage battery by a pulse generator to determine its parameters. As such a generator, any regulated current source, for example, an RFT regulator (type 3217), can be used.

Одновременно с подачей импульса постоянного тока на аккумуляторную батарею в фиксированные моменты (t1, t2 tn) времени осуществляется измерение напряжения (U1, U2, Un) на батарее и сила тока i(t) в ней цифровым измерительным устройством, например, аналого-цифровым преобразователем Ф422.Simultaneously with the supply of a direct current pulse to the battery at fixed moments (t 1 , t 2 t n ) time, a voltage (U 1 , U 2 , U n ) is measured on the battery and the current strength i (t) in it is measured by a digital measuring device, for example, the analog-to-digital converter F422.

При создании в эквивалентной схеме аккумуляторной батареи прямоугольного импульса постоянного тока I закон изменения напряжения в ней переходном в режиме описывается уравнением

Figure 00000002

где U (0) напряжение батареи при t 0;
Rм сопротивление металлических частей аккумуляторной батареи;
Ry сопротивление утечки;
C эквивалентная электростатическая емкость,
L эквивалентная индуктивность не учитывается.When creating in a equivalent circuit of a storage battery a rectangular pulse of direct current I, the law of variation of the voltage in it transient in the mode is described by the equation
Figure 00000002

where U (0) battery voltage at t 0;
R m the resistance of the metal parts of the battery;
R y leakage resistance;
C equivalent electrostatic capacity,
L equivalent inductance is not taken into account.

После выполнения заданного предварительно числа измерений значения напряжения и тока в заданные моменты времени вводятся в электронную вычислительную машину. After performing a predetermined number of measurements, the voltage and current values at specified times are entered into the electronic computer.

Электронная вычислительная машина решает задачу нахождения коэффициентов в уравнениях, описывающих соотношения между напряжением и током в эквивалентной цепи в выбранные моменты времени методом аппроксимации экспериментальных данных аналитическим выражением (1), используя, например, метод наименьших квадратов. An electronic computer solves the problem of finding the coefficients in the equations describing the relationship between voltage and current in an equivalent circuit at selected time instants by approximating experimental data with analytical expression (1), using, for example, the least squares method.

Число уравнений равно числу точек измерения. Для уменьшения влияния погрешностей измерения и повышения точности нахождения параметров батареи число измерения берут больше числа неизвестных параметров. The number of equations is equal to the number of measurement points. To reduce the influence of measurement errors and improve the accuracy of finding battery parameters, the number of measurements is taken more than the number of unknown parameters.

В отличие от прототипа в предлагаемом способе отсутствует необходимость ручного изменения параметров моделирующего устройства и субъективность оценки совпадений реальной и моделирующей переходных характеристик, вследствие чего повышается точность определения параметров аккумуляторной батареи и уменьшается время, что позволяет использовать этот способ в автоматизированных системах диагностики аккумуляторных батарей. Unlike the prototype, in the proposed method there is no need to manually change the parameters of the modeling device and the subjectivity of assessing the coincidences of the real and modeling transient characteristics, which increases the accuracy of determining the parameters of the battery and reduces the time, which allows you to use this method in automated diagnostic systems for batteries.

Claims (1)

Способ определения параметров внутреннего сопротивления аккумуляторной батареи путем измерения напряжения и тока батареи в переходном режиме при создании в ней импульса постоянного тока, отличающийся тем, что напряжение и ток измеряют в нескольких фиксированных моментах времени, а параметры аккумуляторной батареи определяют из системы уравнений, описывающих соотношения между напряжением и током батареи в эти моменты времени для выбранной эквивалентной цепи аккумуляторной батареи методом аппроксимации экспериментальных данных аналитическим выражением. The method of determining the internal resistance parameters of the battery by measuring the voltage and current of the battery in transition when creating a direct current pulse in it, characterized in that the voltage and current are measured at several fixed points in time, and the parameters of the battery are determined from a system of equations describing the relations between voltage and current of the battery at these points in time for the selected equivalent battery circuit by approximating the experimental data lytic expression.
RU9595100125A 1995-01-05 1995-01-05 Method for checking characteristics of storage battery RU2086053C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU9595100125A RU2086053C1 (en) 1995-01-05 1995-01-05 Method for checking characteristics of storage battery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU9595100125A RU2086053C1 (en) 1995-01-05 1995-01-05 Method for checking characteristics of storage battery

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU95100125A RU95100125A (en) 1996-10-27
RU2086053C1 true RU2086053C1 (en) 1997-07-27

Family

ID=20163751

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU9595100125A RU2086053C1 (en) 1995-01-05 1995-01-05 Method for checking characteristics of storage battery

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2086053C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2461014C1 (en) * 2011-05-12 2012-09-10 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "ВНИКО" Potentiostatic method for identification of accumulators with lower capacity within nickel-cadmium accumulator battery
RU2477236C2 (en) * 2008-11-21 2013-03-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт "НАМИ" Method of controlling hybrid vehicle power buffer accumulator
RU2531062C1 (en) * 2013-03-26 2014-10-20 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение измерительной техники" Device of accumulator battery control

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Прокофьев А.А., Таганова А.А. Исследование активной составляющей внутреннего сопротивления герметичных никель-кадмиевых аккумуляторов. Электротехническая промышленность. Сер. "Химические и физические источники тока". - М.: Информэлектро, 1971, вып.5, с. 12. Авторское свидетельство СССР N 658630, кл. H 01 M 10/48, 1979. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2477236C2 (en) * 2008-11-21 2013-03-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт "НАМИ" Method of controlling hybrid vehicle power buffer accumulator
RU2461014C1 (en) * 2011-05-12 2012-09-10 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "ВНИКО" Potentiostatic method for identification of accumulators with lower capacity within nickel-cadmium accumulator battery
RU2531062C1 (en) * 2013-03-26 2014-10-20 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение измерительной техники" Device of accumulator battery control

Also Published As

Publication number Publication date
RU95100125A (en) 1996-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6781382B2 (en) Electronic battery tester
US9851414B2 (en) Energy storage cell impedance measuring apparatus, methods and related systems
Casacca et al. Determination of lead-acid battery capacity via mathematical modeling techniques
US4361809A (en) Battery diagnostic method and apparatus
US6359441B1 (en) Electronic battery tester
US8242738B2 (en) Systems and methods for determining battery parameters following active operation of the battery
US7545146B2 (en) Apparatus and method for predicting battery capacity and fitness for service from a battery dynamic parameter and a recovery voltage differential
US6411098B1 (en) Energy device analysis and evaluation
US4697134A (en) Apparatus and method for measuring battery condition
EP3317683B1 (en) Energy storage cell impedance measuring apparatus, methods and related systems
KR20070106758A (en) Apparatus and method for estimating batteray state of charge
KR20060107535A (en) Method for calculating power capability of battery packs using advanced cell model predictive techniques
EP0171322A1 (en) Electric device or circuit testing method and apparatus
EP2746797A1 (en) Method for the characterisation of accumulators
EP0096033B1 (en) Insulation analyzer apparatus and method of use
US4217543A (en) Digital conductance meter
Montaru et al. Frequency and temporal identification of a li-ion polymer battery model using fractional impedance
US20050021254A1 (en) Method and apparatus for determining the complex impedance of an electrical component
EP0323539A1 (en) Method for determining the state-of-charge of batteries, particularly lithium batteries
RU2086053C1 (en) Method for checking characteristics of storage battery
Kamrueng et al. A Number of RC Pairs Consideration of Electrical Equivalent Circuit Model of Li-ion Battery
Pogliano et al. Flexible system for precision and automatic comparison of ac measuring devices
Pillai et al. Approach for Rigorous Evaluation of a Battery Fuel Gauge
RU2101806C1 (en) Method determining electric parameters of storage cells
RU2794518C1 (en) Method for determining the residual capacity of chemical current sources