RU2258952C2 - Digital identifier of accumulators charge parameters - Google Patents
Digital identifier of accumulators charge parameters Download PDFInfo
- Publication number
- RU2258952C2 RU2258952C2 RU2003118294/09A RU2003118294A RU2258952C2 RU 2258952 C2 RU2258952 C2 RU 2258952C2 RU 2003118294/09 A RU2003118294/09 A RU 2003118294/09A RU 2003118294 A RU2003118294 A RU 2003118294A RU 2258952 C2 RU2258952 C2 RU 2258952C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- blocks
- inputs
- output
- coefficients
- digital
- Prior art date
Links
Landscapes
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к автоматическому управлению, в частности к устройствам идентификации параметров нелинейных инерционных объектов, и может быть применено в системах контроля, идентификации в реальном масштабе времени, в том числе и для адаптации к внешним условиям в процессе зарядки аккумуляторов.The invention relates to automatic control, in particular to devices for identifying parameters of nonlinear inertial objects, and can be used in monitoring systems, identification in real time, including for adaptation to external conditions during battery charging.
В реальных условиях безопасная быстрая зарядка никель-кадмиевых и никель-металлгидридных аккумуляторов имеет широкий диапазон параметров, которые зависят от многих факторов (температура, флуктуации напряжения питающей электрической сети, индустриальные помехи в измерительных цепях и т.д.). (Статья "Интеллектуальное" зарядное устройство для Ni-Cd аккумуляторов. "Радио", №1, 2001 г., с.72). Идентификация параметров (ток зарядки и напряжение на аккумуляторе) с помощью специализированного процессора, включающего в себя аналого-цифровой преобразователь (АЦП), позволяет адекватно определить момент окончания оптимальной зарядки. К недостаткам этого устройства можно отнести необходимость перепрограммирования оптимального периода контроля, отключение аккумулятора от схемы зарядки в момент измерения второго параметра. Это существенно снижает быстродействие процесса адаптации. Процесс зарядки аккумуляторов в промышленных условиях подвергается различным индустриальным помехам. Постоянное воздействие на схему зарядного устройства разнообразных случайных помех, в том числе импульсного типа, снижает точность схемы контроля момента прекращения зарядки аккумулятора.In real conditions, safe fast charging of nickel-cadmium and nickel-metal hydride batteries has a wide range of parameters that depend on many factors (temperature, voltage fluctuations of the power supply network, industrial interference in the measuring circuits, etc.). (Article "Intelligent" charger for Ni-Cd batteries. "Radio", No. 1, 2001, p. 72). Identification of parameters (charging current and voltage on the battery) using a specialized processor, which includes an analog-to-digital converter (ADC), allows you to adequately determine the end time of optimal charging. The disadvantages of this device include the need to reprogram the optimal control period, disconnecting the battery from the charging circuit at the time of measuring the second parameter. This significantly reduces the speed of the adaptation process. The process of charging batteries in an industrial environment is subject to various industrial interferences. The constant impact on the charger circuit of a variety of random noise, including pulsed type, reduces the accuracy of the control circuit of the moment the battery stops charging.
Известно устройство идентификации параметров нелинейного объекта в режиме, близком к оптимальному, в котором отсутствует необходимость использования специализированного вычислительного устройства и перепрограммирования его в ручном режиме (а.с. СССР №930266, G 05 B 23/02, 23.05.82). Оно позволяет в реальном масштабе времени идентифицировать комплексные параметры исследуемого объекта, например постоянную времени Тi=Ri*Сi с учетом нелинейности характеристик контролируемого объекта, и повышает точность определения в общем случае нестационарного параметра Ti(t). Недостатками этого устройства являются необходимость возбуждения исследуемого объекта специально сформированным симметричным пробным сигналом и низкая помехоустойчивость аналогового апериодического фильтра, используемого для непрерывного формирования коэффициентов алгебраического уравнения.A device is known for identifying parameters of a nonlinear object in a near optimal mode, in which there is no need to use a specialized computing device and reprogram it in manual mode (AS USSR No. 930266, G 05 B 23/02, 05.23.82). It allows real-time identification of the complex parameters of the investigated object, for example, the time constant T i = R i * C i taking into account the nonlinearity of the characteristics of the controlled object, and increases the accuracy of the determination in the general case of the non-stationary parameter T i (t). The disadvantages of this device are the need to excite the studied object with a specially formed symmetric test signal and low noise immunity of the analog aperiodic filter used for the continuous formation of the coefficients of the algebraic equation.
Наиболее близко к предлагаемому устройство идентификации постоянной времени нелинейного объекта (а.с. СССР №991377, G 05 B 23/02, 23.01.83), которое обеспечивает возможность непрерывного контроля и измерения комплексного параметра Ti(t) в режиме нормальной эксплуатации при случайном входном сигнале. Оно содержит первый и второй блоки формирования коэффициентов, первый и второй блоки умножения, счетчик, первый и второй интеграторы, формирователь управляющего воздействия, блок деления и блок регистрации, причем выходы первого блока формирования коэффициентов подключены соответственно к первым входам первого и второго блоков умножения, выходы которых соединены с входами соответствующих интеграторов, а выходы интеграторов - с входами блока деления, выход которого подключен к входу блока регистрации, первый выход второго блока формирования коэффициентов подключен к входу формирователя управляющего воздействия, выход которого соединен с входом счетчика.Closest to the proposed device is the identification of the time constant of a nonlinear object (AS USSR No. 991377, G 05 B 23/02, 23.01.83), which provides the possibility of continuous monitoring and measurement of the complex parameter Ti (t) in normal operation under random input signal. It contains the first and second blocks of the formation of coefficients, the first and second blocks of multiplication, the counter, the first and second integrators, the driver of the control action, the division block and the registration block, the outputs of the first block of the formation of coefficients connected respectively to the first inputs of the first and second blocks of multiplication, outputs which are connected to the inputs of the respective integrators, and the outputs of the integrators to the inputs of the division unit, the output of which is connected to the input of the registration unit, the first output of the second unit is formed Bani coefficients is connected to an input of the control action, the output of which is connected to the counter input.
Недостатком этого устройства остается низкая помехоустойчивость, особенно к помехам импульсного типа, что снижает точность оценки момента окончания зарядки аккумуляторов, а также необходимость периодической коррекции параметров аналоговых апериодических фильтров, используемых в качестве блоков непрерывного формирования коэффициентов алгебраических уравнений относительно неизвестных комплексных параметров технологии заряда аккумуляторов.The disadvantage of this device is low noise immunity, especially to pulsed type interference, which reduces the accuracy of estimating the moment when the batteries are charged, as well as the need for periodically adjusting the parameters of analog aperiodic filters used as blocks for the continuous generation of coefficients of algebraic equations with respect to unknown complex parameters of the battery charging technology.
Настоящее изобретение предусматривает получение технического результата, состоящего в повышении точности и помехоустойчивости идентификатора.The present invention provides for a technical result consisting in increasing the accuracy and noise immunity of the identifier.
Сущность изобретения заключается в том, что в устройство идентификации, содержащее первый и второй блоки формирования коэффициентов, первый и второй блоки умножения, счетчик, первый и второй интеграторы, формирователь управляющего воздействия, блок деления и блок регистрации, причем выходы первого блока формирования коэффициентов подключены соответственно к первым входам первого и второго блоков умножения, выходы которых соединены с входами соответствующих интеграторов, а выходы интеграторов - с входами блока деления, выход которого подключен к входу блока регистрации, первый выход второго блока формирования коэффициентов подключен к входу формирователя управляющего воздействия, выход которого соединен с входом счетчика, введены первый и второй аналого-цифровой преобразователь и буфер, причем входы первого и второго аналого-цифрового преобразователя служат входами устройства, а выходы соединены с соответствующими блоками формирования коэффициентов, выполненными в форме цифровых БИХ-фильтров, второй выход второго блока формирования коэффициентов подключен к первому входу буфера, второй вход которого соединен с выходом счетчика, а выход буфера - со вторыми входами первого и второго блоков умножения, и все остальные блоки устройства выполнены цифровыми.The essence of the invention lies in the fact that in the identification device containing the first and second blocks of the formation of the coefficients, the first and second blocks of multiplication, the counter, the first and second integrators, the driver control action, the division unit and the registration unit, and the outputs of the first block of the formation of coefficients are connected respectively to the first inputs of the first and second multiplication units, the outputs of which are connected to the inputs of the corresponding integrators, and the outputs of the integrators to the inputs of the division unit, the output of which It is connected to the input of the registration unit, the first output of the second coefficient generation unit is connected to the input of the control action generator, the output of which is connected to the counter input, the first and second analog-to-digital converters and buffers are introduced, and the inputs of the first and second analog-to-digital converters serve as inputs of the device, and the outputs are connected to the corresponding blocks of the formation of coefficients, made in the form of digital IIR filters, the second output of the second block of the formation of coefficients is connected to vomu input buffer, a second input coupled to an output of the counter, and the output buffer - the second inputs of the first and second multiplying units, and all other digital devices blocks are made.
На чертеже представлена схема устройства. Оно содержит аналого-цифровые преобразователи 1 и 2, входы которых служат соответствующими входами Y(t) и X(t) устройства, блоки 3 и 4 формирования коэффициентов алгебраических уравнений относительно неизвестных нестационарных комплексов параметров аккумулятора в технологическом процессе ускоренной зарядки, выполненные в форме цифровых БИХ-фильтров по схеме конвейерного типа, первый и второй блоки умножения 5 и 6, первый и второй интегратор 7 и 8, блок деления 9, блок регистрации 10, формирователь управляющего воздействия 11, счетчик 12 и буфер 13.The drawing shows a diagram of the device. It contains analog-to-digital converters 1 and 2, the inputs of which serve as the corresponding inputs Y (t) and X (t) of the device, blocks 3 and 4 of generating coefficients of algebraic equations for unknown non-stationary complexes of battery parameters in the accelerated charging process, made in the form of digital IIR filters according to the conveyor type scheme, the first and second multiplication units 5 and 6, the first and second integrator 7 and 8, the division unit 9, the registration unit 10, the driver of the control action 11, the counter 12 and the buffer 13.
При этом входной сигнал X(t) контролируемого объекта (схемы заряда аккумулятора) пропорционален напряжению [U3(t)+Un(t)], где Un(t) - помехи сети переменного тока, Y(t) - выходной контролируемый сигнал объекта, пропорциональный току в зарядной цепи. Величина Lэ(t) - двоичный код числа, пропорционального эталонному напряжению. Устройство работает следующим образом.In this case, the input signal X (t) of the controlled object (battery charge circuit) is proportional to the voltage [U 3 (t) + U n (t)], where U n (t) is the noise of the AC network, Y (t) is the output controlled an object signal proportional to the current in the charging circuit. The quantity Le (t) is the binary code of a number proportional to the reference voltage. The device operates as follows.
Контролируемые входной X(t) и выходной Y(t) аналоговые случайные сигналы в режиме нормальной эксплуатации (зарядка аккумулятора) объекта без возбуждения специальным пробным сигналом подаются на входы АЦП 1 и 2, выходы которых соединены в параллельном коде с соответствующими первым и вторым входами цифровых БИХ-фильтров 3 и 4, которые используются для дискретного формирования коэффициентов.Controlled by the input X (t) and output Y (t) analog random signals in normal operation (battery charging) of the object without excitation, a special test signal is fed to the inputs of the ADC 1 and 2, the outputs of which are connected in parallel with the corresponding first and second inputs of digital IIR filters 3 and 4, which are used for discrete coefficient formation.
Второй блок 4 формирования коэффициентов вырабатывает сигнал U0(ti) и C0(ti)=dU0(ti)/dti, а первый блок 3 формирования коэффициентов вырабатывает сигналы C0(ti) и C1(ti)=dCo(ti)/d ti.The second block 4 of the formation of coefficients generates a signal U 0 (t i ) and C 0 (t i ) = dU 0 (t i ) / dt i , and the first block 3 of the formation of coefficients generates signals C 0 (t i ) and C 1 (t i ) = dCo (t i ) / dt i .
При определенных параметрах блоков 3 и 4 формирования коэффициентов сигналы U0(ti) и U1(ti) практически совпадают с контролируемыми сигналами объекта X(ti) и Y(ti) соответственно.For certain parameters of blocks 3 and 4 of the formation of the coefficients, the signals U 0 (t i ) and U 1 (t i ) practically coincide with the controlled signals of the object X (t i ) and Y (t i ), respectively.
Полученные сигналы позволяют преобразовать нелинейное дифференциальное уравнение, описывающее объектThe received signals allow you to convert a nonlinear differential equation that describes an object
Tj*dy/dt+y(t)=Fj[x(t)], (1)T j * dy / dt + y (t) = Fj [x (t)], (1)
где х (t) - входной случайный сигнал;where x (t) is the input random signal;
у(t) - выходной сигнал;y (t) is the output signal;
Тj=Rj*Сj - постоянная времени, [с];T j = R j * C j - time constant, [s];
Rj и Cj - сопротивление и емкость в цепи заряда аккумулятора;R j and C j - resistance and capacity in the battery charge circuit;
Fj - однозначная непрерывная нелинейная функция, к следующему виду:F j is a unique continuous nonlinear function, to the following form:
Tj*C1(t1)+C0(ti)=Fj[U0(ti)]. (2)T j * C 1 (t 1 ) + C 0 (t i ) = F j [U 0 (t i )]. (2)
Сигналы Ci(ti) и U0(ti) дополнительно модулируются путем умножения на сигнал U1(ti), пропорциональный первой производной входного случайного сигнала X(ti), и интегрируется на интервале времени от ti до ti+1, причем в эти моменты времени сигнал U0(ti) проходит через эталонный уровень Uэ(ti), что фиксируется формирователем 11 управляющего воздействия, на раздельные входы которого подаются сигналы U0(ti) и -Uэ(ti), а выход соединен с входом счетчика, регистрирующего N таких переходов, изменения знака функции Sign [U0(ti)-Uэ(ti)].The signals C i (t i ) and U 0 (t i ) are additionally modulated by multiplying by the signal U 1 (t i ), which is proportional to the first derivative of the input random signal X (t i ), and is integrated over the time interval from t i to t i +1 , and at these times, the signal U 0 (t i ) passes through the reference level U e (t i ), which is fixed by the driver 11 of the control action, to the separate inputs of which signals U 0 (t i ) and -U e ( t i ), and the output is connected to the counter input, registering N such transitions, changing the sign of the function Sign [U 0 (t i ) -U e (t i )].
Буфер 13 открывается и закрывается сигналом с выхода счетчика 12. Правая часть уравнения (2) в этом случае обращается в ноль, поэтому можно сразу определить комплексный параметр зарядки аккумулятора, постоянную времени Tj(ti), которая характеризует инерционность объекта.The buffer 13 is opened and closed by the signal from the output of the counter 12. The right side of equation (2) in this case vanishes, so you can immediately determine the complex parameter of charging the battery, the time constant T j (t i ), which characterizes the inertia of the object.
Сигналы с выходов цифровых интеграторов 7, 8 подаются на блок деления 9 и в момент ti+1, когда [U0(ti)-Uэ(ti)]=0 или проходит через ноль, либо N раз подобным моментам на выходе блока деления регистрируется значение постоянной времени Tj(ti) с учетом нелинейных характеристик объекта.The signals from the outputs of the digital integrators 7, 8 are fed to the division unit 9 and at the time t i + 1 , when [U 0 (t i ) -U э (t i )] = 0 or passes through zero, or N times like moments at the output of the division unit registers the value of the time constant T j (t i ) taking into account the nonlinear characteristics of the object.
Предложенный цифровой идентификатор позволяет без дополнительной перенастройки блоков формирования коэффициентов, блоков умножения, интеграторов и блока деления в процессе нормальной эксплуатации при случайном входном сигнале с высокой точностью определять параметры зарядки аккумулятора в присутствии индустриальных помех.The proposed digital identifier allows without additional reconfiguration of the coefficient generation blocks, multiplication blocks, integrators and the division block during normal operation with a random input signal with high accuracy to determine the battery charging parameters in the presence of industrial interference.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003118294/09A RU2258952C2 (en) | 2003-06-21 | 2003-06-21 | Digital identifier of accumulators charge parameters |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003118294/09A RU2258952C2 (en) | 2003-06-21 | 2003-06-21 | Digital identifier of accumulators charge parameters |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2003118294A RU2003118294A (en) | 2004-12-27 |
RU2258952C2 true RU2258952C2 (en) | 2005-08-20 |
Family
ID=35846296
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003118294/09A RU2258952C2 (en) | 2003-06-21 | 2003-06-21 | Digital identifier of accumulators charge parameters |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2258952C2 (en) |
-
2003
- 2003-06-21 RU RU2003118294/09A patent/RU2258952C2/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Baccouche et al. | Implementation of an improved Coulomb-counting algorithm based on a piecewise SOC-OCV relationship for SOC estimation of li-IonBattery | |
KR100970343B1 (en) | System and method for cell equalization using state of charge | |
US5998971A (en) | Apparatus and method for coulometric metering of battery state of charge | |
CN102004184B (en) | System for and method of virtual simultaneous sampling with a single ADC core | |
KR970024432A (en) | System for monitoring the discharging period of the charging / discharging cycles of a rechargeable battery, and host device including a smart battery | |
Jiani et al. | Li-ion battery SOC estimation using particle filter based on an equivalent circuit model | |
JPH095366A (en) | Method and equipment for highly accurate relative digital-voltage measurement | |
CN103760491B (en) | Digital accumulator electric quantity monitoring method and device | |
JPS58172565A (en) | Method and device for measuring state of charge of electrochemical generator under operation | |
US4774457A (en) | Electric power measuring devices | |
RU2258952C2 (en) | Digital identifier of accumulators charge parameters | |
Zhu et al. | Online state of charge EKF estimation for LiFePO 4 battery management systems | |
PL287106A1 (en) | Measuring system for obtaining an output signal being a function of a parameter measured, method of obtaining such output signal, voltage to digital signal coverter for obtaining digital representation of input voltage signals and strain gauge type transducer | |
Chaoui et al. | Adaptive state of charge (SOC) estimation for batteries with parametric uncertainties | |
Kumar et al. | Estimation of state of charge and terminal voltage of li-ion battery using extended kalman filter | |
Chandratre et al. | Battery management system for E-bike: A novel approach to measure crucial battery parameters for a VRLA battery | |
CN112698225B (en) | Battery capacity tracking method and device and electronic equipment | |
JP2004245673A (en) | Method and device for predicting residual capacity of storage capacitor, and storage capacitor pack | |
KR100191917B1 (en) | The detecting method of battery charging amount for electric-automobile using neural-network | |
CN102981123A (en) | Estimation system and estimation method of power battery surplus capacity | |
Mischie et al. | A new and improved model of a lead acid battery | |
Xu et al. | Improved EKF for SOC of the storage battery | |
JPH0142390B2 (en) | ||
SU1479886A1 (en) | Method and apparatus for determining active and reactive power | |
JPS62175678A (en) | Charging state detector for battery |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080622 |