ЭКОНОМИЧНЫЙ ТЕСТЕР АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Тестер аккумуляторной батареи для оценки внутренних характеристик аккумуляторной батареи, содержащий:
a) по меньшей мере один датчик для измерения напряжения и тока;
b) блок аккумулирования энергии, предназначенный для временного хранения электроэнергии из аккумуляторной батареи;
c) двунаправленный преобразователь мощности для обеспечения передачи энергии между аккумуляторной батареей и блоком аккумулирования энергии;
d) контроллер для управления двунаправленным преобразователем мощности, причем контроллер содержит:
i) процессор, машиночитаемый носитель информации и инструкции, хранящиеся на указанном машиночитаемом носителе информации, которые при исполнении процессором приводят к выполнению процессором по меньшей мере одного способа проверки аккумуляторной батареи, причем указанный по меньшей мере один способ проверки аккумуляторной батареи включает передачу энергии из аккумуляторной батареи в блок аккумулирования энергии и передачу энергии из блока аккумулирования энергии в аккумуляторную батарею с использованием двунаправленного преобразователя мощности.
2. Тестер аккумуляторной батареи по п. 1, дополнительно содержащий пользовательский интерфейс на дисплее, причем пользовательский интерфейс содержит средство управления для выбора указанного по меньшей мере одного способа проверки аккумуляторной батареи.
3. Тестер аккумуляторной батареи по п. 2, в котором указанный по меньшей мере один способ проверки аккумуляторной батареи включает проведение проверки с импульсом сильного тока, причем указанная проверка с импульсом сильного тока включает отбор сильного тока из аккумуляторной батареи в блок аккумулирования энергии в течение короткого периода времени, возврат энергии из блока аккумулирования энергии в аккумуляторную батарею и измерение изменений напряжения и тока с помощью указанного по меньшей мере одного датчика.
Terminal
cutoff
Terminal
cutoff
temp-correct
Terminal
temp-correct
Terminal
temp-correct
4. Тестер аккумуляторной батареи по п. 3, в котором определяемыми характеристиками аккумуляторной батареи являются внутреннее сопротивление аккумуляторной батареи, ток холодного пуска (CCA) и состояние заряда (SOC), причем внутреннее сопротивление аккумуляторной батареи определяется путем оценки , где - изменение напряжения при изменении тока, измеренные при проверке с импульсом сильного тока; CCA определяется путем оценки , где V - напряжение на выводах, V - предельное напряжение разрядки, и f(V-V) - функция разности между напряжением на выводах и предельным напряжением разрядки от скорректированной температуры; при этом SOC определяется путем следующей оценки: SOC=f(V), где f(V) - функция напряжения на выводах от скорректированной температуры.
5. Тестер аккумуляторной батареи по п. 3, в котором указанный по меньшей мере один способ проверки аккумуляторной батареи дополнительно включает проведение проверки с возбуждением при переключении, при этом указанная проверка с возбуждением при переключении включает передачу энергии из аккумуляторной батареи в блок аккумулирования энергии и передачу энергии из блока аккумулирования энергии в аккумуляторную батарею с фиксированной частотой, и измерение напряжения и тока с помощью по меньшей мере одного датчика.
6. Тестер аккумуляторной батареи по п. 5, дополнительно содержащий определение внутренних характеристик аккумуляторной батареи с использованием рекурсивного алгоритма для повышения точности электрической модели аккумуляторной батареи, причем рекурсивный алгоритм содержит:
a) инициирование набора частиц, представляющих напряжение и ток аккумуляторной батареи, причем каждая частица имеет скорость и позицию;
b) обновление набора частиц для ряда итераций, причем обновление набора частиц включает в себя:
i) определение значения погрешности для каждой частицы с использованием функции погрешности, причем функция погрешности измеряет разность между фактическими вольт-амперными характеристиками аккумуляторной батареи и электрической моделью с расчетными внутренними параметрами для периода времени, при этом частица с самым низким значением погрешности считается лучшей частицей из набора частиц, и частица с самым высоким значением погрешности считается худшей частицей из набора частиц;
ii. создание замещающей частицы путем генерации и внесения возмущения в указанную лучшую частицу;
iii. оценку значения погрешности указанной замещающей частицы с использованием функции погрешности;
iv. замену указанной лучшей частицы в наборе частиц на замещающую частицу, если замещающая частица имеет более низкое значение погрешности, чем лучшая частица, или же замену указанной худшей частицы в наборе частиц на замещающую частицу; и
v. обновление скорости и позиции каждой частицы в наборе частиц; и
c) определение состояния заряда, тока холодного пуска и внутреннего сопротивления электрической модели аккумуляторной батареи на основе указанного набора частиц.
7. Тестер аккумуляторной батареи по п. 6, в котором определение значения погрешности для каждой частицы определяется путем оценки функции ,
T
b,act
b,act
b,m
act
b,act
где ε - функция разности между фактическими вольт-амперными характеристиками аккумуляторной батареи и электрической моделью с расчетными внутренними параметрами для периода времени T; v(t) - фактическое напряжение аккумуляторной батареи, измеренное в момент времени t; i(t) - фактический ток аккумуляторной батареи, измеренный в момент времени t; v[t,P,i(t)] - напряжение аккумуляторной батареи в момент времени t, вычисленный с использованием электрической модели с набором P параметров при фактическом токе аккумуляторной батареи i(t).
0
b
8. Тестер аккумуляторной батареи по п. 7, в котором состояние заряда (SOC) в момент времени t определяется путем оценки , где SOC(0) - состояние заряда в начале периода, Q - емкость полностью заряженной аккумуляторной батареи, i(θ) - ток аккумуляторной батареи в момент времени θ.
9. Способ проверки аккумуляторных батарей для определения внутренних характеристик, характеризующийся тем, что в схеме, содержащей контроллер, двунаправленный преобразователь мощности, блок аккумулирования энергии и по меньшей мере один датчик:
a) выполняют способ проверки аккумуляторной батареи, включающий:
i) регистрацию напряжения и тока аккумуляторной батареи;
ii) управление контроллером для передачи энергии из аккумуляторной батареи в блок аккумулирования энергии с использованием двунаправленного преобразователя мощности;
iii) управление контроллером для передачи энергии из блока аккумулирования энергии в аккумуляторную батарею с использованием двунаправленного преобразователя мощности; и
iv) измерение напряжения и тока в схеме с использованием по меньшей мере одного датчика; и
b) определяют внутренние характеристики аккумуляторной батареи на основе измеренных напряжения и тока указанной схемы.
10. Способ проверки аккумуляторных батарей по п. 9, в котором дополнительно обеспечивают наличие пользовательского интерфейса на дисплее, причем для выполнения проверки аккумуляторной батареи пользовательский интерфейс обеспечивает возможность выбора способа проверки аккумуляторной.
11. Способ проверки аккумуляторных батарей по п. 10, в котором указанный выбор способов проверки аккумуляторной батареи содержит первый способ проверки аккумуляторной батареи для моделирования импульса сильного тока, при этом в течение короткого периода времени выполняют этап управления контроллером для передачи энергии из аккумуляторной батареи в блок аккумулирования энергии с использованием двунаправленного преобразователя мощности.
Terminal
cutoff
Terminal
cutoff
temp-correct
Terminal
temp-correct
Terminal
temp-correct
12. Способ проверки аккумуляторных батарей по п. 11, в котором указанные внутренние характеристики содержат внутреннее сопротивление аккумуляторной батареи, ток холодного пуска (CCA) и состояние заряда (SOC), причем внутреннее сопротивление аккумуляторной батареи определяют путем оценки , где - изменение напряжения при изменении тока, измеренные при проверке с импульсом сильного тока; CCA определяют путем оценки , где V, -напряжение на выводах, V - предельное напряжение разрядки, и f(V-V) - функция разности между напряжением на выводах и предельным напряжением разрядки от скорректированной температуры; при этом SOC определяют путем следующей оценки: SOC=f(V), где f(V) - функция напряжения на выводах от скорректированной температуры.
13. Способ проверки аккумуляторных батарей по п. 11, в котором указанный выбор способов проверки аккумуляторной батареи содержит второй способ проверки аккумуляторной батареи, чтобы воспроизводить возбуждение при переключении, при этом этапы управления контроллером для передачи энергии из аккумуляторной батареи в блок аккумулирования энергии и из блока аккумулирования энергии в аккумуляторную батарею выполняют с фиксированной частотой.
14. Способ проверки аккумуляторных батарей по п. 13, в котором при определении внутренних характеристик аккумуляторной батареи используют рекурсивный алгоритм для повышения точности электрической модели аккумуляторной батареи, причем рекурсивный алгоритм содержит:
a) инициирование набора частиц, представляющих напряжение и ток аккумуляторной батареи, причем каждая частица имеет скорость и позицию;
b) обновление указанного набора частиц для ряда итераций, причем обновление набора частиц содержит:
i) определение значения погрешности для каждой частицы с использованием функции погрешности, причем функция погрешности измеряет разность между фактическими вольт-амперными характеристиками аккумуляторной батареи и электрической моделью с расчетными внутренними параметрами для периода времени, при этом частица с самым низким значением погрешности считается лучшей частицей из набора частиц, и частица с самым высоким значением погрешности считается худшей частицей из набора частиц;
ii) создание заменяющей частицы путем генерации и внесения возмущения в указанную лучшую частицу;
iii) оценку значения погрешности заменяющей частицы с использованием функции погрешности;
iv) замену указанной лучшей частицы в указанном наборе частиц на заменяющую частицу, если заменяющая частица имеет более низкое значение погрешности, чем лучшая частица, или же замену худшей частицы в наборе частиц на заменяющую частицу; и
v) обновление скорости и позиции каждой частицы в указанном наборе частиц; и
c) определение состояния заряда, тока холодного пуска и внутреннего сопротивления электрической модели аккумуляторной батареи на основе указанного набора частиц.
Т
b,act
b,act
b,m
act
b,act
15. Способ проверки аккумуляторных батарей по п. 14, в котором значения погрешности каждой частицы определяют путем оценки функции , где ε - функция разности между фактическими вольт-амперными характеристиками аккумуляторной батареи и электрической моделью с расчетными внутренними параметрами для периода времени T; v(t) - фактическое напряжение аккумуляторной батареи, измеренное в момент времени t; i(t) - фактический ток аккумуляторной батареи, измеренный в момент времени t; v[t,P,i(t)] - напряжение аккумуляторной батареи в момент времени t, вычисленный с использованием электрической модели с набором P параметров при фактическом токе аккумуляторной батареи i(t).
0
b
16. Способ проверки аккумуляторных батарей по п. 15, в котором состояние заряда (SOC) в момент времени t определяют путем оценки , где SOC (0) - состояние заряда в начале периода, Q - емкость полностью заряженной аккумуляторной батареи, и i(θ) - ток аккумуляторной батареи в момент времени θ.
17. Тестер аккумуляторных батарей для оценки внутренних характеристик аккумуляторной батареи, содержащий:
a) по меньшей мере один датчик для измерения напряжения и тока;
b) блок аккумулирования энергии, предназначенный для временного хранения электроэнергии из аккумуляторной батареи;
c) двунаправленный преобразователь мощности, предназначенный для обеспечения возможности передачи энергии между аккумуляторной батареей и блоком аккумулирования энергии;
d) контроллер для управления двунаправленным преобразователем мощности, причем контроллер содержит процессор, машиночитаемый носитель информации и инструкции, хранящиеся на машиночитаемом носителе информации, которые при их исполнении процессором приводят к выполнению процессором способа проверки аккумуляторной батареи, причем способ проверки аккумуляторной батареи включает передачу энергии из аккумуляторной батареи в указанный блок аккумулирования энергии и передачу энергии из блока аккумулирования энергии в аккумуляторную батарею с использованием двунаправленного преобразователя мощности; и
e) дисплей, причем пользовательский интерфейс на указанном дисплее обеспечивает возможность выбора способа проверки аккумуляторной батареи;
f) причем способ проверки аккумуляторной батареи выбирается из первого режима проверки, предназначенного для быстрой оценки аккумуляторной батареи, или второго режима проверки, предназначенного для точной оценки аккумуляторной батареи, при этом первый режим проверки содержит проверку с импульсом сильного тока, и второй режим проверки содержит проверку с импульсом сильного тока и проверку с возбуждением при переключении;
g) указанная проверка с импульсом сильного тока включает в себя отбор сильного тока из аккумуляторной батареи в блок аккумулирования энергии в течение короткого периода времени, возврат энергии из блока аккумулирования энергии в аккумуляторную батарею и измерение изменений напряжения и тока с использованием указанного по меньшей мере одного датчика;
h) указанная проверка с возбуждением при переключении включает в себя передачу энергии из аккумуляторной батареи в блок аккумулирования энергии и передачу энергии из блока аккумулирования энергии в аккумуляторную батарею с фиксированной частотой, и измерение напряжения и тока с использованием указанного по меньшей мере одного датчика;
Terminal
cutoff
Terminal
cutoff
temp-correct
Terminal
temp-correct
Terminal
temp-correct
i) в указанном первом режиме проверки определяется внутреннее сопротивление аккумуляторной батареи, ток холодного пуска (CCA) и состояние заряда (SOC), причем внутреннее сопротивление определяется путем оценки , где - изменение напряжения при изменении тока, измеренные при испытании с импульсом сильного тока; CCA определяется путем оценки , где V - напряжение на выводах, V - предельное напряжение разрядки, и f(V-V) - функция разности между напряжением на выводах и предельным напряжением разрядки от скорректированной температуры; при этом SOC определяется путем следующей оценки: SOC=f(V), где f(V) - функция напряжения на выводах от скорректированной температуры.
j) во втором режиме проверки определяются внутренние характеристики аккумуляторной батареи с использованием рекурсивного алгоритма, для повышения точности электрической модели аккумуляторной батареи, при этом рекурсивный алгоритм включает:
i) инициирование набора частиц, представляющих напряжение и ток аккумуляторной батареи, причем каждая частица имеет скорость и позицию;
ii) обновление указанного набора частиц для ряда итераций, при этом обновление набора частиц включает:
Т
b,act
b,act
b,m
act
b,act
1. определение значения погрешности для каждой частицы с использованием функции погрешности, причем функция погрешности измеряет разность между фактическими вольт-амперными характеристиками аккумуляторной батареи и электрической моделью с расчетными внутренними параметрами для периода времени, при этом частица с самым низким значением погрешности считается лучшей частицей из набора частиц, и частица с самым высоким значением погрешности считается худшей частицей из набора частиц; значение погрешности для каждой частицы определяется путем оценки функции , где ε, - функция разности между фактическими вольт-амперными характеристиками аккумуляторной батареи и электрической моделью с расчетными внутренними параметрами для периода времени T, v(t) - фактическое напряжение аккумуляторной батареи, измеренное в момент времени t, i(t) - фактический ток аккумуляторной батареи, измеренный в момент времени t, v[t,P,i(t)] - напряжение аккумуляторной батареи в момент времени t, вычисленный с использованием электрической модели с набором P параметров при фактическом токе аккумуляторной батареи i(t);
2. создание заменяющей частицы путем генерации и внесения возмущения в указанную лучшую частицу;
3. оценку значения погрешности для заменяющей частицы с использованием функции погрешности;
4. замену указанной лучшей частицы в указанном наборе частиц на заменяющую частицу, если заменяющая частица имеет более низкое значение погрешности, чем указанная лучшая частица, или же замену указанной худшей частицы в наборе частиц на заменяющую частицу; и
5. обновление скорости и позиции каждой частицы в наборе частиц; и
iii. определение состояния заряда, тока холодного пуска и внутреннего сопротивления для электрической модели аккумуляторной батареи на основе указанного набора частиц, в результате чего указанные состояние заряда, ток холодного пуска и внутреннее сопротивление являются индикатором состояния аккумуляторной батареи.
18. Тестер аккумуляторных батарей по п. 17, который установлен в автомобиле для выполнения анализа автомобильной аккумуляторной батареи.
19. Тестер аккумуляторных батарей по п. 17, который является автономным устройством, выполненным с возможностью подключения к отдельной аккумуляторной батарее и отображения результатов проверки отдельной аккумуляторной батареи.
20. Тестер аккумуляторных батарей по п. 17, который дополнительно содержит источник питания, в результате чего источник питания подает энергию в тестер аккумуляторных батарей для того, чтобы проверить сильно разряженную батарею.