Implimentazzjoni effiċjenti ta 'monitoraġġ f'ħin reali u tbassir tas-SOC għal pakketti ta' batteriji tal-jone tal-litju

Astratt

Dan l-istudju jidħol fil-monitoraġġ tal-istatus tal-iċċarġjar tal-batteriji tal-jone tal-litju, li huwa kruċjali għas-sikurezza u l-effiċjenza tal-ġestjoni tal-enerġija tal-batterija f'applikazzjonijiet inkorporati. Il-fehim preċiż tal-istatus tal-iċċarġjar tal-batteriji huwa ta 'sinifikat deċiżiv biex jiġi żgurat l-użu u l-prestazzjoni siguri tagħhom. It-tim ta 'riċerka żviluppa u implimenta algoritmu ta' osservatur ibbażat fuq filtru Kalman, li ġie skjerat fuq Spartan 6 FPGA. L-algoritmu jista 'jistma b'mod preċiż l-istat tal-iċċarġjar tal-batterija, anki jekk ikun hemm devjazzjoni bejn il-valur stmat inizjali u l-istat attwali. Dan l-artikolu jenfasizza b'mod partikolari l-vantaġġi tal-FPGA fil-kompjuters veloċi, li jippermetti lill-FPGA jservi bħala komponent slave effiċjenti f'sistemi ta 'ġestjoni tal-batteriji (BMS), li jimmonitorja l-istatus tal-iċċarġjar ta' numru kbir ta 'batteriji bi prezz aktar baxx. L-implimentazzjoni ta 'dan l-osservatur fuq FPGA bi prezz baxx hija ta' sinifikat kbir biex titnaqqas l-ispiża tas-sistemi ta 'ġestjoni tal-batteriji f'applikazzjonijiet bħal vetturi elettriċi. Barra minn hekk, il-mudell tal-osservatur ġie vvalidat għall-effettività tiegħu permezz ta 'simulazzjoni rigoruża u ttestjar f'ħin reali. Dan l-istudju jipproponi metodu effettiv biex jiġi stmat b'mod preċiż l-istatus tal-iċċarġjar tal-batteriji tal-jone tal-litju, li jipprovdi appoġġ qawwi għall-ġestjoni effettiva tal-enerġija tal-batterija f'diversi applikazzjonijiet.

1. Introduzzjoni

L-importanza tal-ġestjoni tal-enerġija u l-istima tas-SOC:Il-ġestjoni tal-enerġija hija kruċjali f'applikazzjonijiet inkorporati, speċjalment apparat li jaħdem bil-batterija, peress li taffettwa l-ħajja tal-batterija u l-prestazzjoni ġenerali tas-sistema. Il-batteriji tal-jone tal-litju jintużaw ħafna minħabba d-densità għolja ta 'enerġija tagħhom, ir-rata baxxa ta' skarikar tagħhom stess, u l-ħajja taċ-ċiklu twil. Biex tkun żgurata s-sigurtà u l-effiċjenza tas-sistema tal-provvista tal-enerġija tal-batterija, stima preċiża tas-SOC hija essenzjali. Stima mhux preċiża tista 'twassal għal iċċarġjar żejjed, skariku żejjed, u falliment prematur tal-batterija. Madankollu, il-karatteristiċi mhux lineari u li jvarjaw fil-ħin tal-batteriji tal-jone tal-litju jagħmlu l-istima SOC pjuttost ta 'sfida, għalhekk ġew proposti diversi metodi ta' stima, inklużi approċċi bbażati fuq mudelli u mmexxija mid-dejta.

Sistema ta 'Ġestjoni tal-Batterija u Metodu ta' Stima SOC

Is-Sistema ta 'Ġestjoni tal-Batterija (BMS) hija komponent importanti ta' pakkett ta 'batteriji, li jimmonitorja l-istatus tal-batterija u jikkontrolla l-proċess tal-iċċarġjar u l-ħatt. Stima preċiża tas-SOC hija waħda mill-funzjonijiet ewlenin tagħha, li tgħin biex tottimizza l-użu tal-batterija, tevita l-iċċarġjar żejjed u l-iskarigu żejjed. L-algoritmu jeħtieġ li jilħaq preċiżjoni għolja, robustezza għal żbalji tas-sensuri ta 'preċiżjoni baxxa u stima ħażina tal-parametri tal-batterija, u rekwiżiti ta' enerġija komputazzjonali baxxa. It-tekniki tal-immudellar u l-istima għall-kisba ta 'stima SOC preċiża jinkludu elettrokimika, ċirkwiti ekwivalenti, u metodi mmexxija mid-dejta. Il-mudelli elettrokimiċi huma preċiżi iżda għaljin bil-komputazzjoni u jeħtieġu għarfien speċjalizzat, filwaqt li metodi bbażati fuq osservaturi huma relattivament sempliċi u għandhom preċiżjoni tajba.

Il-metodi ta' stima tas-SOC huma maqsuma f'żewġ kategoriji:stima f'ċirku miftuħ u f'ċirku magħluq. Metodi ta 'ċirku miftuħ bħall-għadd ta' Coulomb huma sempliċi iżda jeħtieġu għarfien SOC inizjali, dinamika bil-mod, u affidabilità fqira, filwaqt li metodi ta 'vultaġġ ta' ċirkwit miftuħ huma preċiżi iżda jeħtieġu li l-batterija titħalla inattiva għal żmien twil. Il-metodi ta' ċirku magħluq prinċipalment jinkludu Mudell Predictive Control (MPC) u l-metodi relatati tiegħu (bħal Extended Kalman Filter (EKF), Dual Extended Kalman Filter (DEKF), Adaptive Extended Kalman Filter (AEKF), Adaptive Hybrid Algorithm (AMA), Osservatur tal-Istat, Osservatur tal-Istat Estiż Ġeneralizzat (GESO), Metodu tal-Loġika Fuzzy, u Netwerk Newrali), kif ukoll bħala metodi bħal filtru H-infinity, Sliding Mode Observer (SMO), metodi bbażati fuq Particle Filter (PF), u varjanti ta’ Kalman Filter (bħal Unscented Kalman Filter (UKF) u Sigma Point Kalman Filter (SPKF)).

L-applikazzjoni ta 'EKF u FPGA fl-istima SOC:Hemm diversi metodi għall-istima tas-SOC onlajn, u l-osservaturi tal-istat (speċjalment EKF) huma popolari minħabba r-robustezza tagħhom. Fil-ġestjoni tal-batterija, l-algoritmu rikorsiv EKF jista 'jgħaqqad mudelli ta' batterija u data ta 'kejl biex jistma SOC. Madankollu, l-implimentazzjoni ta 'algoritmi kumplessi b'mikrokontrolluri hija għalja u tista' ma tkunx adattata għal sistemi ta 'batteriji multipli. L-ispejjeż tal-BMS (inkluż il-monitoraġġ u l-ibbilanċjar) jistgħu jilħqu 30% tal-prezzijiet tal-pakketti tal-batteriji. Għalhekk, dan l-istudju jiffoka fuq il-kalkolu mgħaġġel ta 'l-algoritmu ta' stima SOC għal batteriji ta 'vetturi elettriċi b'batteriji multipli f'serje li jużaw arrays ta' gate programmabbli fuq il-post (FPGAs). L-FPGAs ġew ippruvati li huma effiċjenti fil-qasam industrijali. L-għan ta 'dan l-istudju huwa li jimplimenta osservatur ibbażat fuq algoritmu EKF fuq Spartan 6 FPGA bi prezz baxx u effiċjenti, li jista' jikkoreġi stima inizjali mhux preċiża ta 'SOC. Il-ħin ta 'osservazzjoni veloċi jista' jikseb osservazzjoni simultanja ta 'batteriji multipli bl-istess FPGA, u jnaqqas l-ispiża tal-BMS ta' vetturi elettriċi jew sistemi SOC ta 'batteriji oħra li jeħtieġ li jiġu mmonitorjati. Il-kapitoli sussegwenti tad-dokument se jintroduċu l-mudell tal-batterija tal-jone tal-litju, disinn tal-osservatur, implimentazzjoni fuq FPGA, simulazzjoni fl-ambjent Xilinx, riżultati sperimentali, konklużjonijiet ta 'riċerka u xogħol futur f'sekwenza.

2. Osservatur tal-istat tal-iċċarġjar

Mudell tal-batterija

Hemm diversi metodi ta 'mudellar biex jirrappreżentaw b'mod preċiż l-imġiba dinamika taċ-ċelloli elettrokimiċi. Għalkemm il-mudelli elettrokimiċi jistgħu jgħinu biex ibassru l-prestazzjoni tal-batterija u jifhmu l-mekkaniżmi tat-tixjiħ, jeħtieġu kundizzjonijiet inizjali u ta 'konfini tal-batterija, u huma komputament kumplessi u mhumiex adattati għal applikazzjonijiet f'ħin reali. Għalhekk ġie żviluppat mudell simplifikat ibbażat fuq ċirkwit ekwivalenti (KEE), li huwa adattat għal professjonisti mhux elettrokimiċi u faċli biex jiġi applikat f'ħin reali. Madankollu, il-fenomeni elettrokimiċi jeħtieġ li jiġu kkunsidrati fil-livell tal-batterija biex jissimplifikaw ir-rikonoxximent tal-mudell.

Il-mudell tal-KEE użat f'dan l-istudju jinkludi sors ta 'vultaġġ ta' ċirkwit miftuħ (OCV), reżistenza R Ω li tirrappreżenta fenomeni ta 'frekwenza għolja bħal reżistenza għall-elettrolit u konnessjoni, kif ukoll reżistenza dinamika ta' trasferiment ta 'ċarġ, u ċirkwit parallel R1C1 li jissimula frekwenza baxxa fenomeni ta' diffużjoni. Biex jissimplifika l-kalkoli f'ħin reali, jintuża ċirkwit RC wieħed biex jissimula fenomeni ta' diffużjoni b'perjodu ta 'kampjunar ta' Te=0.1 sekondi, li jista 'jiġi injorat meta mqabbel mal-perjodu ta' kampjunar minħabba t-trasferiment dinamiku ta 'ċarġ (madwar 10ms ). L-ekwazzjoni tal-istat tal-mudell tal-batterija hija estiża għal SOC kif muri fil-formula 1:

(Fejn Qnom hija l-kapaċità nominali, V1 huwa l-vultaġġ madwar iċ-ċirkwit R1C1, SOC huwa l-istat ta 'ċarġ, Ubat huwa l-vultaġġ terminali tal-batterija), il-mudell tal-batterija tal-istat diskret huwa estiż għal SOC kif muri fil-formula 2:

SOC osservatur ibbażat fuq filtru Kalman

SOC ma jistax jitkejjel direttament, u Extended Kalman Filter (EKF) huwa komunement użat biex issolvi din il-problema. Jeħtieġ mudell preċiż tal-batterija u l-abbiltà li jiġi stmat SOC f'ċerta medda ta 'storbju. EKF jinizjalizza u jbassar varjabbli tal-istat f'ħin speċifiku ta 'kampjunar Te, bl-użu ta' ekwazzjoni tal-istat tal-mudell tal-batterija (Formula 1) li tinkludi SOC għat-tbassir. Il-prestazzjoni tal-osservatur tiddependi fuq il-kunfidenza fil-kejl u l-mudell, b'kont meħud tal-inċertezza tal-mudell wk u l-inċertezza tal-kejl tal-vultaġġ vk (Formula 3):

Jekk wieħed jassumi li huma ħsejjes abjad, ħsejjes Gaussian, u għandhom medja ta 'żero, huma inklużi fil-matriċi ta' kovarjanza Q u R tal-istorbju tal-istat u tal-kejl, rispettivament.

Minħabba n-nuqqas ta' linearità tal-estensjoni tal-mudell tal-batterija għal SOC (billi OCV huwa relatat mas-SOC), huwa meħtieġ li tiġi linearizzata billi tiġi kkalkulata l-matriċi Jacobian f'kull ħin ta' kampjunar (Formula 4):

Linearizza u kkalkula l-qligħ ta' Kalman (Formula 5):

Aġġorna l-matriċi tal-kovarjanza (Formula 6):

Fl-aħħarnett, uża l-aħjar korrezzjoni tal-qligħ biex tbassar il-vettur tal-istat (Formula 7):

Il-parametri EKF huma miġbura fil-qosor fit-tabella hawn taħt.

3. Implimentazzjoni FPGA

Disinn ta 'arkitettura FPGA:FPGA jikkonsisti f'riżorsi ta 'proċessar (bħal memorja, loġika, u reġistri, miġbura f'tipi differenti ta' blokki loġiċi) u riżorsi ta 'interkonnessjoni programmabbli. Waqt l-ipprogrammar, huwa meħtieġ li jiġu speċifikati l-funzjonijiet tal-blokki loġiċi u jiġi organizzat in-netwerk ta 'interkonnessjoni. Dan l-istudju jiffoka fuq arkitettura ta 'ċirkwit programmabbli matriċi, li l-blokki loġiċi tagħha huma fi struttura rettangolari regolari u huma konnessi ma' netwerk ta 'routing (li jikkonsisti minn kanali orizzontali u vertikali) permezz ta' punti ta 'interkonnessjoni programmabbli. FPGA huwa magħmul minn batteriji bażiċi ddisinjati minn qabel u interkonnessjonijiet, u l-utenti jistgħu jipprogrammaw u jibnu arkitetturi speċifiċi ta 'hardware li jissodisfaw ir-rekwiżiti tal-applikazzjoni. Tesibixxi kapaċitajiet ta 'proċessar ta' throughput għoli u latenza baxxa fil-qasam industrijali, u l-flessibbiltà tagħha tista 'ttejjeb il-prestazzjoni, tnaqqas l-ispejjeż, u jkollha skalabbiltà. L-użu ta 'FPGA għal kompjuters paralleli konfigurabbli jnaqqas il-ħin ta' eżekuzzjoni tal-algoritmu, iżda l-ipprogrammar jeħtieġ ottimizzazzjoni tal-proprjetajiet fiżiċi, inkluża l-prestazzjoni tal-ħin/żona tal-algoritmu u l-għażla tal-bit tal-format tad-dejta, filwaqt li żżomm l-eżattezza bażika tal-osservatur.

Tagħmir u Software:Dan l-istudju għandu l-għan li jimplimenta Extended Kalman Filter (EKF) għall-istima tal-Istat ta' Ċarġ (SOC) ta' pakkett ta' batteriji f'sistema f'ħin reali, bl-użu tal-pjattaforma tal-ħardwer MicroAutoBox II (MABXII) ta' dSPACE, li hija affidabbli u robusta għad-disinn tal-prototip. u l-ittestjar fl-industrija tal-karozzi. Xilinx Spartan-6 FPGA (XC6SLX150) inkorporat tiegħu għandu prestazzjoni għolja u konsum baxx ta 'enerġija (l-ispeċifikazzjonijiet ewlenin huma murija fit-Tabella 2), li jagħmilha adattata għal din l-applikazzjoni. L-osservatur SOC huwa implimentat fuq dan l-FPGA u jittestja s-SOC ta 'batteriji individwali f'pakkett ta' batteriji li jikkonsisti f'5 batteriji tal-jone tal-litju konnessi f'serje (parametri tal-pakkett tal-batterija: vultaġġ nominali totali ta '18V, vultaġġ nominali ta' batterija waħda ta '3.6V, kapaċità ġenerali ta '2.5Ah, bl-użu ta' batterija tal-jone tal-litju Samsung 25R 18650, elettrodu pożittiv huwa taħlita ta 'NCA u NMC kimiċi, elettrodu negattiv huwa grafita, il-parametri tal-mudell tal-batterija huma identifikati minn teknoloġija ta 'titrazzjoni intermittenti kurrenti kostanti GITT, kif muri fil-Figura 4). Jekk wieħed jassumi temperatura tal-batterija ta '25 grad C u parametri kostanti, l-algoritmu EKF huwa żviluppat bl-użu ta' blokki Simulink (kif muri fil-Figura 5) u ottimizzat għall-prestazzjoni u l-użu tar-riżorsi permezz ta 'pipeline, multiplexing/tiwi tad-diviżjoni tal-ħin, u preċiżjoni personalizzata.

Teknoloġija tal-multiplexing tad-diviżjoni tal-ħin:Il-pakkett tal-batterija li qed jiġi studjat fih 5 batteriji tal-jone tal-litju konnessi f'serje, u hemm żewġ metodi għall-istima tas-SOC ta 'kull batterija. Wieħed huwa li jiżviluppa disinn b'ħames mudelli ta 'batteriji, iżda minħabba rekwiżiti ta' riżorsi għoljin, mhuwiex adattat għal applikazzjonijiet f'ħin reali u jeħtieġ FPGA aktar għaljin u rikki fir-riżorsi. It-tieni metodu huwa bbażat fuq multiplexing tad-diviżjoni tal-ħin (ara l-Figura 6), b'kull ħin ta' kampjunar Te '=0.02 sekondi. Wara li l-kurrent tal-pakkett tal-batterija u l-vultaġġ tal-batterija jiġu diġitizzati mill-bord MicroAutoBox DSP ADC, il-magna tal-istat tibgħat id-dejta lill-FPGA biex tesegwixxi l-algoritmu EKF. Wara li jitlesta l-algoritmu, is-SOC stmat u kkoreġut, il-matriċi tal-kovarjanza tal-iżball, u l-vultaġġ tad-diffużjoni jintbagħtu lura lid-DSP. Sforzi sussegwenti se jiffokaw fuq il-verifika tal-osservatur permezz tas-simulazzjoni, li hija kruċjali biex jiġu żgurati l-eżattezza u l-effettività tal-osservatur qabel l-iskjerament fuq l-FPGA.

4. Il-verifika ta' l-osservaturi ta' Xilinx

Proċess ta' verifika:L-algoritmu huwa vvalidat bl-użu ta 'librerija tal-ġeneratur tas-sistema ddisinjata speċifikament għall-ipprogrammar FPGA. Din il-librerija tippermetti l-ipprogrammar FPGA bl-użu ta 'blokki Simulink, u l-ipproċessar tad-dejta jista' jsir fil-modalità b'punt li jvarja jew f'punt fiss. Aktar ma tkun għolja l-eżattezza, iktar ikunu r-rekwiżiti tar-riżorsi tal-FPGA. Biex jibbilanċja l-eżattezza tar-riżultati u l-użu tar-riżorsi, dan l-istudju għażel rappreżentazzjoni ffirmata fil-modalità ta’ punt fiss, speċifikament il-format Waħħal32_16 (15-il bit għall-parti sħiħa, 16-il bit għall-parti deċimali, u 1 bit għas-sinjal) . Il-vantaġġ ewlieni tal-użu ta 'din il-librerija Xilinx huwa l-faċilità ta' implimentazzjoni tagħha fuq FPGA, mingħajr il-ħtieġa ta 'programmazzjoni VHDL kumplessa.

Evalwazzjoni tal-prestazzjoni u riżultati

Il-prestazzjoni tal-osservatur ibbażata fuq EKF hija evalwata permezz tal-kurva kurrenti tal-kurrent ta 'skarika 1C (2.5A). Is-SOC attwali huwa inizjalizzat għal 100%, u l-valur SOC stmat inizjali SOC-0 huwa ssettjat għal 0% (SOC-0 huwa parametru aġġustabbli li jista' jikseb firxa wiesgħa ta' inizjalizzazzjoni SOC stmata). Il-valur ta' referenza tas-SOC jinkiseb minn miter tal-coulomb inizjalizzat bis-SOC inizjali korretti u l-kapaċità nominali. Poġġi l-istimatur iddisinjat taħt il-kurva tal-kurrent tal-iskarika tal-pass tal-kurrent 1C għall-verifika.

Ir-riżultati juru li għalkemm il-valur inizjali stmat huwa differenti mill-valur inizjali attwali tas-SOC, is-SOC stmat xorta jikkonverġi lejn is-SOC attwali tal-batterija, li jindika li l-osservatur EKF jista 'jikkoreġi stima fqira ta' SOC u jagħmel is-SOC stmat jikkonverġi lejn l-istima attwali. valur. Madankollu, ir-rappreżentazzjoni b'punt fiss użata fl-implimentazzjoni tillimita n-numru ta 'bits użati, li jwasslu għal żbalji ta' stima, u żbalji jistgħu jakkumulaw matul il-proċess ta 'integrazzjoni attwali meta tbassar varjabbli tal-istat, li tirriżulta f'firxa kbira ta' żbalji bejn il-valuri stmati u attwali . Madankollu, sakemm l-iżball assolut ikun inqas minn 5%, il-filtru jitqies effettiv u jista 'jistma b'mod preċiż il-varjabbli tal-istat.

5. Ir-riżultati tal-implimentazzjoni tal-FPGA f'ħin reali

Verifika f'ħin reali (bl-użu ta' data rreġistrata minn qabel):Qabel l-ittestjar attwali tal-batterija, issimula l-ittestjar bl-użu ta 'dejta tal-kurrent/vultaġġ irreġistrata minn qabel tal-batterija. Ir-riżultati tat-test juru li l-osservatur għandu prestazzjoni tajba f'ħin reali. Il-kurva tal-kurrent tiġi skarikata b'pass kurrenti 1C (2.5A), u s-SOC jiġi inizjalizzat għal 0%. Il-valur ta' referenza SOC jinkiseb b'miter ta' coulomb inizjalizzat b'mod korrett. Meta mqabbel mar-riżultati ta 'simulazzjoni ta' Xilinx, il-prestazzjoni tal-osservatur hija simili fiż-żewġ każijiet, u l-filtru Kalman implimentat fuq FPGA inaqqas b'suċċess l-iżball bejn il-vultaġġ imkejjel u l-vultaġġ stmat, u jagħmel is-SOC stmat jikkonverġu għal valur preċiż li ma jistax jitkejlu direttament.

Osservatur tal-verifika sperimentali

Ittestjar tal-batterija waħda:Wara verifika f'ħin reali bl-użu ta 'dejta rreġistrata minn qabel, isir aktar ittestjar waqt il-ħruġ attwali tal-batterija. Bl-użu tal-pjattaforma tal-ittestjar murija fil-figura, mexxi l-osservatur waqt li tarmi l-batterija biex tevalwa l-eżattezza tal-istima SOC. Billi tiġġenera ċikli tal-polz kurrenti bħala l-valur stabbilit għal tagħbijiet attivi programmabbli biex jaqilgħu l-batterija, ir-riżultati sperimentali juru li fil-bidu taċ-ċiklu kurrenti, il-filtru jista 'jikkoreġi s-SOC inizjali ta' 0%. Hekk kif il-vultaġġ jonqos, is-SOC jonqos ukoll, u s-sistema tista 'tikkoreġiha awtomatikament. Madankollu, hemm oxxillazzjoni fil-proċess ta 'stima, prinċipalment minħabba l-ħoss tal-kejl tas-sensorju, li jeħtieġ filtru aktar lixx.

Ittestjar tal-pakkett tal-batterija:Peress li l-batterija tar-riċerka tikkonsisti f'5 batteriji konnessi f'serje, jeħtieġ li jiġi żviluppat stimatur għall-ittestjar tal-pakkett kollu tal-batterija. Bl-inkorporazzjoni tat-teknoloġija tal-multiplexing tad-diviżjoni tal-ħin fil-mudell tal-filtru Kalman, ċiklu tal-polz kurrenti b'perjodu ta' 3200s u amplitudni ta' -2.5A jiġi ġġenerat bħala l-valur tal-issettjar tat-tagħbija attiva programmabbli għall-batterija skariku. Ir-riżultati juru li l-osservatur jista 'jistma b'mod preċiż il-vultaġġ u SOC ta' kull batterija fil-pakkett kollu tal-batterija. Ibbażat fuq ħames kurvi, is-SOC u l-vultaġġ ta 'kull batterija jistgħu jiġu determinati, li għandu vantaġġi sinifikanti meta mqabbel ma' studji preċedenti li jistmaw biss il-vultaġġ ġenerali u SOC tal-pakkett tal-batterija. L-osservatur SOC għandu ħin ta' eżekuzzjoni ta' 2.5 µs u perjodu tipiku ta' kampjunar ta' 0.1 s. Iċ-ċippa Spartan 6 għandha żmien biżżejjed biex twettaq stimi SOC multipli u tosserva stati oħra (bħal temperatura interna) f'perjodu wieħed ta 'kampjunar. L-implimentazzjoni tal-FPGA ma kkunsmatx ammont sinifikanti ta 'riżorsi, u minkejja l-kumplessità tal-programm, ir-riżorsi disponibbli tal-FPGA ma ġewx utilizzati bis-sħiħ.

6. Sommarju

Fil-qasam tal-applikazzjonijiet inkorporati, il-ġestjoni tal-enerġija hija kruċjali għall-ottimizzazzjoni tal-konsum tal-enerġija u l-estensjoni tal-ħajja tal-batterija. Dan jeħtieġ li nkunu nistgħu nissorveljaw b'mod preċiż l-istatus tal-iċċarġjar tal-batterija. Dan l-istudju jiffoka fuq l-iżvilupp ta 'osservatur tal-istat biex jistma l-vultaġġ u l-istatus tal-iċċarġjar ta' kull batterija f'pakkett ta 'batteriji tal-jone tal-litju. L-osservatur jadotta l-algoritmu tal-filtrazzjoni Kalman adattat għall-batteriji tal-jone tal-litju u għandu l-abbiltà li jikkoreġi l-istat tal-iċċarġjar meta l-valur stmat inizjali jkun inkonsistenti mal-istat attwali tal-iċċarġjar. L-implimentazzjoni ta 'dan l-algoritmu kumpless fuq Spartan 6 FPGA bi prezz baxx (prezz taħt l-20 euro) ġiet ippruvata li hija effiċjenti ħafna, kapaċi timmonitorja batteriji multipli simultanjament, u b'hekk tnaqqas l-ispiża tas-sistemi ta' ġestjoni tal-batteriji.

Ir-riżultati sperimentali juru li l-osservatur jista 'jistma b'mod preċiż il-vultaġġ u l-istatus tal-iċċarġjar ta' kull batterija, u juri vantaġġi sinifikanti meta mqabbel ma 'studji preċedenti li setgħu jistmaw biss il-vultaġġ u l-istatus tal-iċċarġjar tal-pakkett tal-batterija kollu. Il-ħin ta 'eżekuzzjoni baxx u l-konsum tar-riżorsi ta' l-osservatur jagħmluha għodda qawwija għall-monitoraġġ u l-kontroll f'ħin reali ta 'pakketti ta' batteriji tal-jone tal-litju, adattati għal diversi xenarji ta 'applikazzjoni. Għalkemm sfidi bħall-istorbju tad-dejta ġew iltaqgħu magħhom matul il-proċess ta 'implimentazzjoni, dawn il-kwistjonijiet jistgħu jiġu indirizzati b'mod effettiv billi jiġu adottati tekniki xierqa ta' filtrazzjoni biex tiġi żgurata l-eżattezza tar-riżultati. B'mod ġenerali, dan l-istudju kkontribwixxa valur sinifikanti għall-qasam tas-sistemi ta 'ġestjoni tal-batteriji u fetaħ toroq ġodda għal riċerka futura.