Метод, алгоритмы и микропроцессорное устройство оценивания параметров литий-ионной аккумуляторной батареи космического аппарата тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.05, кандидат наук Хандорин Михаил Михайлович

• Хандорин Михаил Михайлович
• кандидат наук
• 2018

Оглавление диссертации кандидат наук Хандорин Михаил Михайлович

Введение

Глава 1. Обзор систем контроля состояния и методов оценки параметров ЛИАБ космических аппаратов

1.1. Анализ современных систем контроля состояния и параметров ЛИАБ космических аппаратов

1.2. Обзор методов оценивания степени заряженности и остаточной емкости ЛИАБ

1.3. Обзор методов оценивания степени деградации ЛИАБ

1.4. Требования к методам оценивания и контроля технического состояния ЛИАБ

1.5. Анализ возможности создания устройств контроля параметров ЛИАБ на отечественной электронной компонентной базе космического назначения

1.6. Выводы и постановка задачи

Глава 2. Математические и имитационные модели ЛИА и ЛИАБ

2.1. Анализ математических моделей ЛИА на основе эквивалентных схем замещения

2.2. Способ и алгоритм определения параметров модели ЛИАБ на основе модели Тевенина

2.3. Построение модели ЛИА с учетом изменения температуры

2.4. Проверка адекватности модели ЛИА при помощи компьютерного моделирования

2.5. Выводы

Глава 3. Метод и алгоритмы оценивания степени заряженности, остаточной емкости и технического состояния ЛИАБ

3.1. Способ и алгоритмы оценки степени заряженности и остаточной емкости

ЛИАБ на основе математической модели Тевенина

2

3.2. Способ и алгоритмы оценки технического состояния ЛИАБ на основе модели

3.3. Оценка точности алгоритмов при помощи программы моделирования МаНаЬ

3.4. Оценка влияния погрешности измерений на точность работы алгоритма

3.5. Выводы

Глава 4. Экспериментальная проверка разработанных алгоритмов оценки параметров ЛИА и ЛИАБ

4.1. Описание экспериментальных установок для исследования характеристик ЛИАБ

4.2. Особенности программного обеспечения экспериментальной установки

4.3. Описание методики проведения эксперимента

4.4. Результаты эксперимента по определению параметров литий-ионной аккумуляторной батареи в нормальных климатических условиях

4.5. Усовершенствованная методика оценки параметров батареи в диапазоне температур эксплуатации

4.6. Результаты эксперимента при пониженной температуре эксплуатации ЛИАБ

4.7. Структура блока электроники ЛИАБ для реализации разработанных алгоритмов

4.8. Выводы

Заключение

Список литературы

Приложение А - Исходный код программы оценки параметров модели ЛИАБ

Приложение Б - Копии патента и свидетельства на программный продукт

Приложение В - Акты внедрения

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Метод, алгоритмы и микропроцессорное устройство оценивания параметров литий-ионной аккумуляторной батареи космического аппарата»

Введение

Актуальность работы. Создание новых космических платформ, таких как «Экспресс-1000Н», «Экспресс-2000» и «ГЛОНАСС-К2» (АО «ИСС» им. акад. М.Ф. Решетнева) [1], предполагало существенное увеличение мощности полезной нагрузки систем электропитания космического аппарата (КА) при сохранении его массы. Это требование и определило использование в составе систем электропитания КА литий-ионных аккумуляторных батарей (ЛИАБ), обладающих высокими удельными энергетическими характеристиками [2]. Практическая эксплуатация ЛИАБ на автономных аппаратах невозможна без применения специализированных блоков электроники (БЭ) для защиты батареи от недопустимых уровней разряда и перезаряда, выравнивания напряжения аккумуляторов и отключения при их отказе.

Разработка блока электроники ЛИАБ, позволяющего решить все вышеперечисленные задачи, была выполнена одним из ведущих предприятий космической отрасли - АО «НПЦ «Полюс». Однако данный блок электроники и его известные аналоги не обеспечивают определение степени (SOC) заряженности, остаточной (Q2) емкости и технического (SOH) состояния аккумуляторов ЛИАБ.

В настоящее время оценка параметров ЛИАБ возлагается на бортовой вычислительный комплекс (БВК) космического аппарата и наземные службы сопровождения его эксплуатации [3]. Это приводит к усложнению программного обеспечения БВК и задержке принятия критически-важных решений, таких как отключение деградировавших и неисправных аккумуляторов, снижающих емкость АБ или отключении части нагрузки для защиты батареи от критического разряда. Такое решение неприемлемо для космических аппаратов, функционирующих на низких и средних орбитах, где наработка АБ может достигать 50000 циклов за срок активного существования в 5 - 7 лет [4], а длительность цикла заряда-разряда аккумуляторов измеряется десятками минут, и задержка в принятии решения может привести к отказу всей батареи. Ситуация осложняется еще и тем, что низкоорбитальные космические аппараты, как правило, используются группами,

что еще больше увеличивает объем телеметрической информации о состоянии подсистем КА для наземных служб.

При нештатных режимах работы бортовых систем необходимо иметь достоверную количественную оценку технического состояния аккумуляторной батареи в автоматическом режиме на борту космического аппарата при принятии решений о продлении ресурса или выводе его из эксплуатации.

Вопросам разработки блоков электроники ЛИАБ космических аппаратов посвящено значительное количество научных публикаций, в том числе и практического характера, например, монография Patel M.R. «Spacecraft power systems» [3]. В книге рассмотрены основные характеристики, алгоритмы работы и способы построения систем контроля и управления ЛИАБ, однако этот труд рассматривает заявленную тему лишь в самом общем виде.

Большая работа по созданию современных блоков электроники ЛИАБ космических аппаратов выполняется отечественными предприятиями: АО «НПЦ «Полюс» [5, 6], АО «АВЭКС» [7], НИИ АЭМ ТУСУР [8], а также зарубежными фирмами: Thales Alenia [9], Aeroflex [10] и другими. Несмотря на то, что эти блоки электроники включают в себя схему автономной балансировки аккумуляторов, они не имеют функций оценки степени заряженности и технического состояния батареи.

Разработкой методов оценки технического состояния ЛИАБ занимались Liu D., Wang H. [11], He H. [12], Безручко К.В. [13], Галкин В.В. [14], а также Томашевский Ю.Б. [15] и многие другие.

Так в публикациях He H. показаны методы построения фильтра Р. Калмана для оценки степени заряженности аккумуляторной батареи, а в работах Chang W.Y. показано применение искусственных нейронных сетей для той же цели [16]. Сотрудниками АО «ИСС» им. академика М.Ф. Решетнева разрабатывались методы оценки степени заряженности ЛИА на основе нечеткой логики [17].

Очевидно, что оценка технического состояния ЛИАБ непосредственно

связана с построением ее математической модели. Исследованиям математических

моделей ЛИАБ на основе эквивалентных схем замещения посвящены работы

6

Иванчуры В.И. [18], Безручко К.В., He H. а также коллектива компании Saft и многих других [12, 13]. Однако известные подходы и методы оценки степени заряженности и технического состояния ЛИАБ космического применения невозможно реализовать по следующим причинам: высокая вычислительная сложность, требование дополнительных аппаратных средств, или недостаточная точность при длительном сроке эксплуатации батареи.

Объектом исследования является система управления литий-ионной аккумуляторной батареей космического аппарата.

Предмет исследования: методы и алгоритмы системы управления ЛИАБ, применяемые для оценки ее степени заряженности и технического состояния.

Цель работы состоит в повышение точности оценки степени заряженности и технического состояния ЛИАБ в системе электроснабжения космического аппарата при ограничениях на массогабаритные показатели и потребляемую мощность устройств контроля и управления батареей.

Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:

1. Выполнить анализ существующих методов оценивания параметров ЛИАБ с точки зрения их вычислительной сложности и точности, а также анализ характеристик промышленно выпускаемых блоков электроники.

2. Разработать математическую модель ЛИАБ, отличающуюся низкой вычислительной сложностью при выполнении на микроконтроллере численных расчетов в реальном времени.

3. Разработать метод оценивания степени заряженности, остаточной емкости и технического состояния ЛИАБ и соответствующие алгоритмы, пригодные для выполнения на микроконтроллере с ограниченными вычислительными возможностями.

4. Выполнить верификацию и исследование разработанного метода и алгоритмов при помощи математического моделирования и экспериментальной установки.

5. Разработать технические решения системы управления ЛИАБ для

внедрения алгоритмов оценивания ее характеристик.

7

Методы исследования. Для достижения заявленной цели в работе использовались методы интегрального исчисления, численные методы решения дифференциальных уравнений, методы интерполяции, методы компьютерного моделирования и натурных испытаний. Для обработки численных данных результатов исследования использовались статистические методы.

Достоверность и обоснованность полученных результатов и выводов диссертационной работы подтверждается корректным применением математических методов, компьютерным моделированием и хорошей сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований.

Научная новизна работы:

- предложена новая математическая модель литий-ионного аккумулятора на основе схемы замещения Тевенина, отличающаяся использованием сплайн-функций при определении ее параметров в режимах заряда-разряда с учетом влияния температуры и деградации;

- предложен метод оценки остаточной емкости и степени заряженности ЛИАБ на основе ее математической модели, учитывающий саморазряд батареи и работающий без прерывания режима эксплуатации при ограничениях на вычислительные ресурсы микропроцессорной измерительной системы;

- созданы алгоритмы оценки остаточной емкости и степени заряженности батареи на основе перенастройки параметров математической модели каждого аккумулятора, отличающиеся низкой вычислительной сложностью при реализации на микроконтроллере в реальном времени.

Теоретическая значимость работы состоит в разработке новой математической модели литий-ионного аккумулятора с нестационарными параметрами и метода оценивания характеристик аккумуляторной батареи в режиме реального времени.

Практическая значимость работы:

- разработаны технические решения резервированного микропроцессорного устройства, позволяющего в реальном времени обеспечить оценивание

характеристик ЛИАБ системы электропитания космического аппарата;

8

- создан комплекс программ для микропроцессорного устройства, построенного на отечественной элементной базе специального назначения, и реализующего функции контроля и защиты ЛИАБ, оценивание ее характеристик.

Реализация и внедрение результатов работы. Полученные технические решения применяются в промышленно выпускаемых блоках электроники ЛИАБ космических аппаратов (АО «НПЦ «Полюс»).

Созданные экспериментальная установка и программное обеспечение для исследования и отработки методов и алгоритмов оценки параметров ЛИАБ используются в научно-исследовательской работе на АО «НПЦ «Полюс» и в учебном процессе подготовки магистрантов и аспирантов Национального исследовательского Томского политехнического университета.

Личный вклад автора. Автором совместно с научным руководителем разработан способ оценки степени заряженности и остаточной емкости литий-ионного аккумулятора. Соискателем самостоятельно выполнена разработка экспериментальных установок, алгоритмического и программного обеспечения, а также проведена верификация математических моделей литий-ионной аккумуляторной батареи и способов оценивания ее параметров путем постановки серии экспериментов с последующей обработкой данных статистическими методами.

В работе автор защищает следующие положения:

1. Математическую модель ЛИА на основе схемы замещения Тевенина с перенастраиваемыми параметрами при изменении температуры и деградации в процессе эксплуатации, позволяющая получить погрешность измеряемых сигналов в пределах от ±5 до ±7 %.

2. Метод оценивания степени заряженности, остаточной емкости, степени деградации ЛИАБ и алгоритмы их вычисления, обеспечивающие точность определения оценок не хуже ±7,6...10,3 % во всем температурном диапазоне эксплуатации батареи при выполнении не более 102 арифметических операций с плавающей точкой.

3. Схемотехнические решения и элементы программного обеспечения блока электроники ЛИАБ, способного оценивать степень заряженности, остаточную емкость и уровень деградации батареи в режиме реального времени, позволяющие улучшить его массогабаритные характеристики в 1,3 раза, а энергопотребление в 1,5 раза по сравнению с блоком электроники предыдущего поколения и обеспечивающие достоверность оценок характеристик батареи при отказах аппаратуры.

Соответствие диссертации паспорту научной специальности.

Диссертация соответствует паспорту специальности 05.13.05 - Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления по п. 2. Теоретический анализ и экспериментальное исследование функционирования элементов и устройств вычислительной техники и систем управления в нормальных и специальных условиях с целью улучшения технико-экономических и эксплуатационных характеристик; по п. 4. Разработка научных подходов, методов, алгоритмов и программ, обеспечивающих надежность, контроль и диагностику функционирования элементов и устройств вычислительной техники и систем управления.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы были представлены на научно-технических конференциях и семинарах: «XVII Международная научная конференция, посвященная памяти генерального конструктора ракетно-космических систем академика М.Ф. Решетнева» (Красноярск, 2013), «IV Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы ракетно-космической техники» (IV Козловские чтения)» (Самара, 2015), «XIX научно-техническая конференция «Электронные и электромеханические системы и устройства» (Томск, 2016), «IV Научно-технической конференции молодых специалистов АО «ИСС» (Железногорск, 2017) и в период аспирантской подготовки докладывались на семинарах инженерной школы энергетики НИ ТПУ и АО «НПЦ «Полюс».

Публикация результатов работы. По теме диссертации опубликовано 1 1

печатных работ: 4 работы в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, одна работа в

10

рецензируемом журнале, 4 публикации в материалах всероссийских и международных конференций, патент на изобретение и свидетельство на программу.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 85 наименований и трех приложений. Объем диссертации составляет 120 с., включая 55 рис., 5 таблиц и 3 приложения на 27 с.

Во введении приведено обоснование актуальности диссертационной работы, сформулированы цель, поставлены задачи исследования, показана научная новизна и практическая значимость выполненных исследований, представлены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе приведен краткий обзор существующих блоков электроники ЛИАБ ведущих отечественных и зарубежных производителей, приведены их основные характеристики, достоинства и недостатки. Также в первой главе рассматриваются существующие методы и алгоритмы оценки SOC и технического состояния батареи. Кроме того, приведен анализ отечественной, высоконадежной элементной базы и выдвинуты требования к методам и алгоритмам оценки SOC батареи, которые могут быть реализованы в блоке электроники космического аппарата.

Во второй главе рассмотрено построение математической модели ЛИА и ЛИАБ на основе модели Тевенина, показано введение в модель переменных параметров для адекватного представления эффектов, происходящих в аккумуляторе при заряде-разряде и при изменении температуры. Приведен способ прямого вычисления параметров полученной модели в ходе циклов заряда-разряда АБ. Проведено количественное сравнение характеристик построенной модели с реальной ЛИАБ и методики определения ее параметров в тестовом режиме.

В третьей главе приведены метод и алгоритмы оценки SOC батареи и ее технического состояния на основе математических и имитационных моделей. Проведена оценка точности представленных метода и алгоритмов путем

компьютерного моделирования в среде Matlab. Дана оценка влияния погрешностей измерительных устройств на точность работы алгоритмов.

В четвертой главе рассмотрены экспериментальные установки для проверки точности алгоритмов оценки SOC батареи и ее технического состояния, приведены результаты экспериментальных исследований. Кроме того, представлены основные аппаратно-программные решения, необходимые для построения блока электроники, выполняющего алгоритм оценки SOC ЛИАБ и ее технического состояния.

В заключении приведены основные теоретические и практические результаты научных исследований.

В приложении представлен листинг программного кода алгоритмов оценивания степени заряженности аккумуляторной батареи и ее технического состояния, копии патента на изобретение и свидетельства на программный продукт, акты внедрения результатов работы.

Глава 1. Обзор систем контроля состояния и методов оценки параметров ЛИАБ космических аппаратов

Применение ЛИАБ в современной космической технике невозможно без специализированной системы управления. Для конкретного аппарата такая система может выполнять различный набор функций по обслуживанию батареи от простой выдачи телеметрии о значениях напряжения и температуры батареи до автоматической оценки технического состояния отдельных аккумуляторов [3].

Широкое распространение в космической технике получили устройства, реализующие функции балансировки, защиты и выдачи телеметрии. При этом задача оценки таких параметров, как степень заряженности и остаточной емкости, степени деградации батареи по различным эксплуатационным параметрам возлагается на программное обеспечение бортового вычислительного комплекса и наземные службы. Между тем в устройствах общепромышленного использования ЛИАБ уже начинает внедряться автоматизация решений всех вышеперечисленных задач. Такая ситуация может быть связана с неудовлетворительными характеристиками существующих методов оценивания остаточной емкости и технического состояния аккумуляторной батареи.

В данной главе этот вопрос будет рассмотрен подробнее: в первой части приведен обзор устройств и системы управления аккумуляторной батареей космического аппарата, вторая часть посвящена методам оценивания остаточной емкости и степени заряженности литий-ионной аккумуляторной батареи, третья часть - оценке технического состояния аккумуляторов литий-ионной аккумуляторной батареи. В четвертой части этой главы приведены требования к методам оценки параметров аккумулятора и батареи, которые могут быть реализованы в космической технике. В итоге проведен анализ возможности построения блока электроники аккумуляторной батареи, реализующего функции оценки ее параметров на отечественной элементной базе специального назначения.

1.1. Анализ современных систем контроля состояния и параметров ЛИАБ космических аппаратов

Системы контроля состояния и параметров ЛИАБ для космических аппаратов выпускаются малыми партиями. Иногда такие приборы изготавливаются в единственном экземпляре для конкретного изделия, однако чаще типовые приборы применяются на нескольких аппаратах, построенных на одной платформе или даже различных платформах.

Широко распространенным прибором для контроля параметров и балансировки ЛИАБ космического аппарата является блок электроники Battery Electronic Unit (BEU) фирмы Aeroflex [10]. Данный прибор представляет собой модульную конструкцию, включающую в зависимости от конфигурации: модули управления и измерения, модуль балансировки и модуль управления байпасами (рис. 1.1).

Модуль управления включает вторичный источник питания, контроллер, измерительную схему, использующую 12-разрядный АЦП и источник опорного напряжения (ИОН), которые обеспечивают точность измерения напряжений на уровне ±4 мВ и ±20 мВ к концу срока эксплуатации прибора. Выбор измеряемого напряжения аккумулятора производится при помощи аналогового мультиплексора, управляемого контроллером. Контроллер также является источником тактового сигнала для трансформаторной схемы балансировки аккумуляторов, расположенной в модуле балансировки ячеек ЛИАБ. Кроме того, трансформаторная схема балансировки аккумуляторов выполняет функции преобразователя гальванической развязки для измерителя.

Рисунок 1.1 - Структурная схема Battery Electronic Unit (BEU) фирмы

Aeroflex

Модуль балансировки ячеек осуществляет постоянную балансировку аккумуляторной батареи при помощи трансформаторной схемы распределения энергии, что позволяет обеспечить точность выравнивания напряжений ЛИАБ не хуже ±5 мВ независимо от точности измерителя. Ток балансировки может достигать 1 А, частота работы преобразователя составляет 100 кГц. Управление байпасами батареи осуществляется модулем управления по командам, получаемым по интерфейсу MIL-STD-1553B через контроллер.

Прибор имеет холодный резерв по всем модулям, что обеспечивает надежность 0,999 за 18 лет эксплуатации. Масса блока в конфигурации для одной батареи из 24 аккумуляторов с модулем управления байпасами составляет 3,75 кг. Потребляемая мощность 20 Вт.

Среди отечественных блоков электроники контроля и защиты аккумуляторной батареи следует отметить прибор БЭ АБ, разработанный АО «НПЦ «Полюс» [5, 6], его структурная схема приведена на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 - Структурная схема прибора БЭ АБ, разработанного АО «НПЦ

«Полюс»

Прибор БЭ АБ подключается своими входами к цепям измерения напряжения аккумуляторной батареи 1 и датчику 2 тока. Контроль параметров батареи осуществляется при помощи модуля 3 управления и обработки информации. Модуль управления и обработки информации включает в себя резервированные по трехканальной схеме устройство контроля (УК), устройство управления (УУ) и модуль обмена (МО). УК представляет собой 25-канальный измеритель напряжения, который осуществляет измерение напряжений 24 аккумуляторов батареи, напряжения с датчика тока. Кроме того, УК осуществляет измерение температуры АБ путем измерения сопротивления двух термодатчиков, установленных в ней. УУ обеспечивает управление всеми устройствами блока. МО осуществляет обмен информацией с аппаратурой пользователя 8 по интерфейсу МКИО ГОСТ Р 52070-2003. Для балансировки аккумуляторов батареи по напряжению используется устройство коммутации балансировочных резисторов 5,

устройство управления байпасными переключателями позволяет задействовать байпас в батарее по команде из аппаратуры пользователя. Устройство управления зарядом-разрядом аккумуляторной батареи 6 осуществляет выдачу релейных команд на отключение зарядных и разрядных устройств от батареи по командам от устройства управления. Устройство приема релейных команд 7 принимает релейные команды от аппаратуры пользователя.

БЭ АБ обеспечивает контроль параметров двух аккумуляторных батарей по 24 аккумулятора. Прибор позволяет измерять напряжения аккумуляторов батареи с точностью ±20 мВ в течение всего срока эксплуатации, выравнивать напряжения аккумуляторов с точностью до ±10 мВ током до 400 мА при помощи балансировочных резисторов. Кроме того, блок электроники имеет модуль управления байпасами, а также обеспечивает выдачу сигнала аварийного отключения разряда аккумуляторной батареи при снижении напряжения на любом ее элементе ниже порога в 2,56 В.

Прибор БЭ АБ имеет полностью резервированную трехканальную структуру, которая обеспечивает надежность 0,999 за 15 лет эксплуатации. Масса прибора составляет 12 кг, потребляемая мощность - 30 Вт.

Блок электроники АБ имеет все необходимые аппаратные модули для осуществления оценки технического состояния ЛИАБ и ее заряженности, однако в существующем программном обеспечении это не реализовано.

НИИ автоматики и электромеханики Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники был разработан модуль контроля и управления (МКУ), структурная схема которого приведена на рисунке 1.3 [8]. Модуль МКУ позволяет проводить измерение напряжений 24 аккумуляторов батареи до 5 датчиков температуры. Также МКУ обеспечивает автоматическую балансировку батареи при помощи балансировочных резисторов.

Опрос Измерение Измерение Измерение

датчиков напряжения напряжения напряжения

температуры аккумуляторов аккумуляторов аккумуляторов

1...8 ОСН. иРЕЗ. 9... 16 ОСН. иРЕЗ. 17...23 ОСН. иРЕЗ.

Рисунок 1.3 - Структурная схема МКУ, разработанного НИИ АЭМ ТУСУР МКУ включает в себя модуль питания (МП), обеспечивающий другие узлы переменным напряжением питания 27 В с частотой 50 кГц. Модуль управления (МУ) обеспечивает связь с внешними устройствами, посредством интерфейса RS-485 и управляет остальными модулями по внутреннему интерфейсу RS-485. Кроме того, МУ управляет коммутацией балансировочных резисторов для выравнивания напряжений аккумуляторов батареи. Модуль измерения сопротивления (МИС) обеспечивает измерение температуры посредством измерения сопротивления термодатчиков. Модуль измерения напряжения (МИН) обеспечивает измерение напряжения 8 аккумуляторов, при этом модуль имеет основной и резервный входы для каждого аккумулятора. Всего в состав МКУ входит 3 МИН для контроля 23 аккумуляторов.

При этом МКУ не имеет в своем составе схемы измерения тока и не может использоваться для оценки остаточной емкости батареи. Кроме того, МКУ не имеет схемы управления байпасными переключателями.

Блок электроники контроля аккумуляторной батареи, разработанный компанией Thales Alenia, также имеет модульную структуру [9]. Каждый модуль обеспечивает контроль состояния 12 аккумуляторов батареи, измерение их напряжения и температуры. Кроме того, модуль обеспечивает балансировку аккумуляторов по напряжению токами до 4 А и управление байпасными переключателями.

Прибор обеспечивает высокую точность измерения напряжений аккумуляторов до конца срока эксплуатации (погрешность не более ± 4 мВ). Надежность блока составляет 0,985 за 15 лет эксплуатации.

Для обеспечения возможности работы прибора с аккумуляторными батареями, содержащими большее число ячеек, предусмотрено включение нескольких приборов в единую сеть. При этом главный модуль подключается к бортовому вычислительному комплексу, а остальные модули передают информационные данные через главный модуль. Масса главного модуля составляет 3,85 кг, масса ведомых модулей 2,83 кг.

Активную работу по созданию блоков электроники аккумуляторной батареи ведет АО «АВЭКС» [7]. Блок электроники, разработанный этой компанией, имеет систему балансировки, аналогичную BEU компании Aeroflex, однако может использовать и другие способы балансировки аккумуляторов в зависимости от требований заказчика. АО «АВЭКС» ведет работы по интеграции батареи с блоком электроники, что позволит снизить массу и габариты системы электропитания и повысит ее надежность.

Перечень рассмотренных приборов с их основными характеристиками приведен в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Функции устройств контроля ЛИАБ КА

Наименование прибора Организация -разработчик Основные функции Масса, кг Потребляемая мощность, Вт Ресурс, лет

Battery Electronic Unit (BEU) Aeroflex -Измерение напряжения АБ -Защита АБ от выхода за допустимые режимы - Балансировка АБ по напряжению -Управление байпасными переключателями 3,85 (1 батарея 24 ячейки) 12 15

Battery Electronic Unit (BEU) Thales Alenia -Измерение напряжения АБ -Защита АБ от выхода за допустимые режимы - Балансировка АБ по напряжению -Управление байпасными переключателями 3,85 (1 батарея 12 ячеек) 12 15

Блок электроники аккумуляторной батареи (БЭ АБ) НПЦ «Полюс» -Измерение напряжения АБ -Защита АБ от выхода за допустимые режимы - Балансировка АБ по напряжению -Управление байпасными переключателями 13 кг (2 батареи 24 ячейки) 30 15

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Хандорин Михаил Михайлович, 2018 год

Список литературы

1. Kossenko V., Crechkoseev A., Fatkulin R. GLONASS space segment space segment STATUS & MODERNIZATION // ICG-7. - Beijing. - 2012. - P. 1 - 12.

2. Крючков П.А., Стадухин Н.В. Применение литий-ионных аккумуляторных батарей в системе электропитания космических аппаратов производства АО «ИСС» // IV научно-техническая конференция молодых специалистов АО ИСС. Сборник тезисов конференции. - Красноярск, 2017. - С. 112 - 114.

3. Patel M.R. Spacecraft power systems // CRC Pres. - 2005. - Boca Raton. -Florida. - 692 P.

4. Хромов А.В. Литий-ионные аккумуляторные батареи низкоорбитальных космических аппаратов // Вопросы электромеханики, 2016. - Т. 152. - С. 20 - 28.

5. Патент РФ № 2621885. Резервированный блок электроники для литий-ионной аккумуляторной батареи / Ильин А.Н., Качин Л.А., Сергиенко А.В., Коротков А.А.; заявитель и патентообладатель Акционерное общество «Научно-производственный центр «Полюс». - № 2009102475/22; заявл. 26.01.09; опубл. 10.06.09. Бюл. № 16.

6. Коротков А.А., Иванов Д.В., Ильин А.Н., Сергиенко А.В., Качин Л.А. Резервированный блок электроники для литий-ионной аккумуляторной батареи // Электронные и электромеханические системы и устройства : сборник трудов. -Томск: Изд-во НТЛ, 2011. С. 81 - 85.

7. Ганзбург М.Ф., Груздев А.И., Трофименко В.И., Особенности построения аппаратуры контроля и защиты высоковольтных литий-ионных аккумуляторных батарей для систем электроснабжения космических аппаратов. -Вопросы электромеханики, 2011. - Т. 123. - С. 29 - 34.

8. Иванов А. В., Правикова А. А. Система выравнивания и контроля для литий-ионных аккумуляторных батарей. // IV научно-техническая конференция

молодых специалистов АО ИСС. Сборник тезисов конференции. - Красноярск, 2017. - С. 92 - 93.

9. Battery Electronic Unit (BEU) [Электронный ресурс]. - Режим доступа: URL: https://www.thalesgroup.com/sites/default/files/asset/document/Battery%20Electr onic%20Unit.pdf (дата обращения 18.09.2017).

10. Altemose G. Managing the Health and Safety of Li-Ion Batteries using a Battery Electronics Unit (BEU) for Space Missions [Электронный ресурс]. - Режим доступа: URL: http://ams.aeroflex.com/pagesproduct/presentations/NASABatteryWork shop2007AeroflexBEU.pdf (дата обращения 18.09.2017).

11. Liu D., Wang H., Peng W., Xie W., Liao H. Satellite Lithium-Ion Battery Remaining Cycle Life Prediction with Novel Indirect Health Indicator Extraction // Energies. - 2013. - № 6. - P. 3654 - 3668.

12. He H., Xiong R., Fan J. Evaluation of Lithium-Ion Battery Equivalent Circuit Models for State of Charge Estimation by an Experimental Approach // Energies. - 2011. - № 4. - P. 582 - 598.

13. Безручко К.В., Давидов А.О., Каторгина Ю.Г., Логвин В.М., Столяров Я.А., Харченко А.А., Ширинский С.В. Разработка и апробация математической модели для прогнозирования характеристик электрохимических аккумуляторов энергоустановок ракетно-космических объектов // Вестник Московского авиационного института. - 2013. - Т. 20. -№ 1. - С. 38 - 49.

14. Галкин В.В., Ланина Е.В., Шельдешов Н.В. Зависимость электрохимических характеристик литий-ионного аккумулятора в исходном состоянии и после деградации от структурных параметров положительного электрода // Электрохимическая энергетика. - 2013. - Т. 13. - № 2. -С. 103 - 112.

15. Сердечный Д.В., Томашевский Ю.Б. Моделирование многоэлементных литий-ионных батарей в энергообеспечивающих комплексах автономных объектов // Вестник ЮУрГУ. Серия «Энергетика». - 2017. - Т. 17. - № 3. - С. 86 - 94.

16. Chang W. Y. State of charge estimation for LiFePO4 battery using artificial neural network // International Review of Electrical Engineering. - 2012. - Vol. 7. -№ 5. — Р. 5874 - 5800.

17. Лелеков А.Т., Сахнов М.Ю., Лелеков Е.Т. Структурная модель литий-ионного аккумулятора с нелинейностями на основе нечетко-логических систем // Фундаментальные проблемы преобразования энергии в литиевых электрохимических системах: материалы XII Международной конференции. -Краснодар, 2012. - КубГУ. - С. 213 - 214.

18. Иванчура В.И., Чубарь А.В., Пост С.С. Энергетическая модель литий-ионной аккумуляторной батареи // Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Техника и технологии. - 2013. -Т. 6. - № 5. - С. 514 - 520.

19. Salkind J., Fennie C., Singh P., Atwater T., Reisner D. E. Determination of state-of-charge and state-of-healthof batteries by fuzzy logic methodology // Journal of Power Sources. - 1999. - V. 80. - № 1-2. - P. 293 - 300.

20. Шепетов Ю. А., Должикова Е. А., Оценка рациональных установленных параметров системы электроснабжения молодежного микроспутника // Радюелектронш i комп'ютерш системи. - 2012. - № 4 (56).

21. Ng K.S., Moo C.S., Chen Y.P., Hsieh Y.C. Enhanced Coulomb counting method for estimating state-of-charge and stateof-health of lithium-ion batteries // Applied Energy. - 2009. -Vol. 86. - № 9. - P. 1506 - 1511.

22. Application note 131. Lithium-Ion Cell Fuel Gauging with Maxim Battery Monitor ICs [Электронный ресурс]. - Режим доступа: URL: https://pdfserv.maximintegrated.com/en/an/AN131.pdf (дата обращения 09.10.2013).

23. Tremblay O., Dessaint L.A. Experimental Validation of a Battery Dynamic Model for EV Applications // World Electric Vehicle Journal. - 2010. - Vol. 3. - P. 1 -10.

24. Галушкин Д.Н., Галушкин Н.Е. Разряд щелочных аккумуляторов // Электрохимическая энергетика. - 2007. - Т. 7. - № 2. - С. 99 - 102.

25. Li R., Wu J.F., Wang H.Y., Li G.C. Prediction of state of charge of lithiumion rechargeable battery with electrochemical impedance spectroscopy theory //

113

Proceedings of the 5th IEEE Conference on Industrial Electronics and Applications (ICIEA'10). - Taichung. - 2010. - P. 684 - 688.

26. Bundy K., Karlsson M., Lindbergh G., Lundqvist A. An electrochemical impedance spectroscopy method for prediction of the state of charge of a nickel-metal hydride battery at open circuit and during discharge // Journal of Power Sources. - 1998.

- Vol. 72. - № 2. - P. 118 - 125.

27. Malkhandi S. Fuzzy logic-based learning system and estimation of state-of-charge of lead-acid battery // Engineering Applications of Artificial Intelligence. - 2006.

- Vol. 19. - № 5. - P. 479 - 485.

28. He W., Huang D., Feng D. Prediction of SOC of lithium batteries and varied pulse charge // Proceedings of IEEE International Conference on Mechatronics and Automation (ICMA '09). - Changchun. - 2009. - P. 1578 - 1582.

29. Yuan S., Wu H., Yin C. State of Charge Estimation Using the Extended Kalman Filter for Battery Management Systems Based on the ARX Battery Model. -Energies. - 2013. - № 6. - P. 444 - 470.

30. Mastali M., Vazquez-Arenas J., Fraser R., Fowler M., Afshar S., Stevens M. Battery state of the charge estimation using Kalman filtering // J. Power Sources. - 2013.

- № 239. - P. 294 - 307.

31. Zhang C., Jiang J., Zhang W., Sharkh S.M. Estimation of state of charge of lithium-ion batteries used in HEV using robust extended Kalman filtering // Energies. -2012. - № 5. - P. 1098 - 1115.

32. Yu Z., Huai R., Xiao L. State-of-Charge Estimation for Lithium-Ion Batteries Using a Kalman Filter Based on Local Linearization. - Energies. - №8. - 2015.

- P. 7854 - 7873. - doi:10.3390/en8087854.

33. He H., Xiong R., Zhang X., Sun F., Fan J.X. State-of-charge estimation of the lithium-ion battery using an adaptive extended Kalman filter based on an improved Thevenin model // IEEE Transactions on Vehicular Technology. - 2011. - № 60. -P. 1461 - 1469.

34. Lee J., Nam O., Cho B. Li-ion battery SOC estimation method based on the reduced order extended Kalman filtering // J. Power Sources. - 2007. - №2 174. - P. 9 -15.

35. Sun F., Hu X., Zou Y., Li S. Adaptive unscented Kalman filtering for state of charge estimation of a lithium-ion battery for electric vehicles // Energies. - 2011. - № 36. - P. 3531 - 3540.

36. Wang J.P., Guo J.G., Ding L. An adaptive Kalman filtering based state of charge combined estimator for electric vehicle battery pack // Energy Conversion and Management. - 2009. - № 50. - № 3182 - 3186.

37. He W., Williard N., Chen C., Pecht M. State of charge estimation for electric vehicle batteries using unscented Kalman filtering // Microelectronics Reliability. - 2013. - № 53. - P. 840 - 847.

38. Chen Z., Fu Y., Mi C.C. State of charge estimation of lithium-ion batteries in electric drive vehicles using extended Kalman filtering. // IEEE Transactions on Vehicular Technology. - № 62. - 2013. - P. 1020 - 1030.

39. Di Domenico D., Fiengo G., Stefanopoulou A. Lithium-Ion Battery State of Charge Estimation with a Kalman Filter Based on a Electrochemical Model // In Proceedings of 17th IEEE International Conference on Control Applications, San Antonio, TX, USA, 3-5 September 2008. - P. 702 - 707.

40. Le D., Tang X. Lithium-ion Battery State of Health Estimation Using Ah-V Characterization // Annual Conference of the Prognostics and Health Management Society. - 2011. - P. 1 - 7.

41. Orchard M.E., Hevia-Koch, P., Zhang B., Tang L. Risk measures for particle-filtering-based state-of-charge prognosis in lithium-ion batteries // IEEE Transactions on Industrial Electronics. - 2013. - № 60. - P. 5260 - 5269.

42. Tseng K., Liang J., Chang W., Huang S. Regression Models Using Fully Discharged Voltage and Internal Resistance for State of Health Estimation of LithiumIon Batteries // Energies. - 2015. - № 8. - P. 2889 - 2907.

43. Liu D., Wang H., Peng W., Xie W., Liao H., Satellite Lithium-Ion Battery Remaining Cycle Life Prediction with Novel Indirect Health Indicator Extraction // Energies. - 2013. - № 6. - P. 3654 - 3668.

44. Wen S. Impedance Track Gas Gauge for Novices // Texas Instruments Application Report [офиц. сайт]. - Режим доступа: URL: http://www.ti.com/lit/an/slua375/slua375.pdf (дата обращения 19.11.2017).

45. Новиков Л.С. Радиационные воздействия на материалы космических аппаратов: учебное пособие. - М.: Университетская книга, 2010. - 192 с.

46. Микросхемы интегральные 1830ВЕ32У, 1830ВЕ52У, 1830ВЕ32АУ. Техническое описание. КФДЛ.431281.026ТО.

47. Микросхемы интегральные 1874ВЕ7Т, 1874ВЕ71. Техническое описание // КФДЛ.431295.045ТО.

48. Микросхемы интегральные 1874ВЕ76Т, 1874ВЕ06Т, 1874ВЕ05Т. Техническое описание // КФДЛ.431295019ТО.

49. Микросхема интегральная 1887ВЕ6Т. Техническое описание // КФДЛ.431295.046ТО.

50. Шумилин П., Леонов С. Радиационно-стойкие микросхемы от компании «Миландр» // КОМПОНЕНТЫ И ТЕХНОЛОГИИ. - 2015. - № 7. - C. 7073.

51. Микросхема 32-разрядного микроконтроллера для аппаратуры специального назначения 1986ВЕ8Т, К1986ВЕ8Т, К1986ВЕ8ТК, К1986ВЕ8Н4 1986ВЕ81Т, К1986ВЕ81Т, К1986ВЕ81ТК, К1986ВЕ81Н4. Спецификация // ТСКЯ.431296.015СП.

52. Аминев Д. А., Охломенко И.В., Никитенко М.В. и др. Исследование возможности импортозамещения микроконтроллеров семейства SAM D20 компании Atmel отечественными аналогами // Системы управления, связи и безопасности. - 2016. - №1. - C. 310 - 327.

53. Микросхемы интегральные 1273ПВ1Р, 1273ПВР, 1273ПВ9Р. Техническое описание // ГКДЯ.431320.002ТО.

54. Смородинов А. Источники опорного напряжения: основные параметры и принципы проектирования // КОМПОНЕНТЫ И ТЕХНОЛОГИИ. - 2015. - № 9. - C. 100 - 102.

55. Микросхема источника опорного напряжения 1309ЕС015, К1309ЕС015, К1309ЕС015К, 1309ЕС025, К1309ЕС025, К1309ЕС025К, 1309ЕС035, К1309ЕС035, К1309ЕС035К 1309ЕС045, К1309ЕС045, К1309ЕС045К 1309ЕС055, К1309ЕС055, К1309ЕС055К 1309ЕС065, К1309ЕС065, К1309ЕС065К. Спецификация // ТСКЯ.431422.002СП.

56. Стабилитрон полупроводниковый 2С117В. Технические условия // аА0.339.736ТУ.

57. Daowd М., Van Den Bossche P., Van Mierlo J. A Review of Passive and Active Battery Balancing based on MATLAB/Simulink // Vehicle Power and Propulsion Conference (VPPC). - 2011. - P. 1 - 7.

58. Хандорин М.М., Букреев В.Г. Выравнивание напряжений аккумуляторов литий-ионной аккумуляторной батареи методом индивидуального дозаряда // Материалы IV Всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы ракетно-космической техники» (IV Козловские чтения) (14-18 сентября 2015 года, г. Самара); под общ. ред. А.Н. Кирилина / СамНЦ РАН. - Самара, 2015. - С. 281 - 283.

59. Rahmoun A., Biechl H. Modelling of Li-ion batteries using equivalent circuit diagrams // Przegl^d elektrotechniczny. - 2012. - № 7b. - P. 152 - 156.

60. Хандорин М.М. Букреев В.Г. Экспериментальная проверка алгоритма оценки остаточной емкости литий-ионной аккумуляторной батареи для применения на космическом аппарате // Авиакосмическое приборостроение. - 2017. - № 3. - С. 45 - 55.

61. Роджерс Д., Адамс Дж. Математические основы машинной графики. -М.: Мир, 2001.

62. Завьялов Ю.С., Квасов Б.И., Мирошниченко В.Л. Методы сплайн-функций. - М.: Наука, 1980. - 376 с.

63. Guo Q., White R.E. Cubic Spline Regression for the Open-Circuit Potential Curves of a Lithium-Ion Battery // Journal of The Electrochemical Society. - №152(2). -P. 343 - 350.

64. Zhang H., Chow M. On-line PHEV Battery Hysteresis Effect Dynamics Modeling // IECON 2010. 36th Annual Conference on IEEE Industrial Electronics Society. - 2010. - P. 1838 - 1843.

65. Банди Б. Методы оптимизации. Вводный курс: пер. с англ. - М.: Радио и связь, 1988. - 128 с.

66. Самарский А.А., Гулин А.В. Численные методы: Учеб. пособие для вузов. - М.: Наука., 1989. - 432 с.

67. Хандорин М.М., Букреев В.Г. Оценка остаточной емкости литий-ионного аккумулятора в режиме реального времени // Электрохимическая энергетика. - 2014. - Т. 14. - № 2. - С. 65 - 69.

68. Saw L.H., Somasundaram K., Ye Y. Electro-thermal analysis of Lithium Iron Phosphate battery for electric vehicles // Journal of Power Sources. - 2014. -V. 249. - P. 231 - 238.

69. Хандорин М.М., Букреев В.Г. Методика оценки остаточной емкости литий-ионной аккумуляторной батареи // Доклады ТУСУРа, 2017. - Т. 21, № 2. -С. 120 - 122.

70. Хандорин М.М. Эффективная оценка параметров литий-ионной аккумуляторной батареи космического аппарата // IV научно-техническая конференция молодых специалистов АО ИСС. Сборник тезисов конференции. -Красноярск, 2017. - С. 102 - 104.

71. Дьяконов В.П. Simulink. Самоучитель.- М.: ДМК Пресс, 2015. - 782 с.

72. Rechargeable lithium-ion battery VL 48 E - high energy space cell // DataSheet. - Doc № 54058-2-0907. - 2007.

73. Таганова А. А. Герметичные химические источники тока. Элементы и аккумуляторы, оборудование для испытаний и эксплуатации. СПб.: Химиздат, 2005. - 264 с.

74. Хандорин М.М., Букреев В.Г. Оценка остаточной емкости литий-ионного аккумулятора на основе эталонной модели // Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета имени академика М.Ф. Решетнева. - 2014. - № 1(53). - С. 94 - 97.

75. Хандорин М.М., Букреев В.Г. Оценка остаточной емкости литий-ионного аккумулятора на основе эталонной модели // Решетневские чтения: материалы XVII Междунар. науч. конф., посвящ. памяти генер. кон- структора ракет.-космич. систем акад. М.Ф. Решетнева (12-14 нояб. 2013 г., Красноярск): в 2 ч. / под общ. ред. Ю.Ю. Логинова; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. - Красноярск, 2013.

- Ч. 2. - С. 80 - 82.

76. Патент РФ 2621885. МПК G01R 31/6. Способ оценки остаточной емкости литий-ионного аккумулятора / Букреев В.Г., Хандорин М.М.; заявитель и патентообладатель Акционерное общество «Научно-производственный центр «Полюс». - № 2015145496; заявл. 22.10.15; опубл. 07.06.17. Бюл. № 16.

77. Аккумулятор литий-ионный ЛИГП-10. Технические условия // ТУ 3482-063-20503890-2006.

78. Батарея аккумуляторная 8ЛИ40. Технические условия // ЖЦПИ.563562.004 ТУ.

79. Хандорин М. М., Букреев В. Г. Экспериментальная установка для оценки параметров моделей литий-ионного аккумулятора // Электронные и электромеханические системы и устройства: сб. трудов. Томск: Изд-во Том. политехн. ун-та, 2016. С. 394 - 398.

80. Алиев Т.М., Тер-Хачатуров А.А. Измерительная техника: Учебное пособие для техн. вузов // М.: Высшая школа, 1991.

81. Датчик температуры ТМ 293. Медный чувствительный элемент. Технические условия // БЫ2.821.293 ТУ.

82. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники. Монография. Изд. 6-е.

- М.: Мир: Редакция литературы по информатике и новой технике, 2003.

83. Таненбаум Э., Бос Х. Современные операционные системы. 4-е изд. -СПб.: Питер, 2015. - 1120 с.

84. Орлов А.И. Математика случая: Вероятность и статистика - основные факты: Учеб. пособие. - М.: МЗ-Пресс, 2004. - 110 с.

85. Пепелышев А.Н. Статистические вычисления в пакете МАТЬАБ: Учеб. пособие. - СПб, 2006. - 64 с.

86. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ 2017618778. Оценка остаточной емкости литий-ионной батареи в режиме реального времени / М.М. Хандорин, В.Г. Букреев; заявитель и правообладатель федеральное государственное автономное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Томский политехнический университет» (Ки). - №2017615630; заявл. 13.07.17; опубл. 8.08.17. Реестр программ для ЭВМ. - 1 с.

Приложение А - Исходный код программы оценки параметров модели ЛИАБ.

Начало программы.

#include <stm32f10x.h> /* STM32F10x definitions */

#include <math.h>

#include "RTOS\systemTypes.h" #include "RTOS\timerWork.h" #include "RTOS\queueWork.h"

#include "Registers.h" #include "ADC1273PV8.h" #include "UART.h"

#include "Interface.h"

#include "Measurement.h"

#include "BatteryWork.h"

int main()

{

RTOSInit(); timer0Init(); PortInit();

init_ADCInterface(); SER_Init();

SettingsLoad();

_delay_ms(15000);

Calibration();

GetVoltageCell();

while(1)

{

PackWork();

TaskManager();

BatteryProtection();

}

}

#include "BatteryWork.h"

BOOL ServiceMode = FALSE;

BOOL BalStop = FALSE;

BOOL BlockModelChange = FALSE;

uint8_t ResRegState = 0; //Состояние балансировочного резистора

uint8_t paramEstMode = 0; // Режим определения праметров 0 - нормальный режим, 1 - Выс. Т+разряд, 2 - Выс. Т+Заряд, 3 - Низ. Т+разряд, 4 - Низ.Т+заряд

float ParamEstAh = 0.0;

float CellVoltChangeVar = 0.1f;

BOOL CurrentChangeFlag = FALSE; //Флаг задержки смены тока по времени uint8_t CurrentValueMode = 0; // Текущее состояние импульса тока

TevModelPoint ModelBuf[8]; int32_t E0Counter[8]; int32_t RsCounter[8]; int32_t TauCounter[8];

TevModelPoint TMPArray[8][10]; uint8_t TMPCounter = 0;

BOOL CurrentChangeFlagV = FALSE; //Флаг задержки по изменению напряжения float pVoltageData[8]; //Предыдущее напряжение дл флага задержки по напряжнию float startVoltageData[8]; //Начальное значение напряжений ячеек.

uint8_t targetCell = 0;

TevModelSpline CellModel; //Текущая модель батареи

float CellCapacity[8]; //Емкость ячеек при текущих обстоятельствах

uint8_t modelType = 0;

float SOC[] = {0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f}; float Qo[8];

float UmpCell[] = {0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f};

void ServiceModeStart(void)

{

ServiceMode = TRUE; AddTimer(ServiceModeStop, 180000);

}

void ServiceModeStop(void)

{

ServiceMode = FALSE;

uint8_t GetTMPCounter(void)

{

return TMPCounter;

}

uint8_t LookForMaxDis(void)

{

int8_t i; uint8_t indx; uint8_t max; float cVoltageData[8];

max = 0;

for(i=0;i<8;i++) {

if(CellVoltageIndex[i] > 0) indx = CellVoltageIndex[i] - 1; else indx = ARRAY_LENGTH - 1;

cVoltageData[i] = fabsf(startVoltageData[i]

(float)CellVoltage[i][indx].Value/32768.0f);

if(cVoltageData[max]<cVoltageData[i]) max = i;

}

return max;

}

void BatteryProtection()

{

int8_t i;

if(ServiceMode) return;

for(i = 0;i<8;i++) {

if(CellVoltageIndex[i]>0)

{

if (CellVoltage[i][CellVoltageIndex[i]-1].Value<CELL_L)

{

LoadOff(); OffRes(8);

if(paramEstMode !=0) {

AddTask(MakeSplineModel); paramEstMode = 0; targetCell = LookForMaxDis(); BlockModelChange = TRUE;

for(i=0;i<8;i++) I

if

1] .Value>CELL_H)&&(CellVoltageIndex[i]>0))

I

ChargeOff(); if(paramEstMode !=0)

I

paramEstMode = 0; targetCell = LookForMaxDis(); AddTask(MakeSplineModel); BlockModelChange = TRUE;

}

}

}

((CellVoltage[i][CellVoltageIndex[i]-

if((BatteryCurrent[BatteryCurrentIndex-1].Value<0)&&(BatteryCurrentIndex>0))

I

if

1] .Value>TEM_H_D)&&(BatteryTempIndex>0))

I

ChargeOff(); LoadOff(); OffRes(8); paramEstMode = 0;

}

}

else

I

if

1] .Value>TEM_H_C)&&(BatteryTempIndex>0))

I

ChargeOff();

LoadOff();

OffRes(8);

}

}

((BatteryTemperature[BatteryTempIndex-

((BatteryTemperature[BatteryTempIndex-

if((BatteryTemperature[BatteryTempIndex-1] .Value<TEM_M_CD)&&(BatteryTempIndex>0))

I

ChargeOff(); LoadOff(); OffRes(8); paramEstMode = 0;

}

}

void OnRes(uint8_t res) {

if(res>7) return; ResRegState |= BalValue[res]; WriteReg(ResRegState, BALANCE_REG);

}

void OffRes(uint8_t res) {

if(res>8) return;

if(res == 8) {

ResRegState = 0;

WriteReg(ResRegState, BALANCE_REG); return;

}

ResRegState &= ~BalValue[res]; WriteReg(ResRegState, BALANCE_REG); return;

}

uint8_t GetBalResState(void)

{

return ResRegState;

}

void BatteryBalancing(void)

{

int32_t i;

int32_t CellArray[8];

int32_t MaxValue = 0; int32_t MinValue = 147456;

for(i=0;i<8;i++) {

if(CellVoltageIndex[i]>0) CellArray[i]

CellVoltage[i] [CellVoltageIndex[i]-1] .Value;

else CellArray[i] = CellVoltage[i][ARRAY_LENGTH-1].Value;

}

for(i=0;i<8;i++) {

if(CellArray[i]>MaxValue) MaxValue = CellArray[i];

125

if(CellArray[i]<MinValue) MinValue = CellArray[i];

if((MaxValue-MinValue)< 197)

{

OffRes(8); return;

}

for(i=0;i<8;i++) {

if((CellArray[i] - MinValue)>328) OnRes(i); if((cellArray[i] - MinValue)<197) OffRes(i);

}

if(!BalStop) AddTimer(BatteryBalancing, 6000); else OffRes(8);

}

void CurrentChangeTimer(void)

{

CurrentChangeFlag = FALSE;

}

void StartCurrentChangeTimer(uint32_t value)

{

CurrentChangeFlag = TRUE; AddTimer(CurrentChangeTimer, value);

}

void StartVoltSave(void)

{

int8_t i; uint8_t indx; uint8_t min = 0;

uint8_t max = 0;

for(i=0;i<8;i++) {

if(CellVoltageIndex[i] > 0) indx = CellVoltageIndex[i] - 1; else indx = ARRAY_LENGTH - 1;

startVoltageData[i] = (float)CellVoltage[i][indx].Value/32768.0;

}

if(startVoltageData[i]<startVoltageData[min]) min = i; if(startVoltageData[i]>startVoltageData[max]) max = i;

if((paramEstMode==1)||(paramEstMode==3)) CellVoltChangeVar

(startVoltageData[max] - ((float)CELL_L)/32768.0f)/10.0f;

if((paramEstMode==2)||(paramEstMode==4)) CellVoltChangeVar

((((float)CELL_H)/32768.0f) - startVoltageData[min])/10.0f;

void pVoltSave(voidy/CoxpaHrnb предыдущее состоянее напряжений батареи {

int8_t i; uint8_t indx;

for(i=0;i<8;i++) {

if(CellVoltageIndex[i] > 0) indx = CellVoltageIndex[i] - 1; else indx = ARRAY_LENGTH - 1;

pVoltageData[i] = (float)CellVoltage[i][indx].Value/32768.0;

}

}

BOOL TestCurrentChangeVoltDelay(void)

{

float curCellV, curCellI; volatile float temp; uint8_t indx, indxl, indxM; int8_t i;

if(!CurrentChangeFlagV) return FALSE;

if(BatteryCurrentIndex > 0) indxl = BatteryCurrentlndex - 1; else indxI = ARRAY_LENGTH - 1;

curCellI = (float)(BatteryCurrent[indxI].Value/32768.0f);

for(i=0;i<8;i++) {

if(CellVoltageIndex[i] > 0) indx = CellVoltageIndex[i] - 1; else indx = ARRAY_LENGTH - 1;

curCellV = (float)(CellVoltage[i][indx].Value/32768.0f);

if(TMPCounter>0)

{

indxM = TMPCounter - 1;

if(TMPArray[i] [indxM]. SplineValid) curCellV = curCellV

TMPArray[i] [indxM] .Rs*curCellI;

}

if((paramEstMode==1)||(paramEstMode==3))curCellV = pVoltageData[i]

curCellV; pVoltageData[i]

if((paramEstMode==2)||(paramEstMode==4))curCellV = curCellV

if(curCellV>=CellVoltChangeVar)

{

CurrentChangeFlagV = FALSE;

return FALSE;

}

return TRUE;

}

void ModelBufZero(void)

{

int8_t i;

for(i=0;i<8;i++) {

ModelBuf[i] .SplineValid = FALSE; ModelBuf[i].SOC = 0; ModelBuf[i].E0 = 0; ModelBuf[i].Rs = 0; ModelBuf[i].Tau = 0;

E0Counter[i] = 0; RsCounter[i] = 0; TauCounter[i] = 0;

}

}

void SaveBatteryModel(void)

{

int8_t i;

uint32_t startAdr; BOOL WriteRez = TRUE;

switch(modelType)

{

case 1:

startAdr = SPLINE_TH_DISCHARGE_MEMORY_POS; break;

case 2:

startAdr = SPLINE_TH_CHARGE_MEMORY_POS; break;

case 3:

startAdr = SPLINE_TL_DISCHARGE_MEMORY_POS; break;

case 4:

startAdr = SPLINE_TL_CHARGE_MEMORY_POS; break;

default:

return;

}

do

{

WriteRez = TRUE;

FlashUnlock(); FlashErasePage(startAdr);

WriteRez = WriteRez&FlashWrite(startAdr+100,

(uint32_t)CellModel.E0.length);

for(i=0;i<CellModel.E0.length;i++)

I

WriteRez =

WriteRez&FlashWriteF(startAdr+104+i*4,CellModel.E0.sp[i].aArray);

WriteRez =

WriteRez&FlashWriteF(startAdr+ 144+i*4,CellModel.E0.sp[i] .bArray);

WriteRez =

WriteRez&FlashWriteF(startAdr+184+i*4,CellModel.E0.sp[i].cArray);

WriteRez =

WriteRez&FlashWriteF(startAdr+224+i*4,CellModel.E0.sp[i].dArray);

WriteRez =

WriteRez&FlashWriteF(startAdr+264+i*4,CellModel.E0.sp[i].xArray);

}

WriteRez = WriteRez&FlashWrite(startAdr+304,

(uint32_t)CellModel.Rs.length);

for(i=0;i<CellModel.Rs.length;i++)

I

WriteRez =

WriteRez&FlashWriteF(startAdr+308+i*4,CellModel.Rs.sp[i].aArray);

WriteRez =

WriteRez&FlashWriteF(startAdr+348+i*4,CellModel.Rs.sp[i].bArray);

WriteRez =

WriteRez&FlashWriteF(startAdr+388+i*4,CellModel.Rs.sp[i].cArray);

WriteRez =

WriteRez&FlashWriteF(startAdr+428+i*4,CellModel.Rs.sp[i].dArray);

WriteRez =

WriteRez&FlashWriteF(startAdr+468+i*4,CellModel.Rs.sp[i].xArray);

}

WriteRez = WriteRez&FlashWrite(startAdr+508,

(uint32_t)CellModel.Tau.length);

for(i=0;i<CellModel.Tau.length;i++)

I

WriteRez =

WriteRez&FlashWriteF(startAdr+512+i*4,CellModel.Tau.sp[i].aArray);

WriteRez =

WriteRez&FlashWriteF(startAdr+552+i*4,CellModel.Tau.sp[i].bArray);

WriteRez =

WriteRez&FlashWriteF(startAdr+592+i*4,CellModel.Tau.sp[i].cArray);

WriteRez =

WriteRez&FlashWriteF(startAdr+632+i*4,CellModel.Tau.sp[i].dArray);

WriteRez =

WriteRez&FlashWriteF(startAdr+672+i*4,CellModel.Tau.sp[i].xArray);

129

WriteRez = WriteRez&FlashWrite(startAdr+712,

(uint32_t)CellModel.Ta.length);

for(i=0;i<CellModel.Ta.length;i++)

{

WriteRez =

WriteRez&FlashWriteF(startAdr+716+i*4,CellModel.Ta.sp[i].aArray);

WriteRez =

WriteRez&FlashWriteF(startAdr+756+i*4,CellModel.Ta.sp[i].bArray);

WriteRez =

WriteRez&FlashWriteF(startAdr+796+i*4,CellModel.Ta.sp[i].cArray);

WriteRez =

WriteRez&FlashWriteF(startAdr+836+i*4,CellModel.Ta.sp[i].dArray);

WriteRez =

WriteRez&FlashWriteF(startAdr+876+i*4,CellModel.Ta.sp[i].xArray);

}

for(i=0;i<8;i++) {

WriteRez = WriteRez&FlashWriteF(startAdr+920+i*4, CellCapacity[i]);

}

FlashLock(); }while(!WriteRez);

BlockModelChange = FALSE; return;

}

void LoadBatteryModel(uint8_t inModelType)

{

int8_t i;

uint32_t startAdr;

if(inModelType == modelType) return; if(ModelLoadMode) return; if(BlockModelChange) return;