对能量存储装置中的电流测量进行采样的系统和方法制造方法及图纸

技术编号:17745736 阅读:43 留言:0更新日期:2018-04-18 19:04
提供了在减少诸如混叠的偏移误差的同时,对能量存储资产中的电流测量进行采样的系统和方法。一个示例电流采样系统包括积分器电路,所述积分器电路接收电流信号作为输入并且积分电流信号以输出电荷信号。电流信号指示在能量存储系统的能量存储资产处的电流。电流采样系统包括电荷信号采样器电路,所述电荷信号采样器电路以电荷信号采样率对电荷信号进行采样。电流采样系统包括微分器电路,所述微分器电路从电荷信号采样器电路接收电荷信号的样本并且微分电荷信号的样本以输出抗混叠的电流信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】对能量存储装置中的电流测量进行采样的系统和方法
本主题一般涉及能量存储系统,且更具体地,涉及在减少诸如混叠的偏移误差的同时,对能量存储资产中的电流测量进行采样的系统和方法。
技术介绍
对能量存储装置或能量存储资产中的电荷状态的追踪能够是巨大的挑战。电荷状态估计的最常见的方法涉及电流的测量及它的积分。然而,电流测量中的偏移误差的积分经常导致电荷状态估计中的大的误差。混叠误差是这样的偏移误差的示例,并且是这样的误差的最常见的一个。因此,在长时间周期内执行电荷状态测量可能成为巨大的挑战并且,例如,可能要求利用能量存储装置的特性的周期性校正。这样的校正的可行性高度地取决于具体的电池化学和感兴趣的特定的应用。这样的校正也可能对存储装置的操作是破坏性的,且通常并非期望的。通常,能够使用采样系统来使由混叠引入的偏移误差最小化,所述采样系统涉及其后是以适当的速率(例如,如由Nyquist规则所指导的)采样的模拟抗混叠滤波器。在图1中示出这样的方案的示例。在此途径中,采样频率ω1选取为比抗混叠滤波器的截止显著地更大(典型地,例如,是五至十倍),以避免混叠。然而,图1中说明的采样方案要求基于实现的采样率以及要采样的输入信号的频谱内容的假设的模拟滤波器的设计和实现。因而,与采样的信号的频谱内容或采样率相关的观察的特性或假设的改变要求模拟滤波器的对应的改变。对模拟滤波器的这样的改变经常是昂贵且耗时的。因此,图1中说明的采样方案不容易地可适应于变化的情形或应用。对专用抗混叠滤波器的一个备选方案是以下列项的配置的使用:固定的模拟抗混叠滤波器设计;用于给定的抗混叠滤波器的适当地高采样率;以此较高的采样率的数字低通滤波器;以及以适合于一般计算的较低采样率进行的信号的重新采样。在图2中示出用于这样的方案的框图。在此方案中,基于模拟抗混叠滤波器的设计而选择采样频率ω1,而采样频率ω2是用于控制系统的期望的采样频率。然而,经常在针对多个应用而利用控制和测量硬件的一个集合的应用中实现图2中说明的方案。因此,针对每个不同的应用而重新配置系统的硬件(例如,固定的滤波器)是不可行的。
技术实现思路
将在下面的描述中部分地阐明、或可以从描述学到、或可以通过实践实施例而学到本公开的实施例的方面和优点。本公开的一个示例方面针对用于将电流信号去混叠的电流采样系统。电流采样系统包括积分器电路,所述积分器电路接收电流信号作为输入并且积分电流信号以输出电荷信号。电流信号指示在能量存储系统的能量存储资产处的电流。电流采样系统包括电荷信号采样器电路,所述电荷信号采样器电路以电荷信号采样率对电荷信号进行采样。电流采样系统包括微分器电路,所述微分器电路从电荷信号采样器电路接收电荷信号的样本并且微分电荷信号的样本以输出抗混叠的电流信号。本公开的另一示例方面针对能量存储系统。能量存储系统包括至少一个能量存储资产。能量存储系统包括电荷状态确定系统以至少部分地基于指示在至少一个能量存储资产处的电流的电流信号来确定至少一个能量存储资产的电荷状态。电荷状态确定系统包括电流采样系统,所述电流采样系统将电流信号去混叠。电流采样系统包括积分器,所述积分器接收电流信号作为输入并且积分电流信号以输出电荷信号。电流采样系统包括电荷信号采样器,所述电荷信号采样器以电荷信号采样率对电荷信号进行采样。电流采样系统包括微分器,所述微分器从电荷信号采样器接收电荷信号的样本并且微分电荷信号的样本以输出抗混叠的电流信号。电荷状态确定系统进一步包括电流样本积分器,所述电流样本积分器重新积分抗混叠的电流信号以生成资产电荷状态数据,所述资产电荷状态数据指示至少一个能量存储资产的电荷状态。本公开的另一示例方面针对用于将第一信号去混叠的方法。方法包括由积分器电路积分第一信号以获得第二信号,所述第二信号指示第一信号的积分。方法包括由采样器电路以采样率对第二信号进行采样以获得第二信号的样本的集合。方法包括由微分器电路微分第二信号的样本的集合以获得第一信号的抗混叠的版本。能够对本公开的这些示例方面进行变型和修改。参考下面的描述和所附权利要求,各种实施例的这些及其它特征、方面以及优点将变得更好理解。合并于本说明书中且组成本说明书的一部分的附图说明了本公开的实施例,并且连同描述一起用来解释相关的原理。附图说明参考附图而在说明书中阐明针对本领域普通技术人员的实施例的详细的讨论,其中:图1描绘了电流采样方案;图2描绘了电流采样方案;图3描绘了根据本公开的示例实施例的示例能量存储系统;图4描绘了根据本公开的示例实施例的示例电流采样系统;图5描绘了根据本公开的示例实施例的用于对在能量存储装置处的电流进行采样的示例方法;图6描绘了根据本公开的示例实施例的示例电流采样系统;以及图7描绘了根据本公开的示例实施例的用于对在能量存储装置处的电流进行采样的示例方法;图8描绘了说明本公开的系统和方法的结果对基线采样方案的结果的示例比较的一对图表。具体实施方式现在将详细地参考本专利技术的实施例,其的一个或更多个示例在附图中说明。每个示例作为本专利技术的解释,而不作为本专利技术的限制被提供。实际上,对本领域技术人员将显而易见的是,在不背离本专利技术的范围或精神的情况下,能够在本专利技术中进行各种修改和变型。例如,作为一个实施例的部分而说明或描述的特征能够与另一实施例一起使用以得到又一实施例。因此,打算的是本专利技术覆盖如落入所附权利要求及它们的等效物的范围内的这样的修改和变型。本公开的示例方面针对对诸如电池组(batteries)的能量存储资产中的电流测量进行采样的系统和方法。具体地,本公开提供消除诸如混叠的偏移误差对所得到的电流样本的影响的电流采样系统。根据本公开的一个方面,新颖的电流采样系统包括积分器电路。积分器电路可以阻止对于如参考图2描述的附加的数字抗混叠滤波器的需要。积分器电路能够积分指示在能量存储资产处测量到的电流的电流信号。积分器能够通过模拟方法或通过例如以相对高的采样率执行的数字方法而积分电流信号。在积分之后,能够以相对较低的采样率对电流信号进行采样。本公开的提供的这样的途径减少混叠相关的误差,而没有以高采样率实行计算昂贵的运算的负担。作为一个示例,能够积分电流信号以获得电荷信号,所述电荷信号指示电流信号随着时间的改变。采样电路能够以期望的频率(例如,控制系统的采样频率)对电荷信号进行采样。然后,微分器电路能够微分电荷信号的样本以获得抗混叠的电流信号。通过本公开的方面而提供的一个优点是,消除感兴趣的主信号(例如,电荷状态)中的偏移误差。具体地,由于采样的信号表示电荷,而不是它的导数(电流),因此采样的信号未混叠。通过本公开的方面而提供的另一优点是,不要求专用滤波器设计。因此,关于图1和图2中说明的方案,本公开的方面具有以下的优点:在提供相对较低的计算负担的同时,减少信号的较高频率内容的滤波。此外,能够相对于各种应用或具有变化的频谱内容的信号而容易地实现本公开,而不要求诸如滤波器的固定的硬件的设计和实现的对应的改变。现在参考附图,现在将详细地讨论本公开的示例实施例。图3描绘了根据本公开的示例实施例的示例能量存储系统300。能量存储系统300包括能量存储资产302和电荷状态确定系统308。能量存储资产302能够是存储能量的任何资产、装置、组件或系统。例本文档来自技高网
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对能量存储装置中的电流测量进行采样的系统和方法

【技术保护点】
一种用于将电流信号去混叠的电流采样系统,包括:积分器电路,其接收所述电流信号作为输入并且积分所述电流信号以输出电荷信号,其中所述电流信号指示在能量存储系统的能量存储资产处的电流;电荷信号采样器电路,其以电荷信号采样率对所述电荷信号进行采样;以及微分器电路,其从所述电荷信号采样器电路接收所述电荷信号的样本并且微分所述电荷信号的所述样本以输出抗混叠的电流信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.08.19 US 14/8297981.一种用于将电流信号去混叠的电流采样系统,包括:积分器电路,其接收所述电流信号作为输入并且积分所述电流信号以输出电荷信号,其中所述电流信号指示在能量存储系统的能量存储资产处的电流;电荷信号采样器电路,其以电荷信号采样率对所述电荷信号进行采样;以及微分器电路,其从所述电荷信号采样器电路接收所述电荷信号的样本并且微分所述电荷信号的所述样本以输出抗混叠的电流信号。2.根据权利要求1所述的电流采样系统,其中:所述电荷信号采样器电路以所述电荷信号采样率对所述电荷信号的数字版本进行采样;以及所述微分器电路包括数字微分器电路,所述数字微分器电路从所述电荷信号采样器电路接收所述电荷信号的所述数字版本的所述样本并且微分所述电荷信号的所述数字版本以输出数字抗混叠的电流信号。3.根据权利要求1所述的电流采样系统,其中:所述积分器电路包括模拟积分器电路,所述模拟积分器电路接收所述电流信号的模拟版本作为所述输入并且积分所述电流信号的所述模拟版本以输出所述电荷信号的模拟版本;所述电流采样系统进一步包括模数转换器电路,所述模数转换器电路将所述电荷信号的所述模拟版本转换成所述电荷信号的数字版本;所述电荷信号采样器电路以所述电荷信号采样率对所述电荷信号的所述数字版本进行采样;以及所述微分器电路包括数字微分器电路,所述数字微分器电路从所述电荷信号采样器电路接收所述电荷信号的所述数字版本的所述样本并且微分所述电荷信号的所述数字版本以输出数字抗混叠的电流信号。4.根据权利要求3所述的电流采样系统,其中所述数字微分器电路包括离散微分器电路。5.根据权利要求1所述的电流采样系统,进一步包括:模数转换器电路,其将所述电流信号的模拟版本转换成所述电流信号的数字版本;以及电流信号采样器电路,其以电流信号采样率对所述电流信号的所述数字版本进行采样;其中,所述积分器电路包括数字积分器电路,所述数字积分器电路从所述电流信号采样器电路接收所述电流信号的所述数字版本的所述样本并且积分所述电流信号的所述数字版本以输出所述电荷信号的数字版本。6.根据权利要求5所述的电流采样系统,其中:所述电荷信号采样器电路对由所述数字积分器电路输出的所述电荷信号的所述数字版本进行采样;以及所述微分器电路包括数字微分器电路,所述数字微分器电路从所述电荷信号采样器电路接收所述电荷信号的所述数字版本的所述样本、数字地微分所述电荷信号的所述数字版本并且输出数字抗混叠的电流信号。7.根据权利要求5所述的电流采样系统,其中所述电流信号采样率大于所述电荷信号采样率。8.根据权利要求5所述的电流采样系统,其中所述数字微分器电路包括离散微分器电路。9.根据权利要求1所述的电流采样系统,其中所述电荷信号采样率包括控制系统采样率。10.根据权利要求1所述的电流采样系统,进一步包括:第二积分器电路,其接收所述抗混叠的电流信号作为输入并且积分所述抗混叠的电流信号以输出第二电荷信号,其中所述第二电荷信号对确定所述能量存储资产的电荷状态是有用的。11.根据权利要求1所述的电流采样系统,进一步包括:抗混叠滤波器,其定位于相对于所述积分器电路的上游。12.一种能量存储系统,包括:至少一个能量存储资产;以及电荷状态确定系统,以至少部分地基于指示在所述至少一个能量存储资产处的电流的电流信号来确定所述至少一个能量存储资产的电荷状态,所述电荷状态确定系统包括将所述电流信号去混叠的电流采样系统,所述电流采样系统包括:积分器,其接收所述电流信号作为输入并且积分所述电流信号以输出电荷信号;电荷信号采样器,其以电荷信号采样率对所述电荷信号进行采样;以及微分器,其从所述电荷信号采样器接收所述电荷信号的样本并且微分所述电荷信号的所述样本以输出抗混叠的电流信号;以及其中,所述电荷状态确定系统...

【专利技术属性】
技术研发人员:M格维奇
申请(专利权)人:通用电气公司
类型:发明
国别省市:美国,US

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