Litiumbattery Staat van Lading

Litium-ioon toestand van lading (SoC) meting

Die litium-ioonbatterye word gereeld in 'n verskeidenheid toepassings gebruik.Om 'n effektiewe batterybenutting en langer lewe te verseker, is die batterybestuurstelsels (BMS) in diens is.Onlangse BMS'e word gesofistikeerd en veroorsaak 'n hoër verbruik bokoste op die battery.Die beraamde SoC word gekalibreer deur 'n oorspronklike gebeurtenis-gedrewe oopkringspanning (OCV) tot SoC-krommeverhouding te gebruik.Die ontwerpte stelselvergelyking word met die tradisionele eweknieë gemaak.Resultate toon 'n meer as derde orde van grootte-uitprestasie van die voorgestelde stelsel in terme van kompressiewins en berekeningsdoeltreffendheid terwyl dit 'n analoog SoC skatting akkuraatheid verseker.

Definisie en klassifikasie van SOC-skatting

SOC is een van die belangrikste parameters vir batterye, maar die definisie daarvan bied baie verskillende probleme.Oor die algemeen word die SOC van 'n battery gedefinieer as die verhouding van sy huidige kapasiteit () tot die nominale kapasiteit ().Die nominale kapasiteit word deur die vervaardiger gegee en verteenwoordig die maksimum hoeveelheid lading wat in die battery gestoor kan word.Die SOC kan soos volg gedefinieer word:

Staat van beheer (SoC) is die vlak van lading van 'n elektriese battery relatief tot sy kapasiteit.Die eenhede van SoC is persentasiepunte (0% = leeg; 100% = vol).'n Alternatiewe vorm van dieselfde maatstaf is die diepte van ontlading (DoD), die omgekeerde van SoC (100% = leeg; 0% = vol).

Daar is verskeie maniere om Lithium-Ion State of Charge (SoC) meting of Diepte van ontlading (DoD) vir 'n litiumbattery.Sommige metodes is redelik ingewikkeld om te implementeer en vereis komplekse toerusting (impedansiespektroskopie of hidrometermeter vir loodsuurbatterye).

Ons sal hier die twee mees algemene en eenvoudigste metodes uiteensit om die ladingtoestand van 'n battery te skat: spanningsmetode of Oopkringspanning (OCV ) en coulomb-telmetode.

1/ SoC skatting met behulp van oopkringspanningsmetode (OCV)

Alle soorte batterye het een ding in gemeen: die spanning by hul terminale neem af of verhoog na gelang van hul laaivlak.Die spanning sal die hoogste wees wanneer die battery vol gelaai is en die laagste wanneer dit leeg is.

Hierdie verhouding tussen spanning en SOC hang direk af van die batterytegnologie wat gebruik word.As 'n voorbeeld vergelyk die diagram hieronder die ontladingskurwes tussen 'n loodbattery en 'n litium-ioonbattery.

Daar kan gesien word dat loodsuurbatterye 'n relatief lineêre kurwe het, wat 'n goeie skatting van die toestand van lading moontlik maak: vir 'n gemete spanning is dit moontlik om die waarde van die geassosieerde SoC redelik presies te skat.

Litium-ioon-batterye het egter 'n baie platter ontladingskurwe, wat beteken dat die spanning by die batteryklemme oor 'n wye bedryfsreeks baie effens verander.

Litium-ysterfosfaattegnologie het die platste ontladingskurwe, wat dit baie moeilik maak om SoC op 'n eenvoudige spanningsmeting te skat.Inderdaad, die spanningsverskil tussen twee SoC-waardes kan so klein wees dat dit nie moontlik is om die toestand van lading met goeie presisie te skat nie.

Die diagram hieronder toon dat die spanningsmetingsverskil tussen 'n DoD-waarde van 40% en 80% ongeveer 6.0V is vir 'n 48V-battery in loodsuurtegnologie, terwyl dit slegs 0.5V vir litium-yster-fosfaat is!

Gekalibreerde ladingaanwysers kan egter spesifiek vir litium-ioonbatterye in die algemeen en litiumysterfosfaatbatterye in die besonder gebruik word.'n Presiese meting, tesame met 'n gemodelleerde laskromme, laat toe dat SoC-metings met 'n akkuraatheid van 10 tot 15% verkry kan word.

2/ SoC-beraming deur die Coulomb-telmetode te gebruik

Om die toestand van lading na te spoor wanneer die battery gebruik word, is die mees intuïtiewe metode om die stroom te volg deur dit tydens selgebruik te integreer.Hierdie integrasie gee direk die aantal elektriese ladings wat ingespuit of onttrek word uit die battery, wat dit dus moontlik maak om die SoC van die battery presies te kwantifiseer.

Anders as die OCV-metode, is hierdie metode in staat om die evolusie van die ladingtoestand tydens batterygebruik te bepaal.Dit vereis nie dat die battery rus om 'n akkurate meting uit te voer nie.

Coulomb-toonbank

Alhoewel stroommeting deur 'n presisieweerstand uitgevoer word, kan klein meetfoute voorkom, wat verband hou met die steekproeffrekwensie.Om hierdie marginale foute reg te stel, word die coulomb-teller by elke lassiklus herkalibreer.

Litium-ioon Staat van beheer (SoC) meting gemaak deur coulomb-telling laat 'n meetfout van minder as 1% toe, wat 'n baie akkurate aanduiding van die energie wat in die battery oorbly, moontlik maak.Anders as die OCV-metode, is coulomb-telling onafhanklik van batterykragskommelings (wat batteryspanningsdalings veroorsaak), en akkuraatheid bly konstant ongeag batterygebruik.