تطبيق الصناعة
نوع المنتج
حالة شحن بطارية الليثيوم (SOC)
قياس حالة شحن الليثيوم أيون (SOC).ينتشر استخدام بطاريات الليثيوم أيون على نطاق واسع في مختلف التطبيقات. من أجل تعظيم كفاءتها وعمرها الافتراضي، أنظمة إدارة البطارية يتم استخدام (BMS). ومع ذلك، من المهم ملاحظة أن التطورات الأخيرة في تقنية BMS أدت إلى زيادة استهلاك الطاقة، مما قد يكون له تأثير سلبي على أداء البطارية. ولمعالجة هذه المشكلة، تم تطوير نهج مبتكر. تتم معايرة حالة الشحن المقدرة (SOC) للبطارية باستخدام علاقة منحنى دائرة الجهد المفتوح (OCV) المستندة إلى الحدث إلى منحنى SOC. تضمن هذه الطريقة تقديرًا دقيقًا لـ SOC مع تقليل استهلاك الطاقة. للتحقق من فعالية هذا النهج، تم إجراء مقارنة مع أنظمة إدارة المباني التقليدية. وتظهر النتائج بوضوح تفوق النظام المقترح. إنها تتفوق في الأداء على نظيراتها التقليدية بأكثر من مرتبة ثالثة من حيث كسب الضغط والكفاءة الحسابية. والأهم من ذلك، أن هذا الأداء المحسن لا يؤثر على دقة تقدير SOC. وفي الختام، فإن النظام المقترح يقدم حلاً للتحديات التي تفرضها تكنولوجيا إدارة المباني المتطورة. من خلال استخدام علاقة منحنى OCV إلى SOC المستندة إلى الحدث، فإنه يحقق تحسينات كبيرة في كسب الضغط والكفاءة الحسابية. ويضمن هذا النهج المبتكر الاستخدام الفعال للبطارية وعمرًا أطول، دون المساس بدقة تقدير SOC.
تعريف وتصنيف تقدير شركة نفط الجنوبتعد SOC واحدة من أهم المعلمات للبطاريات، ولكن تعريفها يطرح العديد من المشكلات المختلفة. بشكل عام، يتم تعريف SOC للبطارية على أنها نسبة سعتها الحالية () إلى السعة الاسمية (). يتم تحديد السعة الاسمية من قبل الشركة المصنعة وتمثل الحد الأقصى لمقدار الشحن الذي يمكن تخزينه في البطارية. يمكن تعريف SOC على النحو التالي:
حالة الشحن (SOC) هو مستوى شحن البطارية الكهربائية بالنسبة لسعتها. وحدات SOC هي نقاط مئوية (0% = فارغ؛ 100% = كامل). والشكل البديل لنفس المقياس هو عمق التفريغ (DOD)، وهو عكس SOC (100% = فارغ؛ 0% = ممتلئ).
هناك عدة طرق للحصول على قياس حالة شحن الليثيوم أيون (SOC) أو عمق التفريغ (DOD) لبطارية الليثيوم. بعض الطرق معقدة جدًا في التنفيذ وتتطلب معدات معقدة (مطياف المعاوقة أو مقياس كثافة السوائل لبطاريات الرصاص الحمضية). سنقوم هنا بتفصيل الطريقتين الأكثر شيوعًا والأبسط لتقدير حالة شحن البطارية: طريقة الجهد أو جهد الدائرة المفتوحة (OCV ) وطريقة حساب الكولوم. 1/ تقدير SOC باستخدام طريقة جهد الدائرة المفتوحة (OCV)تشترك جميع أنواع البطاريات في شيء واحد: ينخفض أو يزيد الجهد الكهربي عند أطرافها اعتمادًا على مستوى شحنها. سيكون الجهد أعلى عندما تكون البطارية مشحونة بالكامل وأدنى عندما تكون فارغة. تعتمد هذه العلاقة بين الجهد الكهربي وSOC بشكل مباشر على تقنية البطارية المستخدمة. على سبيل المثال، يقارن الرسم البياني أدناه منحنيات التفريغ بين بطارية الرصاص وبطارية ليثيوم أيون. يمكن ملاحظة أن بطاريات الرصاص الحمضية لها منحنى خطي نسبيًا، مما يسمح بتقدير جيد لحالة الشحن: بالنسبة للجهد المقاس، من الممكن تقدير قيمة SOC المرتبطة بدقة إلى حد ما. ومع ذلك، تتمتع بطاريات الليثيوم أيون بمنحنى تفريغ أكثر استواءً، مما يعني أنه على مدى نطاق تشغيل واسع، يتغير الجهد عند أطراف البطارية بشكل طفيف جدًا. تتميز تقنية فوسفات الحديد الليثيوم بمنحنى التفريغ الأكثر تسطيحًا، مما يجعل من الصعب جدًا تقدير SOC من خلال قياس جهد بسيط. في الواقع، قد يكون فرق الجهد بين قيمتي SOC صغيرًا جدًا بحيث لا يمكن تقدير حالة الشحن بدقة جيدة. يوضح الرسم البياني أدناه أن فرق قياس الجهد بين قيمة DOD البالغة 40% و80% يبلغ حوالي 6.0 فولت لبطارية 48 فولت في تكنولوجيا حمض الرصاص، بينما يبلغ 0.5 فولت فقط لفوسفات الحديد الليثيوم!
ومع ذلك، يمكن استخدام مؤشرات الشحن المعايرة خصيصًا لبطاريات الليثيوم أيون بشكل عام وبطاريات ليثيوم فوسفات الحديد بشكل خاص. يسمح القياس الدقيق، إلى جانب منحنى الحمل النموذجي، بالحصول على قياسات SOC بدقة تتراوح من 10 إلى 15%.
2/ تقدير SOC باستخدام طريقة عد كولوملتتبع حالة الشحن عند استخدام البطارية، الطريقة الأكثر بديهية هي متابعة التيار من خلال دمجه أثناء استخدام الخلية. يعطي هذا التكامل بشكل مباشر عدد الشحنات الكهربائية التي تم حقنها أو سحبها من البطارية، مما يجعل من الممكن تحديد كمية SOC للبطارية بدقة. على عكس طريقة OCV، فإن هذه الطريقة قادرة على تحديد تطور حالة الشحن أثناء استخدام البطارية. لا يتطلب الأمر أن تكون البطارية في حالة سكون لإجراء قياس دقيق.
|
