Batería de litio Estado de carga

Medición del estado de carga (SoC) de iones de litio

Las baterías de iones de litio se utilizan de forma recurrente en una variedad de aplicaciones.Para asegurar una utilización efectiva de la batería y una vida más larga, el sistemas de gestión de batería (BMS) estan empleados.Los BMS recientes se están volviendo sofisticados y provocan un mayor consumo de la batería.El SoC estimado se calibra mediante el uso de una tensión de circuito abierto (OCV) original impulsada por eventos para la relación de curva de SoC.La comparación del sistema ideado se hace con las contrapartes tradicionales.Los resultados demuestran un rendimiento superior a más de un tercer orden de magnitud del sistema propuesto en términos de ganancia de compresión y eficiencia computacional al tiempo que aseguran una precisión de estimación de SoC análoga.

Definición y clasificación de la estimación del COS

El SOC es uno de los parámetros más importantes para las baterías, pero su definición presenta muchos problemas diferentes.En general, el SOC de una batería se define como la relación entre su capacidad actual () y la capacidad nominal ().La capacidad nominal la proporciona el fabricante y representa la cantidad máxima de carga que se puede almacenar en la batería.El SOC se puede definir de la siguiente manera:

Estado de carga (SoC) es el nivel de carga de una batería eléctrica en relación con su capacidad.Las unidades de SoC son puntos porcentuales (0 % = vacío; 100 % = lleno).Una forma alternativa de la misma medida es la profundidad de descarga (DoD), la inversa de SoC (100 % = vacío; 0 % = lleno).

Hay varias formas de obtener la medición del estado de carga (SoC) de iones de litio o Profundidad de descarga (DoD) para una batería de litio.Algunos métodos son bastante complicados de implementar y requieren equipos complejos (espectroscopia de impedancia o medidor de hidrómetro para baterías de plomo-ácido).

Detallaremos aquí los dos métodos más comunes y sencillos para estimar el estado de carga de una batería: método de tensión o Voltaje de circuito abierto (OCV ) y el método de conteo de coulomb.

1/ Estimación de SoC usando el método de voltaje de circuito abierto (OCV)

Todos los tipos de baterías tienen una cosa en común: el voltaje en sus terminales disminuye o aumenta según su nivel de carga.El voltaje será más alto cuando la batería esté completamente cargada y más bajo cuando esté vacía.

Esta relación entre voltaje y SOC depende directamente de la tecnología de batería utilizada.Como ejemplo, el siguiente diagrama compara las curvas de descarga entre una batería de plomo y una batería de iones de litio.

Se puede observar que las baterías de plomo-ácido tienen una curva relativamente lineal, lo que permite una buena estimación del estado de carga: para una tensión medida, es posible estimar con bastante precisión el valor del SoC asociado.

Sin embargo, las baterías de iones de litio tienen una curva de descarga mucho más plana, lo que significa que, en un amplio rango de funcionamiento, el voltaje en los terminales de la batería cambia muy levemente.

La tecnología de fosfato de hierro y litio tiene la curva de descarga más plana, lo que hace que sea muy difícil estimar el SoC en una simple medición de voltaje.De hecho, la diferencia de voltaje entre dos valores de SoC puede ser tan pequeña que no es posible estimar el estado de carga con buena precisión.

El siguiente diagrama muestra que la diferencia de medición de voltaje entre un valor DoD de 40 % y 80 % es de aproximadamente 6,0 V para una batería de 48 V en tecnología de plomo-ácido, mientras que es de solo 0,5 V para fosfato de hierro y litio.

Sin embargo, los indicadores de carga calibrados se pueden usar específicamente para baterías de iones de litio en general y baterías de fosfato de hierro y litio en particular.Una medición precisa, junto con una curva de carga modelada, permite obtener mediciones de SoC con una precisión del 10 al 15 %.

2/ Estimación de SoC utilizando el método de conteo de Coulomb

Para rastrear el estado de carga cuando se usa la batería, el método más intuitivo es seguir la corriente integrándola durante el uso de la celda.Esta integración proporciona directamente el número de cargas eléctricas inyectadas o extraídas de la batería, lo que permite cuantificar con precisión el SoC de la batería.

A diferencia del método OCV, este método es capaz de determinar la evolución del estado de carga durante el uso de la batería.No requiere que la batería esté en reposo para realizar una medición precisa.

Contador de Culombio

Aunque la medición de corriente la realiza una resistencia de precisión, pueden ocurrir pequeños errores de medición relacionados con la frecuencia de muestreo.Para corregir estos errores marginales, el contador de culombios se recalibra en cada ciclo de carga.

iones de litio Estado de carga (SoC) la medición realizada por conteo de culombios permite un error de medición de menos del 1%, lo que permite una indicación muy precisa de la energía que queda en la batería.A diferencia del método OCV, el conteo de culombios es independiente de las fluctuaciones de energía de la batería (que provocan caídas de voltaje de la batería), y la precisión permanece constante independientemente del uso de la batería.