Estado de carga da batería de litio

Medición do estado de carga de ións de litio (SoC).

As baterías de iones de litio utilízanse de forma recorrente nunha variedade de aplicacións.Para garantir unha utilización eficaz da batería e unha maior duración, o Sistemas de xestión de baterías (BMS) están empregados.Os BMS recentes son cada vez máis sofisticados e provocan un maior consumo de batería.O SoC estimado calibrase mediante unha relación orixinal de voltaxe de circuíto aberto (OCV) impulsada por eventos coa curva de SoC.A comparación do sistema ideado realízase cos homólogos tradicionais.Os resultados demostran un rendemento superior á terceira orde de magnitude do sistema proposto en termos de ganancia de compresión e eficiencia computacional ao tempo que garante unha precisión de estimación de SoC análoga.

Definición e Clasificación da Estimación SOC

O SOC é un dos parámetros máis importantes para as baterías, pero a súa definición presenta moitos problemas diferentes.En xeral, o SOC dunha batería defínese como a relación entre a súa capacidade actual () e a capacidade nominal ().A capacidade nominal é dada polo fabricante e representa a cantidade máxima de carga que se pode almacenar na batería.O SOC pódese definir do seguinte xeito:

Estado de carga (SoC) é o nivel de carga dunha batería eléctrica en relación coa súa capacidade.As unidades de SoC son puntos porcentuais (0% = baleiro; 100% = cheo).Unha forma alternativa da mesma medida é a profundidade de descarga (DoD), a inversa de SoC (100% = baleiro; 0% = cheo).

Hai varias formas de obter a medición do estado de carga de ións de litio (SoC) ou Profundidade de descarga (DoD) para unha batería de litio.Algúns métodos son bastante complicados de implementar e requiren equipos complexos (espectroscopia de impedancia ou indicador hidrómetro para baterías de chumbo-ácido).

Detallaremos aquí os dous métodos máis comúns e sinxelos para estimar o estado de carga dunha batería: método de tensión ou Tensión de circuíto aberto (OCV ) e método de conteo de coulombs.

1/ Estimación de SoC mediante o método de voltaxe de circuíto aberto (OCV)

Todo tipo de baterías teñen unha cousa en común: a tensión nos seus bornes diminúe ou aumenta en función do seu nivel de carga.A tensión será máis alta cando a batería estea completamente cargada e máis baixa cando estea baleira.

Esta relación entre voltaxe e SOC depende directamente da tecnoloxía da batería utilizada.Como exemplo, o seguinte diagrama compara as curvas de descarga entre unha batería de chumbo e unha batería de ión-litio.

Pódese ver que as baterías de chumbo-ácido teñen unha curva relativamente lineal, o que permite unha boa estimación do estado de carga: para unha tensión medida, é posible estimar con bastante precisión o valor do SoC asociado.

Non obstante, as baterías de ión-litio teñen unha curva de descarga moito máis plana, o que significa que nun amplo rango de funcionamento, a tensión nos terminais da batería cambia lixeiramente.

A tecnoloxía de fosfato de ferro de litio ten a curva de descarga máis plana, o que dificulta moito a estimación do SoC nunha simple medición de voltaxe.De feito, a diferenza de tensión entre dous valores de SoC pode ser tan pequena que non sexa posible estimar o estado de carga con boa precisión.

O diagrama a continuación mostra que a diferenza de medición de voltaxe entre un valor de DoD do 40% e do 80% é de aproximadamente 6,0 V para unha batería de 48 V en tecnoloxía de chumbo-ácido, mentres que só é de 0,5 V para o fosfato de ferro de litio.

Non obstante, os indicadores de carga calibrados pódense usar especificamente para baterías de ión-litio en xeral e baterías de fosfato de ferro e litio en particular.Unha medición precisa, unida a unha curva de carga modelada, permite obter medicións de SoC cunha precisión do 10 ao 15%.

2/ Estimación de SoC mediante o método Coulomb Counting

Para rastrexar o estado de carga ao usar a batería, o método máis intuitivo é seguir a corrente integrándoa durante o uso da cela.Esta integración dá directamente o número de cargas eléctricas inxectadas ou retiradas da batería, posibilitando así cuantificar con precisión o SoC da batería.

A diferenza do método OCV, este método é capaz de determinar a evolución do estado de carga durante o uso da batería.Non require que a batería estea en repouso para realizar unha medición precisa.

Contador Coulomb

Aínda que a medición de corrente realízase mediante unha resistencia de precisión, poden producirse pequenos erros de medición relacionados coa frecuencia de mostraxe.Para corrixir estes erros marxinais, recalibrase o contador de coulombs en cada ciclo de carga.

Litio-Ion Estado de carga (SoC) a medición realizada mediante o reconto de coulombios permite un erro de medida inferior ao 1%, o que permite unha indicación moi precisa da enerxía que queda na batería.A diferenza do método OCV, o reconto de coulombs é independente das flutuacións da enerxía da batería (que provocan caídas de tensión da batería) e a precisión permanece constante independentemente do uso da batería.