Status Pengisian Baterai Litium

Pengukuran Status Pengisian Daya Litium-Ion (SoC).

Baterai lithium-ion sering digunakan dalam berbagai aplikasi.Untuk memastikan penggunaan baterai yang efektif dan masa pakai yang lebih lama, the sistem manajemen baterai (BMS) dipekerjakan.BMS baru-baru ini menjadi canggih dan menyebabkan konsumsi baterai yang lebih tinggi.Estimasi SoC dikalibrasi dengan menggunakan Open Circuit Voltage (OCV) asli yang digerakkan peristiwa ke hubungan kurva SoC.Perbandingan sistem yang dirancang dibuat dengan rekan-rekan tradisional.Hasilnya menunjukkan kinerja sistem yang diusulkan lebih dari urutan ketiga besarnya dalam hal perolehan kompresi dan efisiensi komputasi sambil memastikan presisi estimasi SoC analog.

Definisi dan Klasifikasi Estimasi SOC

SOC adalah salah satu parameter terpenting untuk baterai, tetapi definisinya menghadirkan banyak masalah berbeda.Secara umum, SOC baterai didefinisikan sebagai rasio kapasitas arusnya () dengan kapasitas nominal ().Kapasitas nominal diberikan oleh pabrikan dan mewakili jumlah muatan maksimum yang dapat disimpan dalam baterai.SOC dapat didefinisikan sebagai berikut:

Status muatan (SoC) adalah tingkat muatan baterai listrik relatif terhadap kapasitasnya.Satuan SoC adalah poin persentase (0% = kosong; 100% = penuh).Bentuk alternatif dari ukuran yang sama adalah depth of discharge (DoD), kebalikan dari SoC (100% = kosong; 0% = penuh).

Ada beberapa cara untuk mendapatkan pengukuran Lithium-Ion State of Charge (SoC) atau Kedalaman Pelepasan (DoD) untuk baterai lithium.Beberapa metode cukup rumit untuk diimplementasikan dan membutuhkan peralatan yang kompleks (spektroskopi impedansi atau pengukur hidrometer untuk baterai timbal-asam).

Kami akan merinci di sini dua metode yang paling umum dan paling sederhana untuk memperkirakan status pengisian baterai: metode voltase atau Tegangan Rangkaian Terbuka (OCV ) dan metode penghitungan Coulomb.

Estimasi 1/ SoC menggunakan Open Circuit Voltage Method (OCV)

Semua jenis baterai memiliki satu kesamaan: voltase di terminalnya berkurang atau bertambah tergantung pada tingkat pengisiannya.Tegangan akan tertinggi saat baterai terisi penuh dan terendah saat kosong.

Hubungan antara voltase dan SOC ini bergantung langsung pada teknologi baterai yang digunakan.Sebagai contoh, diagram di bawah ini membandingkan kurva pengosongan antara baterai timbal dan baterai Litium-Ion.

Dapat dilihat bahwa baterai timbal-asam memiliki kurva yang relatif linier, yang memungkinkan perkiraan kondisi pengisian yang baik: untuk voltase yang diukur, dimungkinkan untuk memperkirakan dengan tepat nilai SoC yang terkait.

Namun, baterai Lithium-ion memiliki kurva pelepasan yang jauh lebih rata, yang berarti bahwa pada rentang pengoperasian yang luas, voltase pada terminal baterai sedikit berubah.

Teknologi Lithium Iron Phosphate memiliki kurva pelepasan yang paling datar, yang membuatnya sangat sulit untuk memperkirakan SoC pada pengukuran voltase sederhana.Memang, perbedaan voltase antara dua nilai SoC mungkin sangat kecil sehingga tidak mungkin untuk memperkirakan kondisi pengisian daya dengan presisi yang baik.

Diagram di bawah ini menunjukkan bahwa perbedaan pengukuran voltase antara nilai DoD 40% dan 80% adalah sekitar 6,0V untuk baterai 48V dalam teknologi asam timbal, sedangkan untuk litium-besi-fosfat hanya 0,5V!

Namun, indikator pengisian yang dikalibrasi dapat digunakan secara khusus untuk baterai lithium-ion pada umumnya dan baterai lithium besi fosfat pada khususnya.Pengukuran yang tepat, ditambah dengan kurva beban yang dimodelkan, memungkinkan pengukuran SoC diperoleh dengan akurasi 10 hingga 15%.

2/ Estimasi SoC menggunakan metode Coulomb Counting

Untuk melacak status pengisian daya saat menggunakan baterai, metode yang paling intuitif adalah mengikuti arus dengan mengintegrasikannya selama penggunaan sel.Integrasi ini secara langsung memberikan jumlah muatan listrik yang disuntikkan atau ditarik dari baterai, sehingga memungkinkan untuk mengukur SoC baterai dengan tepat.

Berbeda dengan metode OCV, metode ini mampu menentukan evolusi state of charge selama penggunaan baterai.Baterai tidak perlu diam untuk melakukan pengukuran yang akurat.

Penghitung Coulomb

Meskipun pengukuran arus dilakukan oleh resistor presisi, kesalahan pengukuran kecil dapat terjadi, terkait dengan frekuensi pengambilan sampel.Untuk memperbaiki kesalahan marjinal ini, penghitung coulomb dikalibrasi ulang pada setiap siklus beban.

Ion lithium Status Biaya (SoC) pengukuran yang dilakukan dengan penghitungan coulomb memungkinkan kesalahan pengukuran kurang dari 1%, yang memungkinkan indikasi yang sangat akurat dari energi yang tersisa di baterai.Berbeda dengan metode OCV, penghitungan coulomb tidak bergantung pada fluktuasi daya baterai (yang menyebabkan voltase baterai turun), dan akurasi tetap konstan terlepas dari penggunaan baterai.