Keadaan Pengecasan bateri litium

Pengukuran Keadaan Caj Litium-Ion (SoC).

Bateri litium-ion digunakan secara berulang dalam pelbagai aplikasi.Untuk memastikan penggunaan bateri yang berkesan dan hayat yang lebih lama, sistem pengurusan bateri (BMS) sedang bekerja.BMS terkini menjadi canggih dan menyebabkan penggunaan overhed yang lebih tinggi pada bateri.Anggaran SoC ditentukur dengan menggunakan hubungan voltan Litar Terbuka (OCV) dipacu peristiwa asal kepada lengkung SoC.Perbandingan sistem yang direka dibuat dengan rakan sejawat tradisional.Keputusan menunjukkan lebih daripada magnitud tertib ketiga melebihi prestasi sistem yang dicadangkan dari segi keuntungan mampatan dan kecekapan pengiraan sambil memastikan ketepatan anggaran SoC yang serupa.

Definisi dan Klasifikasi Anggaran SOC

SOC ialah salah satu parameter terpenting untuk bateri, tetapi definisinya memberikan banyak isu yang berbeza.Secara umum, SOC bateri ditakrifkan sebagai nisbah kapasiti semasanya () kepada kapasiti nominal ().Kapasiti nominal diberikan oleh pengilang dan mewakili jumlah maksimum cas yang boleh disimpan dalam bateri.SOC boleh ditakrifkan seperti berikut:

Keadaan cas (SoC) ialah tahap cas bateri elektrik berbanding kapasitinya.Unit SoC ialah mata peratusan (0% = kosong; 100% = penuh).Bentuk alternatif bagi ukuran yang sama ialah kedalaman nyahcas (DoD), songsangan SoC (100% = kosong; 0% = penuh).

Terdapat beberapa cara untuk mendapatkan ukuran Lithium-Ion State of Charge (SoC) atau Kedalaman Pelepasan (DoD) untuk bateri litium.Sesetengah kaedah agak rumit untuk dilaksanakan dan memerlukan peralatan yang kompleks (spektroskopi impedans atau tolok hidrometer untuk bateri asid plumbum).

Kami akan memperincikan di sini dua kaedah paling biasa dan paling mudah untuk menganggarkan keadaan cas bateri: kaedah voltan atau Voltan Litar Terbuka (OCV ) dan kaedah pengiraan coulomb.

1/ Anggaran SoC menggunakan Kaedah Voltan Litar Terbuka (OCV)

Semua jenis bateri mempunyai satu persamaan: voltan pada terminalnya berkurangan atau meningkat bergantung pada tahap casnya.Voltan akan paling tinggi apabila bateri dicas sepenuhnya dan paling rendah apabila ia kosong.

Hubungan antara voltan dan SOC ini bergantung secara langsung pada teknologi bateri yang digunakan.Sebagai contoh, rajah di bawah membandingkan lengkung nyahcas antara bateri plumbum dan bateri Litium-Ion.

Ia boleh dilihat bahawa bateri asid plumbum mempunyai lengkung yang agak linear, yang membolehkan anggaran keadaan cas yang baik: untuk voltan yang diukur, adalah mungkin untuk menganggarkan dengan tepat nilai SoC yang berkaitan.

Walau bagaimanapun, bateri Litium-ion mempunyai lengkung nyahcas yang lebih rata, yang bermaksud bahawa dalam julat operasi yang luas, voltan pada terminal bateri berubah sedikit.

Teknologi Lithium Iron Phosphate mempunyai lengkung nyahcas paling rata, yang menjadikannya sangat sukar untuk menganggarkan SoC pada pengukuran voltan yang mudah.Sesungguhnya, perbezaan voltan antara dua nilai SoC mungkin sangat kecil sehingga tidak mungkin untuk menganggarkan keadaan cas dengan ketepatan yang baik.

Rajah di bawah menunjukkan bahawa perbezaan pengukuran voltan antara nilai DoD 40% dan 80% ialah kira-kira 6.0V untuk bateri 48V dalam teknologi asid plumbum, manakala ia hanya 0.5V untuk litium-besi-fosfat!

Walau bagaimanapun, penunjuk cas yang ditentukur boleh digunakan khusus untuk bateri litium-ion secara umum dan bateri litium besi fosfat khususnya.Pengukuran yang tepat, ditambah dengan keluk beban yang dimodelkan, membolehkan pengukuran SoC diperoleh dengan ketepatan 10 hingga 15%.

2/ Anggaran SoC menggunakan kaedah Coulomb Counting

Untuk menjejaki keadaan cas semasa menggunakan bateri, kaedah yang paling intuitif ialah mengikut arus dengan menyepadukannya semasa penggunaan sel.Penyepaduan ini secara langsung memberikan bilangan cas elektrik yang disuntik atau ditarik balik daripada bateri, dengan itu memungkinkan untuk mengukur SoC bateri dengan tepat.

Berbeza dengan kaedah OCV, kaedah ini mampu menentukan evolusi keadaan cas semasa penggunaan bateri.Ia tidak memerlukan bateri dalam keadaan rehat untuk melakukan pengukuran yang tepat.

Kaunter Coulomb

Walaupun pengukuran semasa dilakukan oleh perintang ketepatan, ralat pengukuran kecil mungkin berlaku, berkaitan dengan kekerapan pensampelan.Untuk membetulkan ralat marginal ini, pembilang coulomb ditentukur semula pada setiap kitaran beban.

Litium-Ion Keadaan Caj (SoC) pengukuran yang dibuat dengan pengiraan coulomb membenarkan ralat pengukuran kurang daripada 1%, yang membolehkan petunjuk yang sangat tepat tentang tenaga yang tinggal dalam bateri.Tidak seperti kaedah OCV, pengiraan coulomb adalah bebas daripada turun naik kuasa bateri (yang menyebabkan penurunan voltan bateri), dan ketepatan kekal malar tanpa mengira penggunaan bateri.