Gjendja e ngarkimit të baterisë së litiumit

Matja e gjendjes së ngarkesës litium-jon (SoC).

Bateritë litium-jon përdoren në mënyrë periodike në një sërë aplikacionesh.Për të siguruar një përdorim efektiv të baterisë dhe jetë më të gjatë, Sistemet e menaxhimit të baterive (BMS) janë të punësuar.BMS-të e fundit po bëhen të sofistikuara dhe shkaktojnë një shpenzim më të lartë të konsumit të baterisë.SoC e vlerësuar është kalibruar duke përdorur një lidhje origjinale të tensionit të qarkut të hapur (OCV) me relacionin e lakores së SoC.Krahasimi i sistemit të krijuar është bërë me homologët tradicionalë.Rezultatet demonstrojnë një performancë më të madhe se të rendit të tretë të magnitudës së sistemit të propozuar për sa i përket fitimit të kompresimit dhe efikasitetit llogaritës duke siguruar një saktësi të ngjashme të vlerësimit të SoC.

Përkufizimi dhe Klasifikimi i Vlerësimit të KOS-it

SOC është një nga parametrat më të rëndësishëm për bateritë, por përkufizimi i tij paraqet shumë çështje të ndryshme.Në përgjithësi, SOC e një baterie përcaktohet si raporti i kapacitetit të saj aktual () me kapacitetin nominal ().Kapaciteti nominal jepet nga prodhuesi dhe përfaqëson sasinë maksimale të ngarkesës që mund të ruhet në bateri.KOS mund të përcaktohet si më poshtë:

Gjendja e ngarkuar (SoC) është niveli i ngarkesës së një baterie elektrike në raport me kapacitetin e saj.Njësitë e SoC janë pikë përqindjeje (0% = bosh; 100% = plot).Një formë alternative e së njëjtës masë është thellësia e shkarkimit (DoD), anasjellta e SoC (100% = bosh; 0% = plot).

Ka disa mënyra për të marrë matje të gjendjes së ngarkimit të litium-jonit (SoC) ose Thellësia e shkarkimit (DoD) për një bateri litium.Disa metoda janë mjaft të ndërlikuara për t'u zbatuar dhe kërkojnë pajisje komplekse (spektroskopia e rezistencës ose matësi hidrometrik për bateritë e acidit plumb).

Ne do të detajojmë këtu dy metodat më të zakonshme dhe më të thjeshta për të vlerësuar gjendjen e ngarkimit të një baterie: metoda e tensionit ose Tensioni i qarkut të hapur (OCV ) dhe metodën e numërimit të kulonit.

1/ Vlerësimi i SoC duke përdorur metodën e tensionit të qarkut të hapur (OCV)

Të gjitha llojet e baterive kanë një gjë të përbashkët: voltazhi në terminalet e tyre zvogëlohet ose rritet në varësi të nivelit të karikimit të tyre.Tensioni do të jetë më i lartë kur bateria të jetë plotësisht e ngarkuar dhe më e ulëta kur ajo është bosh.

Kjo marrëdhënie midis tensionit dhe SOC varet drejtpërdrejt nga teknologjia e baterisë e përdorur.Si shembull, diagrami më poshtë krahason kthesat e shkarkimit midis një baterie plumbi dhe një baterie litium-jon.

Mund të shihet se bateritë e acidit plumb kanë një kurbë relativisht lineare, e cila lejon një vlerësim të mirë të gjendjes së ngarkesës: për një tension të matur, është e mundur të vlerësohet saktësisht vlera e SoC-së së lidhur.

Megjithatë, bateritë litium-jon kanë një kurbë shkarkimi shumë më të sheshtë, që do të thotë se në një gamë të gjerë funksionimi, voltazhi në terminalet e baterisë ndryshon shumë pak.

Teknologjia e fosfatit të hekurit litium ka kurbën më të sheshtë të shkarkimit, gjë që e bën shumë të vështirë vlerësimin e SoC në një matje të thjeshtë të tensionit.Në të vërtetë, diferenca e tensionit midis dy vlerave të SoC mund të jetë aq e vogël sa nuk është e mundur të vlerësohet gjendja e ngarkesës me saktësi të mirë.

Diagrami më poshtë tregon se diferenca e matjes së tensionit midis një vlere DoD prej 40% dhe 80% është rreth 6.0V për një bateri 48V në teknologjinë e acidit plumb, ndërsa është vetëm 0.5V për litium-hekur-fosfat!

Megjithatë, treguesit e kalibruar të karikimit mund të përdoren posaçërisht për bateritë litium-jon në përgjithësi dhe bateritë litium fosfat hekuri në veçanti.Një matje e saktë, e shoqëruar me një kurbë ngarkese të modeluar, lejon që matjet e SoC të merren me një saktësi prej 10 deri në 15%.

2/ Vlerësimi i SoC duke përdorur metodën e Numërimit Coulomb

Për të gjurmuar gjendjen e karikimit kur përdorni baterinë, metoda më intuitive është të ndiqni rrymën duke e integruar atë gjatë përdorimit të celularit.Ky integrim jep drejtpërdrejt numrin e ngarkesave elektrike të injektuara ose të tërhequra nga bateria, duke bërë të mundur përcaktimin e saktë të SoC të baterisë.

Ndryshe nga metoda OCV, kjo metodë është në gjendje të përcaktojë evolucionin e gjendjes së karikimit gjatë përdorimit të baterisë.Nuk kërkon që bateria të jetë në qetësi për të kryer një matje të saktë.

Kundrejt Kulombit

Megjithëse matja e rrymës kryhet nga një rezistencë precize, mund të ndodhin gabime të vogla në matje, që lidhen me frekuencën e marrjes së mostrave.Për të korrigjuar këto gabime margjinale, numëruesi i kulonit rikalibrohet në çdo cikël ngarkese.

Litium-Jon Gjendja e ngarkuar (SoC) matja e bërë me numërimin e kulonit lejon një gabim matje më pak se 1%, gjë që lejon një tregues shumë të saktë të energjisë së mbetur në bateri.Ndryshe nga metoda OCV, numërimi i kulonit është i pavarur nga luhatjet e fuqisë së baterisë (të cilat shkaktojnë rënie të tensionit të baterisë) dhe saktësia mbetet konstante pavarësisht nga përdorimi i baterisë.