Estado ng Pagsingil ng Lithium na baterya

Pagsukat ng Lithium-Ion State of Charge (SoC).

Ang mga baterya ng lithium-ion ay paulit-ulit na ginagamit sa iba't ibang mga aplikasyon.Upang matiyak ang isang epektibong paggamit ng baterya at mas mahabang buhay, ang mga sistema ng pamamahala ng baterya (BMS) ay nagtratrabaho.Ang mga kamakailang BMS ay nagiging sopistikado at nagdudulot ng mas mataas na pagkonsumo sa overhead sa baterya.Ang tinantyang SoC ay na-calibrate sa pamamagitan ng paggamit ng orihinal na event-driven na Open Circuit Voltage (OCV) sa SoC curve relation.Ang ginawang paghahambing ng system ay ginawa sa mga tradisyonal na katapat.Ang mga resulta ay nagpapakita ng higit sa ikatlong pagkakasunud-sunod ng magnitude na outperformance ng iminungkahing sistema sa mga tuntunin ng compression gain at computational efficiency habang tinitiyak ang kahalintulad na SoC na katumpakan sa pagtatantya.

Kahulugan at Pag-uuri ng SOC Estimation

Ang SOC ay isa sa pinakamahalagang parameter para sa mga baterya, ngunit ang kahulugan nito ay nagpapakita ng maraming iba't ibang isyu.Sa pangkalahatan, ang SOC ng isang baterya ay tinukoy bilang ang ratio ng kasalukuyang kapasidad nito () sa nominal na kapasidad ().Ang nominal na kapasidad ay ibinibigay ng tagagawa at kumakatawan sa pinakamataas na halaga ng singil na maaaring maimbak sa baterya.Ang SOC ay maaaring tukuyin tulad ng sumusunod:

State of charge (SoC) ay ang antas ng singil ng isang de-koryenteng baterya na may kaugnayan sa kapasidad nito.Ang mga unit ng SoC ay mga porsyentong puntos (0% = walang laman; 100% = puno).Ang isang alternatibong anyo ng parehong sukat ay ang depth of discharge (DoD), ang kabaligtaran ng SoC (100% = walang laman; 0% = puno).

Mayroong ilang mga paraan upang makakuha ng Lithium-Ion State of Charge (SoC) na pagsukat o Depth of Discharge (DoD) para sa isang baterya ng lithium.Ang ilang mga pamamaraan ay medyo kumplikado upang ipatupad at nangangailangan ng mga kumplikadong kagamitan (impedance spectroscopy o hydrometer gauge para sa mga lead-acid na baterya).

Idetalye namin dito ang dalawang pinakakaraniwan at pinakasimpleng paraan para tantiyahin ang estado ng singil ng baterya: paraan ng boltahe o Buksan ang Circuit Voltage (OCV ) at paraan ng pagbilang ng coulomb.

1/ SoC estimation gamit ang Open Circuit Voltage Method (OCV)

Ang lahat ng mga uri ng mga baterya ay may isang bagay na karaniwan: ang boltahe sa kanilang mga terminal ay bumababa o tumataas depende sa kanilang antas ng singil.Ang boltahe ay magiging pinakamataas kapag ang baterya ay ganap na na-charge at pinakamababa kapag ito ay walang laman.

Ang ugnayang ito sa pagitan ng boltahe at SOC ay direktang nakasalalay sa teknolohiya ng baterya na ginamit.Bilang halimbawa, inihahambing ng diagram sa ibaba ang mga discharge curve sa pagitan ng lead na baterya at ng Lithium-Ion na baterya.

Makikita na ang mga lead-acid na baterya ay may medyo linear na curve, na nagbibigay-daan sa isang mahusay na pagtatantya ng estado ng singil: para sa isang sinusukat na boltahe, posible na matantya nang medyo tumpak ang halaga ng nauugnay na SoC.

Gayunpaman, ang mga baterya ng Lithium-ion ay may mas patag na discharge curve, na nangangahulugan na sa isang malawak na hanay ng pagpapatakbo, ang boltahe sa mga terminal ng baterya ay bahagyang nagbabago.

Ang teknolohiya ng Lithium Iron Phosphate ay may pinaka-flattest discharge curve, na nagpapahirap sa pagtatantya ng SoC sa isang simpleng pagsukat ng boltahe.Sa katunayan, ang pagkakaiba ng boltahe sa pagitan ng dalawang halaga ng SoC ay maaaring napakaliit na hindi posibleng matantya ang estado ng singil nang may mahusay na katumpakan.

Ang diagram sa ibaba ay nagpapakita na ang pagkakaiba sa pagsukat ng boltahe sa pagitan ng halaga ng DoD na 40% at 80% ay humigit-kumulang 6.0V para sa isang 48V na baterya sa lead-acid na teknolohiya, habang ito ay 0.5V lamang para sa lithium-iron-phosphate!

Gayunpaman, maaaring gamitin ang mga naka-calibrate na indicator ng singil para sa mga baterya ng lithium-ion sa pangkalahatan at partikular na mga baterya ng lithium iron phosphate.Ang isang tumpak na pagsukat, kasama ng isang modelong load curve, ay nagbibigay-daan sa mga pagsukat ng SoC na makuha na may katumpakan na 10 hanggang 15%.

2/ SoC estimation gamit ang Coulomb Counting method

Upang subaybayan ang estado ng singil kapag gumagamit ng baterya, ang pinaka-intuitive na paraan ay ang sundan ang kasalukuyang sa pamamagitan ng pagsasama nito sa panahon ng paggamit ng cell.Direktang ibinibigay ng integration na ito ang bilang ng mga electrical charge na na-inject o na-withdraw mula sa baterya, kaya ginagawang posible na tumpak na ma-quantify ang SoC ng baterya.

Hindi tulad ng paraan ng OCV, natutukoy ng pamamaraang ito ang ebolusyon ng estado ng singil sa panahon ng paggamit ng baterya.Hindi nito kailangan na nakapahinga ang baterya upang makagawa ng tumpak na pagsukat.

Coulomb Counter

Bagama't ang kasalukuyang pagsukat ay ginagawa ng isang precision resistor, maaaring mangyari ang maliliit na error sa pagsukat, na nauugnay sa dalas ng sampling.Upang itama ang mga marginal na error na ito, ang coulomb counter ay na-recalibrate sa bawat load cycle.

Lithium-Ion State of Charge (SoC) Ang pagsukat na ginawa sa pamamagitan ng pagbilang ng coulomb ay nagbibigay-daan sa isang error sa pagsukat na mas mababa sa 1%, na nagbibigay-daan sa isang napakatumpak na indikasyon ng natitirang enerhiya sa baterya.Hindi tulad ng paraan ng OCV, ang pagbibilang ng coulomb ay hindi nakasalalay sa mga pagbabago sa lakas ng baterya (na nagiging sanhi ng pagbaba ng boltahe ng baterya), at ang katumpakan ay nananatiling pare-pareho anuman ang paggamit ng baterya.