Litium batareyanın doldurulma vəziyyəti

Litium-Ion Şarj Vəziyyətinin (SoC) ölçülməsi

Litium-ion batareyaları müxtəlif tətbiqlərdə mütəmadi olaraq istifadə olunur.Batareyanın effektiv istifadəsini və uzun ömür müddətini təmin etmək üçün batareya idarəetmə sistemləri (BMS) işlə təmin olunurlar.Son BMS-lər təkmilləşir və batareyanın daha çox istehlakına səbəb olur.Təxmin edilən SoC orijinal hadisəyə əsaslanan Açıq Dövrə Gərginliyi (OCV) ilə SoC əyri əlaqəsindən istifadə etməklə kalibrlənir.Hazırlanmış sistemin müqayisəsi ənənəvi analoqlarla aparılır.Nəticələr analoji SoC hesablama dəqiqliyini təmin etməklə yanaşı, sıxılma qazancı və hesablama səmərəliliyi baxımından təklif olunan sistemin üçüncü dərəcəli performansını nümayiş etdirir.

SOC Qiymətləndirməsinin Tərifi və Təsnifatı

SOC batareyalar üçün ən vacib parametrlərdən biridir, lakin onun tərifi bir çox fərqli məsələləri təqdim edir.Ümumiyyətlə, batareyanın SOC-u onun cari tutumunun () nominal tutumuna () nisbəti kimi müəyyən edilir.Nominal tutum istehsalçı tərəfindən verilir və akkumulyatorda saxlanıla bilən maksimum yük miqdarını əks etdirir.SOC aşağıdakı kimi müəyyən edilə bilər:

Ödəniş vəziyyəti (SoC) elektrik akkumulyatorunun tutumuna nisbətən doldurulma səviyyəsidir.SoC vahidləri faiz nöqtələridir (0% = boş; 100% = dolu).Eyni ölçünün alternativ forması axıdma dərinliyidir (DoD), SoC-nin tərsi (100% = boş; 0% = dolu).

Litium-Ion Şarj Durumunu (SoC) ölçməyin bir neçə yolu var və ya Boşaltma Dərinliyi (DoD) litium batareya üçün.Bəzi üsulların həyata keçirilməsi olduqca mürəkkəbdir və mürəkkəb avadanlıq tələb olunur (empedans spektroskopiyası və ya qurğuşun-turşu akkumulyatorları üçün hidrometrometr).

Biz burada akkumulyatorun doldurulma vəziyyətini qiymətləndirmək üçün ən ümumi və ən sadə iki üsulu ətraflı izah edəcəyik: gərginlik metodu və ya Açıq Dövrə Gərginliyi (OCV ) və kulon hesablama üsulu.

1/ Açıq Dövrə Gərginlik Metodundan (OCV) istifadə edərək SoC qiymətləndirilməsi

Bütün növ akkumulyatorların ümumi bir cəhəti var: onların terminallarındakı gərginlik doldurulma səviyyəsindən asılı olaraq azalır və ya artır.Gərginlik batareya tam doldurulduqda ən yüksək, boş olduqda isə ən aşağı olacaq.

Gərginlik və SOC arasındakı bu əlaqə birbaşa istifadə olunan batareya texnologiyasından asılıdır.Nümunə olaraq, aşağıdakı diaqram qurğuşun batareyası ilə Litium-Ion batareyası arasındakı boşalma əyrilərini müqayisə edir.

Qurğuşun-turşu akkumulyatorlarının nisbətən xətti əyri olduğunu görmək olar ki, bu da şarj vəziyyətini yaxşı qiymətləndirməyə imkan verir: ölçülmüş bir gərginlik üçün əlaqəli SoC-nin dəyərini kifayət qədər dəqiq qiymətləndirmək mümkündür.

Bununla belə, litium-ion batareyaları daha düz boşalma əyrisinə malikdir, bu o deməkdir ki, geniş əməliyyat diapazonunda batareya terminallarında gərginlik çox az dəyişir.

Litium Dəmir Fosfat texnologiyası ən düz boşalma əyrisinə malikdir, bu da sadə bir gərginlik ölçmədə SoC-ni qiymətləndirməyi çox çətinləşdirir.Həqiqətən, iki SoC dəyəri arasındakı gərginlik fərqi o qədər kiçik ola bilər ki, şarj vəziyyətini yaxşı dəqiqliklə qiymətləndirmək mümkün deyil.

Aşağıdakı diaqram göstərir ki, DoD dəyərinin 40% və 80% arasındakı gərginlik ölçmə fərqi qurğuşun-turşu texnologiyasında 48V batareya üçün təxminən 6.0V, litium-dəmir-fosfat üçün isə yalnız 0.5V-dir!

Bununla belə, kalibrlənmiş şarj göstəriciləri ümumiyyətlə litium-ion batareyaları və xüsusilə litium-dəmir fosfat batareyaları üçün istifadə edilə bilər.Dəqiq ölçmə, modelləşdirilmiş yük əyrisi ilə birlikdə SoC ölçmələrini 10-15% dəqiqliklə əldə etməyə imkan verir.

2/ Coulomb Counting metodundan istifadə edərək SoC qiymətləndirilməsi

Batareyanı istifadə edərkən doldurulma vəziyyətini izləmək üçün ən intuitiv üsul cərəyanı hüceyrənin istifadəsi zamanı birləşdirərək izləməkdir.Bu inteqrasiya birbaşa batareyaya vurulan və ya ondan çıxarılan elektrik yüklərinin sayını verir, beləliklə, batareyanın SoC-ni dəqiq ölçməyə imkan verir.

OCV metodundan fərqli olaraq, bu üsul batareyanın istifadəsi zamanı şarj vəziyyətinin təkamülünü müəyyən etməyə qadirdir.Dəqiq ölçmə aparmaq üçün batareyanın istirahətdə olmasını tələb etmir.

Coulomb sayğacı

Cari ölçmə dəqiq rezistor tərəfindən həyata keçirilsə də, nümunə götürmə tezliyi ilə bağlı kiçik ölçmə xətaları baş verə bilər.Bu marjinal səhvləri düzəltmək üçün kulon sayğacı hər bir yük dövründə yenidən kalibrlənir.

Litium-ion Yüklənmə vəziyyəti (SoC) coulomb hesablanması ilə edilən ölçmə 1%-dən az ölçmə xətasına imkan verir ki, bu da batareyada qalan enerjinin çox dəqiq göstərilməsinə imkan verir.OCV metodundan fərqli olaraq, kulon hesablanması batareyanın gücünün dəyişməsindən (batareyanın gərginliyinin azalmasına səbəb olan) müstəqildir və batareyanın istifadəsindən asılı olmayaraq dəqiqlik sabit qalır.