産業用アプリケーション
製品タイプ
リチウム電池の充電状態
リチウムイオン充電状態 (SoC) 測定リチウムイオン電池は、さまざまな用途で繰り返し使用されています。バッテリーを効率的に使用し、寿命を延ばすために、 バッテリー管理システム (BMS) 採用されている。最近の BMS は高度化が進んでおり、バッテリの消費オーバーヘッドが大きくなっています。推定された SoC は、元のイベント駆動型開回路電圧 (OCV) と SoC 曲線の関係を使用して調整されます。考案されたシステムの比較は、従来のカウンターパートと行われます。結果は、同様の SoC 推定精度を保証しながら、圧縮ゲインと計算効率の点で、提案されたシステムの 3 桁以上の優れたパフォーマンスを示しています。
SOC推定の定義と分類SOC はバッテリーにとって最も重要なパラメーターの 1 つですが、その定義にはさまざまな問題があります。一般に、バッテリーの SOC は、公称容量 () に対する現在の容量 () の比率として定義されます。公称容量はメーカーによって与えられ、バッテリーに蓄えられる最大充電量を表します。SOC は次のように定義できます。
充電状態 (SoC) 容量に対する電気バッテリーの充電レベルです。SoC の単位はパーセンテージ ポイントです (0% = 空、100% = フル)。同じ尺度の別の形式は、放電深度 (DoD) であり、SoC の逆 (100% = 空、0% = フル) です。
リチウムイオンの充電状態 (SoC) を測定したり、 放電深度 (DoD) リチウム電池の場合。一部の方法は実装が非常に複雑で、複雑な機器が必要です (鉛蓄電池のインピーダンス分光法または比重計ゲージ)。 ここでは、バッテリーの充電状態を推定するための最も一般的で最も簡単な 2 つの方法について詳しく説明します。 開回路電圧 (OCV ) とクーロン カウント法。 1/ Open Circuit Voltage Method (OCV) を使用した SoC の推定すべてのタイプのバッテリーには、充電レベルに応じて端子の電圧が増減するという共通点があります。バッテリーが完全に充電されているときに電圧が最も高くなり、空のときに電圧が最も低くなります。 この電圧と SOC の関係は、使用するバッテリー技術に直接依存します。例として、下の図は鉛バッテリーとリチウムイオンバッテリーの放電曲線を比較したものです。 鉛蓄電池は比較的直線的な曲線を持っていることがわかります。これにより、充電状態を適切に推定できます。測定された電圧については、関連する SoC の値をかなり正確に推定することができます。 ただし、リチウム イオン バッテリーの放電曲線ははるかに平坦です。つまり、広い動作範囲にわたって、バッテリー端子の電圧はわずかしか変化しません。 リン酸鉄リチウム技術は放電曲線が最も平坦であるため、単純な電圧測定で SoC を推定することは非常に困難です。実際、2 つの SoC 値の電圧差は非常に小さいため、充電状態を正確に推定することはできません。 下の図は、40% と 80% の DoD 値の間の電圧測定差が、鉛酸技術の 48V バッテリーでは約 6.0V であるのに対し、リン酸鉄リチウムではわずか 0.5V であることを示しています。
ただし、校正済みの充電インジケータは、一般にリチウム イオン バッテリー、特にリン酸鉄リチウム バッテリーに使用できます。モデル化された負荷曲線と組み合わせた正確な測定により、10 ～ 15% の精度で SoC 測定値を取得できます。
2/ クーロンカウンティング法による SoC 推定バッテリー使用時の充電状態を追跡する最も直感的な方法は、セル使用中に積分して電流を追跡することです。この統合により、バッテリーに注入または引き出された電荷の数が直接得られるため、バッテリーの SoC を正確に定量化することができます。 OCV 方式とは異なり、この方式はバッテリ使用中の充電状態の変化を判断できます。正確な測定を実行するためにバッテリーを静止させる必要はありません。
|
