리튬 배터리 충전 상태
리튬 이온 충전 상태(SoC) 측정리튬 이온 배터리는 다양한 응용 분야에서 반복적으로 사용됩니다.효과적인 배터리 사용과 더 긴 수명을 보장하기 위해, 배터리 관리 시스템(BMS) 고용되어 있습니다.최근 BMS는 정교해지고 있으며 배터리 소비 오버헤드가 높아집니다.예상 SoC는 원래 이벤트 구동 개방 회로 전압(OCV) 대 SoC 곡선 관계를 사용하여 보정됩니다.고안된 시스템 비교는 기존 시스템과 비교됩니다.결과는 유사한 SoC 추정 정밀도를 보장하면서 압축 이득 및 계산 효율성 측면에서 제안된 시스템의 100배 이상의 성능을 보여줍니다.
SOC 추정의 정의 및 분류SOC는 배터리의 가장 중요한 매개변수 중 하나이지만 그 정의에는 여러 가지 문제가 있습니다.일반적으로 배터리의 SOC는 공칭 용량()에 대한 현재 용량()의 비율로 정의됩니다.공칭 용량은 제조업체에서 제공하며 배터리에 저장할 수 있는 최대 충전량을 나타냅니다.SOC는 다음과 같이 정의할 수 있습니다.
충전 상태(SoC) 용량 대비 전기 배터리의 충전 수준입니다.SoC의 단위는 백분율 포인트입니다(0% = 비어 있음, 100% = 가득 참).동일한 측정의 다른 형태는 SoC의 역수(100% = 비었음, 0% = 가득 참)인 방전 심도(DoD)입니다.
리튬 이온 충전 상태(SoC) 측정 또는 방전 심도(DoD) 리튬 배터리의 경우.일부 방법은 구현하기가 매우 복잡하고 복잡한 장비(임피던스 분광법 또는 납산 배터리용 비중계 게이지)가 필요합니다. 여기서는 배터리 충전 상태를 추정하는 가장 일반적이고 간단한 두 가지 방법인 전압 방법 또는 개방 회로 전압(OCV ) 및 쿨롱 계산 방법. 1/ OCV(Open Circuit Voltage Method)를 사용한 SoC 추정모든 유형의 배터리에는 한 가지 공통점이 있습니다. 단자의 전압은 충전 수준에 따라 감소하거나 증가합니다.전압은 배터리가 완전히 충전되었을 때 가장 높고 방전되었을 때 가장 낮습니다. 전압과 SOC 간의 이러한 관계는 사용된 배터리 기술에 직접적으로 의존합니다.예를 들어, 아래 다이어그램은 납 배터리와 리튬 이온 배터리 간의 방전 곡선을 비교합니다. 납산 배터리는 상대적으로 선형 곡선을 가지고 있어 충전 상태를 잘 예측할 수 있습니다. 측정된 전압의 경우 관련 SoC 값을 상당히 정확하게 예측할 수 있습니다. 그러나 리튬 이온 배터리는 방전 곡선이 훨씬 더 완만하여 넓은 작동 범위에서 배터리 단자의 전압이 아주 약간만 변합니다. 리튬 철 인산염 기술은 방전 곡선이 가장 평평하여 단순한 전압 측정으로 SoC를 추정하기가 매우 어렵습니다.실제로 두 SoC 값 사이의 전압 차이가 너무 작아서 충전 상태를 정밀하게 추정하는 것이 불가능할 수 있습니다. 아래 다이어그램은 40%와 80%의 DoD 값 사이의 전압 측정 차이가 납산 기술의 48V 배터리에 대해 약 6.0V인 반면 리튬-인산철에 대해서는 0.5V에 불과하다는 것을 보여줍니다!
그러나 보정된 충전 표시기는 일반적으로 리튬 이온 배터리, 특히 인산철 리튬 배터리에 특별히 사용할 수 있습니다.모델링된 부하 곡선과 결합된 정확한 측정을 통해 SoC 측정을 10~15%의 정확도로 얻을 수 있습니다.
2/ Coulomb Counting 방법을 사용한 SoC 추정배터리 사용 시 충전 상태를 추적하기 위해 가장 직관적인 방법은 셀 사용 중에 전류를 통합하여 추적하는 것입니다.이 통합은 배터리에서 주입되거나 제거된 전하의 수를 직접 제공하므로 배터리의 SoC를 정확하게 정량화할 수 있습니다. OCV 방법과 달리 이 방법은 배터리 사용 중 충전 상태의 변화를 확인할 수 있습니다.정확한 측정을 수행하기 위해 배터리를 정지 상태로 둘 필요는 없습니다.
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