Ličio baterijos įkrovimo būsena

Ličio jonų įkrovos būsenos (SoC) matavimas

Ličio jonų baterijos nuolat naudojamos įvairiose srityse.Siekiant užtikrinti efektyvų akumuliatoriaus naudojimą ir ilgesnį tarnavimo laiką, akumuliatoriaus valdymo sistemos (BMS) yra įdarbinti.Naujausios BMS tampa sudėtingesnės ir sunaudoja daugiau akumuliatoriaus.Apskaičiuotas SoC kalibruojamas naudojant originalų įvykių pagrįstą atviros grandinės įtampą (OCV) ir SoC kreivės santykį.Sukurta sistema lyginama su tradicinėmis analogiškomis sistemomis.Rezultatai rodo, kad siūlomos sistemos našumas yra daugiau nei trečia dydžiu, atsižvelgiant į suspaudimo padidėjimą ir skaičiavimo efektyvumą, tuo pačiu užtikrinant analogišką SoC įvertinimo tikslumą.

SOC įvertinimo apibrėžimas ir klasifikacija

SOC yra vienas iš svarbiausių baterijų parametrų, tačiau jo apibrėžimas kelia daug skirtingų problemų.Paprastai akumuliatoriaus SOC apibrėžiamas kaip jo dabartinės talpos () ir vardinės talpos () santykis.Vardinę talpą nurodo gamintojas ir ji parodo didžiausią įkrovos kiekį, kurį galima laikyti akumuliatoriuje.SOC galima apibrėžti taip:

Įkrovimo būsena (SoC) yra elektros akumuliatoriaus įkrovos lygis, palyginti su jo talpa.SoC vienetai yra procentiniai taškai (0% = tuščia; 100% = pilna).Alternatyvi tos pačios priemonės forma yra iškrovimo gylis (DoD), atvirkštinis SoC (100% = tuščias; 0% = pilnas).

Yra keletas būdų, kaip išmatuoti ličio jonų įkrovos būseną (SoC) arba Iškrovos gylis (DoD) ličio baterijai.Kai kurie metodai yra gana sudėtingi ir reikalauja sudėtingos įrangos (švino rūgšties akumuliatorių varžos spektroskopijos arba hidrometro matuoklio).

Čia pateiksime du dažniausiai pasitaikančius ir paprasčiausius akumuliatoriaus įkrovos įvertinimo būdus: įtampos metodą arba Atviros grandinės įtampa (OCV ) ir kulonų skaičiavimo metodą.

1/ SoC įvertinimas naudojant atvirosios grandinės įtampos metodą (OCV)

Visų tipų akumuliatoriai turi vieną bendrą bruožą: įtampa jų gnybtuose mažėja arba didėja, priklausomai nuo įkrovimo lygio.Įtampa bus didžiausia, kai baterija bus visiškai įkrauta, o mažiausia, kai ji tuščia.

Šis įtampos ir SOC ryšys tiesiogiai priklauso nuo naudojamos baterijos technologijos.Pavyzdžiui, toliau pateiktoje diagramoje palyginamos švino akumuliatoriaus ir ličio jonų akumuliatoriaus iškrovos kreivės.

Matyti, kad švino-rūgšties akumuliatoriai turi santykinai tiesinę kreivę, kuri leidžia gerai įvertinti įkrovos būseną: išmatuotai įtampai galima gana tiksliai įvertinti susijusio SoC reikšmę.

Tačiau ličio jonų akumuliatoriai turi daug plokštesnę iškrovos kreivę, todėl plačiame veikimo diapazone įtampa akumuliatoriaus gnybtuose kinta labai nežymiai.

Ličio geležies fosfato technologija turi plokščiiausią iškrovos kreivę, todėl labai sunku įvertinti SoC atliekant paprastą įtampos matavimą.Iš tiesų, įtampos skirtumas tarp dviejų SoC verčių gali būti toks mažas, kad neįmanoma tiksliai įvertinti įkrovos būsenos.

Toliau pateiktoje diagramoje parodyta, kad įtampos matavimo skirtumas tarp 40% ir 80% DoD vertės yra apie 6,0 V 48 V akumuliatoriaus švino rūgšties technologijoje, o ličio geležies fosfato - tik 0,5 V!

Tačiau sukalibruoti įkrovimo indikatoriai gali būti naudojami specialiai ličio jonų baterijoms apskritai ir ypač ličio geležies fosfato baterijoms.Tikslus matavimas kartu su modeliuojama apkrovos kreive leidžia gauti SoC matavimus 10–15% tikslumu.

2/ SoC įvertinimas naudojant Kulono skaičiavimo metodą

Norint sekti įkrovos būseną naudojant akumuliatorių, intuityviausias būdas yra sekti srovę integruojant ją naudojant elementą.Ši integracija tiesiogiai parodo įpuršktų arba iš akumuliatoriaus išimamų elektros įkrovų skaičių, todėl galima tiksliai įvertinti akumuliatoriaus SoC.

Skirtingai nuo OCV metodo, šis metodas gali nustatyti įkrovos būsenos raidą naudojant akumuliatorių.Norint atlikti tikslius matavimus, akumuliatoriui nereikia ramybės.

Kulono skaitiklis

Nors srovės matavimas atliekamas naudojant precizinį rezistorių, gali atsirasti mažų matavimo paklaidų, susijusių su diskretizavimo dažniu.Norint ištaisyti šias ribines klaidas, kulonų skaitiklis kalibruojamas iš naujo kiekvieno apkrovos ciklo metu.

Ličio jonų Įkrovimo būsena (SoC) matuojant kulonų skaičiavimu, matavimo paklaida yra mažesnė nei 1%, o tai leidžia labai tiksliai parodyti akumuliatoriuje likusią energiją.Skirtingai nuo OCV metodo, kulonų skaičiavimas nepriklauso nuo akumuliatoriaus energijos svyravimų (dėl kurių sumažėja akumuliatoriaus įtampa), o tikslumas išlieka pastovus, nepaisant akumuliatoriaus naudojimo.