Litija akumulatora uzlādes stāvoklis

Litija jonu uzlādes stāvokļa (SoC) mērījums

Litija jonu akumulatori tiek atkārtoti izmantoti dažādos lietojumos.Lai nodrošinātu efektīvu akumulatora izmantošanu un ilgāku kalpošanas laiku, akumulatoru vadības sistēmas (BMS) ir nodarbināti.Jaunākie BMS kļūst sarežģītāki un rada lielāku akumulatora patēriņu.Aprēķinātais SoC tiek kalibrēts, izmantojot oriģinālo notikumu vadītu atvērtās ķēdes spriegumu (OCV) un SoC līknes attiecību.Izstrādātās sistēmas salīdzinājums tiek veikts ar tradicionālajiem līdziniekiem.Rezultāti parāda vairāk nekā trešās kārtas piedāvātās sistēmas veiktspēju kompresijas pastiprinājuma un skaitļošanas efektivitātes ziņā, vienlaikus nodrošinot analoģisku SoC novērtējuma precizitāti.

SOC novērtējuma definīcija un klasifikācija

SOC ir viens no svarīgākajiem akumulatoru parametriem, taču tā definīcija rada daudz dažādu problēmu.Parasti akumulatora SOC tiek definēts kā tā pašreizējās jaudas () attiecība pret nominālo jaudu ().Nominālo ietilpību ir norādījis ražotājs, un tā atspoguļo maksimālo uzlādes daudzumu, ko var uzglabāt akumulatorā.SOC var definēt šādi:

Uzlādes stāvoklis (SoC) ir elektriskā akumulatora uzlādes līmenis attiecībā pret tā ietilpību.SoC mērvienības ir procentu punkti (0% = tukšs; 100% = pilns).Tā paša pasākuma alternatīva forma ir izlādes dziļums (DoD), SoC apgrieztais (100% = tukšs; 0% = pilns).

Ir vairāki veidi, kā iegūt litija jonu uzlādes stāvokļa (SoC) mērījumu vai Izlādes dziļums (DoD) litija akumulatoram.Dažas metodes ir diezgan sarežģīti ieviest, un tām ir nepieciešams sarežģīts aprīkojums (impedances spektroskopija vai hidrometra mērītājs svina-skābes akumulatoriem).

Šeit mēs detalizēti aprakstīsim divas visizplatītākās un vienkāršākās metodes akumulatora uzlādes stāvokļa novērtēšanai: sprieguma metode vai Atvērtās ķēdes spriegums (OCV ) un kulonu skaitīšanas metodi.

1/ SoC novērtējums, izmantojot atvērtās ķēdes sprieguma metodi (OCV)

Visu veidu akumulatoriem ir viena kopīga iezīme: spriegums to spailēs samazinās vai palielinās atkarībā no uzlādes līmeņa.Spriegums būs visaugstākais, kad akumulators ir pilnībā uzlādēts, un zemākais, kad tas ir tukšs.

Šī saistība starp spriegumu un SOC ir tieši atkarīga no izmantotās akumulatora tehnoloģijas.Piemēram, zemāk esošajā diagrammā ir salīdzinātas izlādes līknes starp svina akumulatoru un litija jonu akumulatoru.

Var redzēt, ka svina-skābes akumulatoriem ir salīdzinoši lineāra līkne, kas ļauj labi novērtēt uzlādes stāvokli: izmērītajam spriegumam ir iespējams diezgan precīzi novērtēt saistītā SoC vērtību.

Taču litija jonu akumulatoriem ir daudz plakanāka izlādes līkne, kas nozīmē, ka plašā darbības diapazonā spriegums akumulatora spailēs mainās ļoti nedaudz.

Litija dzelzs fosfāta tehnoloģijai ir plakanākā izlādes līkne, tāpēc ir ļoti grūti novērtēt SoC, veicot vienkāršu sprieguma mērījumu.Patiešām, sprieguma starpība starp divām SoC vērtībām var būt tik maza, ka nav iespējams ar labu precizitāti novērtēt uzlādes stāvokli.

Zemāk redzamā diagramma parāda, ka sprieguma mērījumu starpība starp DoD vērtību 40% un 80% ir aptuveni 6,0 V 48 V akumulatoram svina-skābes tehnoloģijā, savukārt litija-dzelzs fosfāta gadījumā tā ir tikai 0,5 V!

Tomēr kalibrētus uzlādes indikatorus var izmantot īpaši litija jonu akumulatoriem kopumā un jo īpaši litija dzelzs fosfāta akumulatoriem.Precīzs mērījums kopā ar modelētu slodzes līkni ļauj iegūt SoC mērījumus ar precizitāti no 10 līdz 15%.

2/ SoC novērtējums, izmantojot Kulona skaitīšanas metodi

Lai izsekotu uzlādes stāvoklim, lietojot akumulatoru, intuitīvākā metode ir sekot strāvai, integrējot to šūnu lietošanas laikā.Šī integrācija tieši norāda akumulatorā ievadīto vai izņemto elektrisko lādiņu skaitu, tādējādi ļaujot precīzi noteikt akumulatora SoC.

Atšķirībā no OCV metodes šī metode spēj noteikt uzlādes stāvokļa attīstību akumulatora lietošanas laikā.Lai veiktu precīzu mērījumu, akumulatoram nav jābūt miera stāvoklī.

Kulona skaitītājs

Lai gan strāvas mērīšanu veic ar precizitātes rezistoru, var rasties nelielas mērījumu kļūdas, kas saistītas ar paraugu ņemšanas frekvenci.Lai labotu šīs robežkļūdas, kulonu skaitītājs tiek atkārtoti kalibrēts katrā slodzes ciklā.

Litija jonu Uzlādes stāvoklis (SoC) mērījums, kas veikts ar kulonu skaitīšanu, pieļauj mērījumu kļūdu, kas ir mazāka par 1%, kas ļauj ļoti precīzi norādīt akumulatorā atlikušo enerģiju.Atšķirībā no OCV metodes, kulonu skaitīšana nav atkarīga no akumulatora jaudas svārstībām (kas izraisa akumulatora sprieguma kritumu), un precizitāte paliek nemainīga neatkarīgi no akumulatora lietošanas.