Состојба на полнење на литиумска батерија

Мерење на литиум-јонска состојба на полнење (SoC).

Литиум-јонските батерии постојано се користат во различни апликации.За да се обезбеди ефикасно користење на батеријата и подолг животен век, на системи за управување со батерии (BMS) се вработени.Неодамнешните BMS стануваат софистицирани и предизвикуваат поголема потрошувачка на батеријата.Проценетиот SoC е калибриран со користење на оригинален напон на отворено коло (OCV) со крива на SoC управуван од настани.Смислената споредба на системот е направена со традиционалните колеги.Резултатите демонстрираат повеќе од трет ред на магнитуда над перформансите на предложениот систем во однос на засилување на компресија и пресметковна ефикасност, истовремено обезбедувајќи аналогна прецизност на проценката на SoC.

Дефиниција и класификација на проценката на СПЦ

SOC е еден од најважните параметри за батериите, но неговата дефиниција претставува многу различни прашања.Општо земено, SOC на батеријата се дефинира како однос на нејзиниот тековен капацитет () до номиналниот капацитет ().Номиналниот капацитет го дава производителот и ја претставува максималната количина на полнење што може да се складира во батеријата.СПЦ може да се дефинира на следниов начин:

Состојба на полнење (SoC) е нивото на полнење на електричната батерија во однос на нејзиниот капацитет.Единиците на SoC се процентни поени (0% = празно; 100% = полно).Алтернативна форма на истата мерка е длабочината на празнење (DoD), инверзна на SoC (100% = празна; 0% = полна).

Постојат неколку начини за мерење на литиум-јонската состојба на полнење (SoC) или Длабочина на празнење (DoD) за литиумска батерија.Некои методи се доста комплицирани за имплементација и бараат сложена опрема (спектроскопија на импеданса или хидрометарски мерач за оловно-киселински батерии).

Овде ќе ги објасниме двата најчести и наједноставни методи за проценка на состојбата на полнење на батеријата: метод на напон или Напон на отворено коло (OCV ) и методот на броење кулон.

1/ Проценка на SoC со помош на методот на отворено коло напон (OCV)

Сите типови на батерии имаат едно заедничко: напонот на нивните терминали се намалува или зголемува во зависност од нивото на полнење.Напонот ќе биде најголем кога батеријата е целосно наполнета и најнизок кога е празна.

Овој однос помеѓу напонот и SOC директно зависи од технологијата на батеријата што се користи.Како пример, дијаграмот подолу ги споредува кривите на празнење помеѓу оловната батерија и литиум-јонската батерија.

Може да се види дека оловно-киселинските батерии имаат релативно линеарна крива, што овозможува добра проценка на состојбата на полнење: за измерен напон, можно е прилично прецизно да се процени вредноста на поврзаниот SoC.

Сепак, литиум-јонските батерии имаат многу порамна крива на празнење, што значи дека во широк опсег на работа, напонот на терминалите на батериите се менува многу малку.

Технологијата на литиум железо фосфат има најрамна крива на празнење, што го отежнува проценувањето на SoC при едноставно мерење на напонот.Навистина, разликата во напонот помеѓу две вредности на SoC може да биде толку мала што не е можно да се процени состојбата на полнење со добра прецизност.

Дијаграмот подолу покажува дека разликата во мерењето на напонот помеѓу вредноста на DoD од 40% и 80% е околу 6,0 V за батерија од 48 V во технологијата на олово-киселина, додека таа е само 0,5 V за литиум-железо-фосфат!

Сепак, калибрираните индикатори за полнење може да се користат специјално за литиум-јонски батерии воопшто и особено за литиум железо фосфат батерии.Прецизното мерење, заедно со моделирана крива на оптоварување, овозможува мерењата на SoC да се добијат со точност од 10 до 15%.

2/ Проценка на SoC со помош на методот Coulomb Counting

За да се следи состојбата на полнење при користење на батеријата, најинтуитивниот метод е да се следи струјата со нејзино интегрирање за време на употребата на ќелијата.Оваа интеграција директно го дава бројот на електрични полнежи кои се инјектираат или повлечени од батеријата, со што се овозможува прецизно да се измери SoC на батеријата.

За разлика од методот OCV, овој метод може да ја одреди еволуцијата на состојбата на полнење при користење на батеријата.Не бара батеријата да мирува за да изврши точно мерење.

Бројач на Кулон

Иако мерењето на струјата се врши со прецизен отпорник, може да се појават мали мерни грешки поврзани со фреквенцијата на земање мостри.За да се поправат овие маргинални грешки, бројачот на кулон се рекалибрира при секој циклус на оптоварување.

Литиум-јон Работна состојба (SoC) мерењето направено со броење на кулон овозможува грешка во мерењето помала од 1%, што овозможува многу точна индикација за преостанатата енергија во батеријата.За разлика од методот OCV, броењето на кулон е независно од флуктуациите на енергијата на батеријата (кои предизвикуваат пад на напонот на батеријата), а точноста останува константна без оглед на употребата на батеријата.