stan naładowania baterii litowej

Stan naładowania baterii litowej

Pomiar stanu naładowania litowo-jonowego (SoC)

Akumulatory litowo-jonowe są regularnie używane w różnych zastosowaniach. Aby zapewnić efektywne wykorzystanie baterii i dłuższą żywotność, rozszerzenie systemy zarządzania baterią (BMS) są zatrudnieni. Najnowsze systemy BMS stają się coraz bardziej wyrafinowane i powodują większe obciążenie akumulatora. Szacunkowy SoC jest kalibrowany przy użyciu pierwotnego zależnego od zdarzenia napięcia otwartego obwodu (OCV) do krzywej SoC. Opracowany system porównuje się z tradycyjnymi odpowiednikami. Wyniki wskazują na ponad trzeci rząd wielkości przewyższający wydajność proponowanego systemu pod względem wzmocnienia kompresji i wydajności obliczeniowej, przy jednoczesnym zapewnieniu analogicznej precyzji estymacji SoC.

Bateria litowa rv 100ah najlepsza bateria litowa 12 v rv

Definicja i klasyfikacja oszacowania SOC

SOC jest jednym z najważniejszych parametrów baterii, ale jego definicja przedstawia wiele różnych problemów. Ogólnie współczynnik SOC baterii definiuje się jako stosunek jej aktualnej pojemności () do pojemności nominalnej (). Nominalna pojemność jest podana przez producenta i reprezentuje maksymalną ilość ładunku, jaki może być przechowywany w akumulatorze. SOC można zdefiniować w następujący sposób:

SOC

Stan naładowania (SoC) to poziom naładowania baterii elektrycznej w stosunku do jej pojemności. Jednostki SoC to punkty procentowe (0% = pusty; 100% = pełny). Alternatywną formą tej samej miary jest głębokość rozładowania (DoD), odwrotność SoC (100% = pusty; 0% = pełny).

Litowo-jonowy VS kwas ołowiowy

Istnieje kilka sposobów uzyskania pomiaru stanu naładowania litowo-jonowego (SoC) lub Głębokość rozładowania (DoD) na baterię litową. Niektóre metody są dość skomplikowane w realizacji i wymagają skomplikowanego sprzętu (spektroskopia impedancji lub hydrometr do akumulatorów ołowiowo-kwasowych).

W tym miejscu opiszemy szczegółowo dwie najczęstsze i najprostsze metody szacowania stanu naładowania baterii: metodę napięciową lub Napięcie otwartego obwodu (OCV) i metodą liczenia kulombów.

1 / Oszacowanie SoC metodą otwartego obwodu napięciowego (OCV)

Wszystkie typy akumulatorów mają jedną wspólną cechę: napięcie na ich zaciskach spada lub rośnie w zależności od poziomu ich naładowania. Napięcie będzie najwyższe, gdy bateria jest w pełni naładowana, a najniższe, gdy jest rozładowana.

Ta zależność między napięciem a SOC zależy bezpośrednio od zastosowanej technologii baterii. Jako przykład, poniższy diagram porównuje krzywe rozładowania między akumulatorem ołowiowym a akumulatorem litowo-jonowym.

Można zauważyć, że akumulatory kwasowo-ołowiowe mają stosunkowo liniową krzywą, co pozwala na dobre oszacowanie stanu naładowania: dla mierzonego napięcia można dość dokładnie oszacować wartość skojarzonego SoC.

Jednak akumulatory litowo-jonowe mają znacznie bardziej płaską krzywą rozładowania, co oznacza, że ​​w szerokim zakresie pracy napięcie na zaciskach akumulatora zmienia się bardzo nieznacznie.

Technologia fosforanu litu i żelaza ma najbardziej płaską krzywą rozładowania, co bardzo utrudnia oszacowanie SoC na podstawie prostego pomiaru napięcia. Rzeczywiście, różnica napięcia między dwiema wartościami SoC może być tak mała, że ​​nie jest możliwe oszacowanie stanu naładowania z dobrą dokładnością.

Poniższy wykres pokazuje, że różnica pomiaru napięcia między wartością DoD 40% a 80% wynosi około 6.0 V dla akumulatora 48 V w technologii kwasowo-ołowiowej, a tylko 0.5 V dla fosforanu litowo-żelazowego!

Estymacja litu vs AGM Soc metodą OCV

Jednak skalibrowane wskaźniki naładowania mogą być używane ogólnie w przypadku akumulatorów litowo-jonowych, aw szczególności akumulatorów litowo-żelazowo-fosforanowych. Precyzyjny pomiar w połączeniu z modelowaną krzywą obciążenia pozwala uzyskać pomiary SoC z dokładnością od 10 do 15%.

Akumulator litowy 12V

2 / Estymacja SoC metodą liczenia Coulomba

Aby śledzić stan naładowania podczas korzystania z akumulatora, najbardziej intuicyjną metodą jest śledzenie prądu poprzez integrację go podczas użytkowania ogniwa. Ta integracja bezpośrednio podaje liczbę ładunków elektrycznych wprowadzanych do akumulatora lub pobieranych z akumulatora, umożliwiając w ten sposób precyzyjne określenie ilościowe SoC akumulatora.

W przeciwieństwie do metody OCV, metoda ta jest w stanie określić ewolucję stanu naładowania podczas użytkowania baterii. Nie wymaga spoczynku baterii, aby wykonać dokładny pomiar.

soc
Licznik Coulomba

Chociaż pomiar prądu jest wykonywany przez precyzyjny rezystor, mogą wystąpić niewielkie błędy pomiarowe związane z częstotliwością próbkowania. Aby skorygować te marginalne błędy, licznik kulomba jest ponownie kalibrowany przy każdym cyklu ładowania.

Litowo-jonowa Stan naładowania (SoC) pomiar wykonany metodą zliczania kulombów pozwala na błąd pomiaru mniejszy niż 1%, co pozwala na bardzo dokładne wskazanie energii pozostałej w akumulatorze. W przeciwieństwie do metody OCV, zliczanie kulombów jest niezależne od wahań mocy baterii (które powodują spadki napięcia baterii), a dokładność pozostaje stała niezależnie od zużycia baterii.