లిథియం బ్యాటరీ ఛార్జ్ స్థితి

లిథియం-అయాన్ స్టేట్ ఆఫ్ ఛార్జ్ (SoC) కొలత

లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీలు అనేక రకాల అనువర్తనాల్లో పునరావృతంగా ఉపయోగించబడుతున్నాయి.సమర్థవంతమైన బ్యాటరీ వినియోగం మరియు సుదీర్ఘ జీవితానికి భరోసా ఇవ్వడానికి బ్యాటరీ నిర్వహణ వ్యవస్థలు (BMS) ఉపాధి పొందుతున్నారు.ఇటీవలి BMSలు అధునాతనమైనవి మరియు బ్యాటరీపై అధిక వినియోగాన్ని కలిగిస్తాయి.SoC కర్వ్ రిలేషన్‌కు అసలైన ఈవెంట్-ఆధారిత ఓపెన్ సర్క్యూట్ వోల్టేజ్ (OCV)ని ఉపయోగించడం ద్వారా అంచనా వేయబడిన SoC క్రమాంకనం చేయబడుతుంది.రూపొందించిన సిస్టమ్ పోలిక సాంప్రదాయ ప్రతిరూపాలతో తయారు చేయబడింది.ఫలితాలు సారూప్య SoC అంచనా ఖచ్చితత్వానికి హామీ ఇస్తూ కుదింపు లాభం మరియు గణన సామర్థ్యం పరంగా ప్రతిపాదిత సిస్టమ్ యొక్క థర్డ్-ఆర్డర్ మాగ్నిట్యూడ్ అవుట్‌పెర్ఫార్మెన్స్‌ను ప్రదర్శిస్తాయి.

SOC అంచనా యొక్క నిర్వచనం మరియు వర్గీకరణ

SOC అనేది బ్యాటరీల కోసం అత్యంత ముఖ్యమైన పారామితులలో ఒకటి, కానీ దాని నిర్వచనం అనేక విభిన్న సమస్యలను అందిస్తుంది.సాధారణంగా, బ్యాటరీ యొక్క SOC దాని ప్రస్తుత సామర్థ్యం () నామమాత్రపు సామర్థ్యానికి () నిష్పత్తిగా నిర్వచించబడుతుంది.నామమాత్రపు సామర్థ్యం తయారీదారుచే ఇవ్వబడుతుంది మరియు బ్యాటరీలో నిల్వ చేయగల గరిష్ట ఛార్జ్ మొత్తాన్ని సూచిస్తుంది.SOCని ఈ క్రింది విధంగా నిర్వచించవచ్చు:

ఛార్జ్ స్థితి (SoC) దాని సామర్థ్యానికి సంబంధించి విద్యుత్ బ్యాటరీ యొక్క ఛార్జ్ స్థాయి.SoC యొక్క యూనిట్లు శాతం పాయింట్లు (0% = ఖాళీ; 100% = పూర్తి).అదే కొలత యొక్క ప్రత్యామ్నాయ రూపం డిచ్ఛార్జ్ యొక్క లోతు (DoD), SoC యొక్క విలోమం (100% = ఖాళీ; 0% = పూర్తి).

లిథియం-అయాన్ స్టేట్ ఆఫ్ ఛార్జ్ (SoC) కొలత లేదా పొందడానికి అనేక మార్గాలు ఉన్నాయి ఉత్సర్గ లోతు (DoD) లిథియం బ్యాటరీ కోసం.కొన్ని పద్ధతులు అమలు చేయడానికి చాలా క్లిష్టంగా ఉంటాయి మరియు సంక్లిష్ట పరికరాలు (ఇంపెడెన్స్ స్పెక్ట్రోస్కోపీ లేదా లీడ్-యాసిడ్ బ్యాటరీల కోసం హైడ్రోమీటర్ గేజ్) అవసరం.

బ్యాటరీ యొక్క ఛార్జ్ స్థితిని అంచనా వేయడానికి మేము రెండు అత్యంత సాధారణ మరియు సరళమైన పద్ధతులను ఇక్కడ వివరిస్తాము: వోల్టేజ్ పద్ధతి లేదా ఓపెన్ సర్క్యూట్ వోల్టేజ్ (OCV ) మరియు కూలంబ్ లెక్కింపు పద్ధతి.

ఓపెన్ సర్క్యూట్ వోల్టేజ్ మెథడ్ (OCV)ని ఉపయోగించి 1/ SoC అంచనా

అన్ని రకాల బ్యాటరీలు సాధారణంగా ఒక విషయాన్ని కలిగి ఉంటాయి: వాటి టెర్మినల్స్ వద్ద వోల్టేజ్ తగ్గుతుంది లేదా వాటి ఛార్జ్ స్థాయిని బట్టి పెరుగుతుంది.బ్యాటరీ పూర్తిగా ఛార్జ్ అయినప్పుడు వోల్టేజ్ ఎక్కువగా ఉంటుంది మరియు ఖాళీగా ఉన్నప్పుడు తక్కువగా ఉంటుంది.

వోల్టేజ్ మరియు SOC మధ్య ఈ సంబంధం నేరుగా ఉపయోగించిన బ్యాటరీ సాంకేతికతపై ఆధారపడి ఉంటుంది.ఉదాహరణగా, దిగువ రేఖాచిత్రం ప్రధాన బ్యాటరీ మరియు లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీ మధ్య ఉత్సర్గ వక్రతలను పోలుస్తుంది.

లీడ్-యాసిడ్ బ్యాటరీలు సాపేక్షంగా సరళ వక్రరేఖను కలిగి ఉన్నాయని చూడవచ్చు, ఇది ఛార్జ్ స్థితిని బాగా అంచనా వేయడానికి అనుమతిస్తుంది: కొలిచిన వోల్టేజ్ కోసం, అనుబంధిత SoC విలువను చాలా ఖచ్చితంగా అంచనా వేయడం సాధ్యమవుతుంది.

అయినప్పటికీ, లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీలు చాలా చదునైన ఉత్సర్గ వక్రతను కలిగి ఉంటాయి, అంటే విస్తృత ఆపరేటింగ్ పరిధిలో, బ్యాటరీ టెర్మినల్స్ వద్ద వోల్టేజ్ చాలా కొద్దిగా మారుతుంది.

లిథియం ఐరన్ ఫాస్ఫేట్ సాంకేతికత చదునైన ఉత్సర్గ వక్రతను కలిగి ఉంది, ఇది సాధారణ వోల్టేజ్ కొలతపై SoCని అంచనా వేయడం చాలా కష్టతరం చేస్తుంది.వాస్తవానికి, రెండు SoC విలువల మధ్య వోల్టేజ్ వ్యత్యాసం చాలా తక్కువగా ఉండవచ్చు, తద్వారా ఛార్జ్ స్థితిని మంచి ఖచ్చితత్వంతో అంచనా వేయడం సాధ్యం కాదు.

లీడ్-యాసిడ్ సాంకేతికతలో 48V బ్యాటరీకి 40% మరియు 80% యొక్క DoD విలువ మధ్య వోల్టేజ్ కొలత వ్యత్యాసం 6.0V అని దిగువ రేఖాచిత్రం చూపిస్తుంది, అయితే ఇది లిథియం-ఐరన్-ఫాస్ఫేట్‌కు 0.5V మాత్రమే!

అయినప్పటికీ, సాధారణంగా లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీలకు మరియు ప్రత్యేకించి లిథియం ఐరన్ ఫాస్ఫేట్ బ్యాటరీలకు కాలిబ్రేటెడ్ ఛార్జ్ సూచికలను ప్రత్యేకంగా ఉపయోగించవచ్చు.ఒక ఖచ్చితమైన కొలత, మోడల్ చేయబడిన లోడ్ కర్వ్‌తో కలిపి, SoC కొలతలను 10 నుండి 15% ఖచ్చితత్వంతో పొందేందుకు అనుమతిస్తుంది.

2/ Coulomb లెక్కింపు పద్ధతిని ఉపయోగించి SoC అంచనా

బ్యాటరీని ఉపయోగిస్తున్నప్పుడు ఛార్జ్ స్థితిని ట్రాక్ చేయడానికి, సెల్ వినియోగ సమయంలో కరెంట్‌ను ఏకీకృతం చేయడం ద్వారా అత్యంత స్పష్టమైన పద్ధతి.ఈ ఏకీకరణ నేరుగా బ్యాటరీ నుండి ఇంజెక్ట్ చేయబడిన లేదా ఉపసంహరించబడిన విద్యుత్ ఛార్జీల సంఖ్యను అందిస్తుంది, తద్వారా బ్యాటరీ యొక్క SoCని ఖచ్చితంగా లెక్కించడం సాధ్యపడుతుంది.

OCV పద్ధతి వలె కాకుండా, ఈ పద్ధతి బ్యాటరీ వినియోగం సమయంలో ఛార్జ్ స్థితి యొక్క పరిణామాన్ని గుర్తించగలదు.ఖచ్చితమైన కొలతను నిర్వహించడానికి బ్యాటరీ విశ్రాంతిగా ఉండవలసిన అవసరం లేదు.

కూలంబ్ కౌంటర్

ప్రస్తుత కొలత ఖచ్చితమైన నిరోధకం ద్వారా నిర్వహించబడుతున్నప్పటికీ, నమూనా ఫ్రీక్వెన్సీకి సంబంధించి చిన్న కొలత లోపాలు సంభవించవచ్చు.ఈ ఉపాంత లోపాలను సరిచేయడానికి, ప్రతి లోడ్ చక్రంలో కూలంబ్ కౌంటర్ రీకాలిబ్రేట్ చేయబడుతుంది.

లిథియం-అయాన్ స్టేట్ ఆఫ్ ఛార్జ్ (SoC) కూలంబ్ లెక్కింపు ద్వారా చేసిన కొలత 1% కంటే తక్కువ కొలత లోపాన్ని అనుమతిస్తుంది, ఇది బ్యాటరీలో మిగిలి ఉన్న శక్తి యొక్క చాలా ఖచ్చితమైన సూచనను అనుమతిస్తుంది.OCV పద్ధతి వలె కాకుండా, కూలంబ్ లెక్కింపు అనేది బ్యాటరీ శక్తి హెచ్చుతగ్గుల నుండి స్వతంత్రంగా ఉంటుంది (బ్యాటరీ వోల్టేజ్ పడిపోవడానికి కారణమవుతుంది), మరియు బ్యాటరీ వినియోగంతో సంబంధం లేకుండా ఖచ్చితత్వం స్థిరంగా ఉంటుంది.