

Lityum İyon Şarj Durumu (SoC) ölçümü
Lityum iyon piller çeşitli uygulamalarda tekrar tekrar kullanılmaktadır. Etkili bir pil kullanımı ve daha uzun ömür sağlamak için, pil yönetim sistemleri (BMS) istihdam edilmektedir. Son BMS'ler karmaşık hale geliyor ve pil üzerinde daha yüksek bir tüketim ek yüküne neden oluyor. Tahmini SoC, orijinal olay güdümlü Açık Devre Voltajı (OCV) ile SoC eğrisi ilişkisi kullanılarak kalibre edilir. Tasarlanan sistem karşılaştırması, geleneksel muadillerle yapılır. Sonuçlar, analog bir SoC tahmin hassasiyeti sağlarken, sıkıştırma kazancı ve hesaplama verimliliği açısından önerilen sistemin üçüncü düzeyden daha büyük bir performans sergilediğini gösterir.
SOC Tahmininin Tanımı ve Sınıflandırılması
SOC, piller için en önemli parametrelerden biridir, ancak tanımı birçok farklı sorunu ortaya çıkarmaktadır. Genel olarak, bir pilin SOC'si, mevcut kapasitesinin () nominal kapasiteye () oranı olarak tanımlanır. Nominal kapasite, üretici tarafından verilir ve pilde depolanabilecek maksimum şarj miktarını temsil eder. SOC şu şekilde tanımlanabilir:
Şarj durumu (SoC) bir elektrik pilinin kapasitesine göre şarj düzeyidir. SoC birimleri yüzde noktalarıdır (% 0 = boş;% 100 = dolu). Aynı ölçünün alternatif bir şekli deşarj derinliğidir (DoD), SoC'nin tersi (% 100 = boş;% 0 = dolu).
Lityum İyon Şarj Durumu (SoC) ölçümü almanın birkaç yolu vardır veya Deşarj Derinliği (DoD) lityum pil için. Bazı yöntemlerin uygulanması oldukça karmaşıktır ve karmaşık ekipman gerektirir (empedans spektroskopisi veya kurşun-asit piller için hidrometre göstergesi).
Bir pilin şarj durumunu tahmin etmek için en yaygın ve en basit iki yöntemi burada detaylandıracağız: voltaj yöntemi veya Açık Devre Gerilimi (OCV) ve coulomb sayma yöntemi.
Açık Devre Voltaj Yöntemi (OCV) kullanarak 1 / SoC tahmini
Tüm pil türlerinin ortak bir yönü vardır: terminallerindeki voltaj, şarj seviyelerine bağlı olarak azalır veya artar. Voltaj, pil tamamen şarj olduğunda en yüksek, boş olduğunda ise en düşük olacaktır.
Voltaj ve SOC arasındaki bu ilişki, doğrudan kullanılan pil teknolojisine bağlıdır. Örnek olarak, aşağıdaki diyagram, bir kurşun pil ile bir Lityum-İyon pil arasındaki boşalma eğrilerini karşılaştırmaktadır.
Kurşun-asit pillerin nispeten doğrusal bir eğriye sahip olduğu görülebilir, bu da şarj durumunun iyi bir şekilde tahmin edilmesini sağlar: ölçülen bir voltaj için, ilişkili SoC'nin değerini oldukça kesin bir şekilde tahmin etmek mümkündür.
Bununla birlikte, Lityum-iyon piller çok daha düz bir deşarj eğrisine sahiptir, bu da geniş bir çalışma aralığında pil terminallerindeki voltajın çok az değiştiği anlamına gelir.
Lityum Demir Fosfat teknolojisi, en düz deşarj eğrisine sahiptir, bu da basit bir voltaj ölçümünde SoC'yi tahmin etmeyi çok zorlaştırır. Aslında, iki SoC değeri arasındaki voltaj farkı o kadar küçük olabilir ki, şarj durumunu iyi bir hassasiyetle tahmin etmek mümkün değildir.
Aşağıdaki diyagram,% 40 ve% 80 DoD değeri arasındaki voltaj ölçüm farkının, kurşun-asit teknolojisinde 6.0V pil için yaklaşık 48V iken, lityum-demir-fosfat için sadece 0.5V olduğunu göstermektedir!
Bununla birlikte, kalibre edilmiş şarj göstergeleri genel olarak lityum iyon piller ve özel olarak lityum demir fosfat piller için özel olarak kullanılabilir. Modellenmiş bir yük eğrisi ile birleştirilen hassas bir ölçüm, SoC ölçümlerinin% 10 ila 15'lik bir doğrulukla elde edilmesini sağlar.
2 / Coulomb Sayma yöntemini kullanarak SoC tahmini
Pili kullanırken şarj durumunu takip etmek için en sezgisel yöntem, hücre kullanımı sırasında akımı entegre ederek akımı takip etmektir. Bu entegrasyon, bataryaya enjekte edilen veya çekilen elektrik yüklerinin sayısını doğrudan verir, böylece bataryanın SoC'sini kesin olarak ölçmeyi mümkün kılar.
OCV yönteminden farklı olarak, bu yöntem pil kullanımı sırasında şarj durumunun gelişimini belirleyebilir. Doğru bir ölçüm yapmak için pilin hareketsiz kalmasını gerektirmez.