L-istima tal-istat ta 'ċarġ (SOC) ta' batterija tal-litju hija teknikament diffiċli, speċjalment f'applikazzjonijiet fejn il-batterija mhix iċċarġjata jew skarikata kompletament.Tali applikazzjonijiet huma vetturi elettriċi ibridi (HEVs).L-isfida ġejja mill-karatteristiċi ta 'skarigu ta' vultaġġ ċatt ħafna tal-batteriji tal-litju.Il-vultaġġ bilkemm jinbidel minn 70% SOC għal 20% SOC.Fil-fatt, il-varjazzjoni tal-vultaġġ minħabba bidliet fit-temperatura hija simili għall-varjazzjoni tal-vultaġġ minħabba l-iskarigu, għalhekk jekk is-SOC għandu jiġi derivat mill-vultaġġ, it-temperatura taċ-ċellula għandha tiġi kkumpensata.
Sfida oħra hija li l-kapaċità tal-batterija hija determinata mill-kapaċità taċ-ċellula tal-kapaċità l-aktar baxxa, għalhekk is-SOC m'għandux jiġi ġġudikat abbażi tal-vultaġġ terminali taċ-ċellula, iżda fuq il-vultaġġ terminali tal-iktar ċellula dgħajfa.Dan kollu ħsejjes ftit wisq diffiċli.Allura għaliex ma nżommux sempliċement l-ammont totali ta 'kurrent li jgħaddi fiċ-ċellula u nibbilanċjawha mal-kurrent li joħroġ?Dan huwa magħruf bħala għadd coulometriku u ħsejjes sempliċi biżżejjed, iżda hemm ħafna diffikultajiet b'dan il-metodu.
Batterijimhumiex batteriji perfetti.Huma qatt ma jirritornaw dak li ddaħħal fihom.Hemm kurrent ta 'tnixxija waqt l-iċċarġjar, li jvarja skont it-temperatura, ir-rata tal-ħlas, l-istat tal-ħlas u t-tixjiħ.
Il-kapaċità ta 'batterija tvarja wkoll b'mod mhux lineari bir-rata ta' skariku.Aktar ma tkun mgħaġġla l-iskarika, iktar tkun baxxa l-kapaċità.Minn skarigu 0.5C għal skarigu 5C, it-tnaqqis jista 'jkun għoli daqs 15%.
Il-batteriji għandhom kurrent ta 'tnixxija ogħla b'mod sinifikanti f'temperaturi ogħla.Iċ-ċelloli interni f'batterija jistgħu jaħarqu aktar miċ-ċelloli esterni, għalhekk it-tnixxija taċ-ċelloli mill-batterija tkun mhux ugwali.
Il-kapaċità hija wkoll funzjoni tat-temperatura.Xi kimiċi tal-litju huma affettwati aktar minn oħrajn.
Biex tikkumpensa għal din l-inugwaljanza, l-ibbilanċjar taċ-ċelluli jintuża fil-batterija.Dan il-kurrent ta 'tnixxija addizzjonali ma jistax jitkejjel barra l-batterija.
Il-kapaċità tal-batterija tonqos b'mod kostanti matul il-ħajja taċ-ċellula u maż-żmien.
Kwalunkwe offset żgħir fil-kejl attwali se jiġi integrat u maż-żmien jista 'jsir numru kbir, li jaffettwa serjament l-eżattezza tas-SOC.
Kollha ta 'hawn fuq se tirriżulta fi drift fl-eżattezza maż-żmien sakemm ma titwettaqx kalibrazzjoni regolari, iżda dan huwa possibbli biss meta l-batterija tkun kważi skarikata jew kważi mimlija.Fl-applikazzjonijiet HEV huwa aħjar li żżomm il-batterija b'ċarġ ta' madwar 50%, għalhekk mod wieħed possibbli ta 'korrezzjoni affidabbli tal-eżattezza tal-kejl huwa li perjodikament iċċarġja l-batterija bis-sħiħ.Vetturi elettriċi puri huma regolarment iċċarġjati sa sħiħ jew kważi mimli, għalhekk il-kejl ibbażat fuq għadd coulometriku jista 'jkun preċiż ħafna, speċjalment jekk jiġu kkumpensati problemi oħra tal-batterija.
Iċ-ċavetta għall-eżattezza tajba fl-għadd coulometriku hija skoperta tajba tal-kurrent fuq firxa dinamika wiesgħa.
Il-metodu tradizzjonali tal-kejl tal-kurrent huwa għalina shunt, iżda dawn il-metodi jaqgħu 'l isfel meta jkunu involuti kurrenti ogħla (250A +).Minħabba l-konsum tal-enerġija, ix-shunt jeħtieġ li jkun ta 'reżistenza baxxa.Shunts ta 'reżistenza baxxa mhumiex adattati għall-kejl ta' kurrenti baxxi (50mA).Dan immedjatament iqajjem l-iktar mistoqsija importanti: x'inhuma l-kurrenti minimi u massimi li għandhom jitkejlu?Din tissejjaħ il-firxa dinamika.
Jekk wieħed jassumi kapaċità tal-batterija ta '100Ahr, stima approssimattiva tal-iżball ta' integrazzjoni aċċettabbli.
Żball ta '4 Amp jipproduċi 100% ta' żbalji f'ġurnata jew żball ta '0.4A jipproduċi 10% ta' żbalji f'ġurnata.
Żball 4/7A se jipproduċi 100% ta 'żbalji fi żmien ġimgħa jew żball 60mA se jipproduċi 10% ta' żbalji fi żmien ġimgħa.
Żball ta '4/28A se jipproduċi żball ta' 100% f'xahar jew żball ta '15mA jipproduċi żball ta' 10% f'xahar, li huwa probabbilment l-aħjar kejl li jista 'jkun mistenni mingħajr rikalibrazzjoni minħabba l-iċċarġjar jew il-ħruġ kważi komplet.
Issa ejja nħarsu lejn ix-shunt li jkejjel il-kurrent.Għal 250A, shunt ta '1m ohm se jkun fuq in-naħa għolja u jipproduċi 62.5W.Madankollu, f'15mA se jipproduċi biss 15-il mikrovolt, li jintilfu fil-ħoss fl-isfond.Il-medda dinamika hija 250A/15mA = 17,000:1.Jekk konvertitur A/D 14-bit jista 'verament "jara" s-sinjal fil-ħoss, offset u drift, allura huwa meħtieġ konvertitur A/D ta' 14-il bit.Kawża importanti tal-offset hija l-offset tal-vultaġġ u l-ground loop ġġenerat mit-thermocouple.
Fundamentalment, m'hemm l-ebda sensor li jista 'jkejjel il-kurrent f'din il-medda dinamika.Sensuri ta 'kurrent għoli huma meħtieġa biex ikejlu l-kurrenti ogħla minn eżempji ta' trazzjoni u ċċarġjar, filwaqt li sensuri ta 'kurrent baxx huma meħtieġa biex ikejlu kurrenti minn, pereżempju, aċċessorji u kwalunkwe stat kurrenti żero.Peress li s-senser tal-kurrent baxx "jara" wkoll il-kurrent għoli, ma jistax jiġi mħassra jew korrotta minn dawn, ħlief għas-saturazzjoni.Dan immedjatament jikkalkula l-kurrent tax-shunt.
Soluzzjoni
Familja adattata ħafna ta 'sensuri huma sensuri tal-kurrent tal-effett Hall loop miftuħ.Dawn l-apparati mhux se jiġu mħassra minn kurrenti għolja u Raztec żviluppat firxa tas-sensuri li fil-fatt tista 'tkejjel kurrenti fil-medda milliamp permezz ta' konduttur wieħed.funzjoni ta 'trasferiment ta' 100mV/AT hija prattika, għalhekk kurrent ta '15mA jipproduċi 1.5mV użabbli.billi tuża l-aħjar materjal tal-qalba disponibbli, tista 'tinkiseb ukoll remanenza baxxa ħafna fil-medda waħda milliamp.F'100mV/AT, is-saturazzjoni se sseħħ 'il fuq minn 25 Amps.Il-gwadann tal-ipprogrammar aktar baxx naturalment jippermetti kurrenti ogħla.
Kurrenti għoljin huma mkejla bl-użu ta 'sensors konvenzjonali ta' kurrent għoli.Il-bidla minn sensor għal ieħor teħtieġ loġika sempliċi.
Il-firxa ġdida ta 'sensors mingħajr qalba ta' Raztec huma għażla eċċellenti għal sensuri ta 'kurrent għoli.Dawn l-apparati joffru linearità eċċellenti, stabbiltà u isteresi żero.Huma faċilment adattabbli għal firxa wiesgħa ta 'konfigurazzjonijiet mekkaniċi u firxiet kurrenti.Dawn l-apparati jsiru prattiċi bl-użu ta 'ġenerazzjoni ġdida ta' sensuri tal-kamp manjetiku b'rendiment eċċellenti.
Iż-żewġ tipi ta 'sensuri jibqgħu ta' benefiċċju għall-ġestjoni tal-proporzjonijiet tas-sinjal għall-istorbju bil-firxa dinamika għolja ħafna ta 'kurrenti meħtieġa.
Madankollu, l-eżattezza estrema tkun żejda peress li l-batterija nnifisha mhix counter ta 'coulomb preċiż.Żball ta' 5% bejn iċ-ċarġ u l-iskariku huwa tipiku għal batteriji fejn jeżistu aktar inkonsistenzi.B'dan f'moħħu, tista 'tintuża teknika relattivament sempliċi li tuża mudell bażiku ta' batterija.Il-mudell jista 'jinkludi vultaġġ terminali bla tagħbija versus kapaċità, vultaġġ ta' ċarġ kontra kapaċità, skarigu u reżistenzi ta 'ċarġ li jistgħu jiġu modifikati b'ċikli ta' kapaċità u ta 'ċarġ/ħatt.Jeħtieġ li jiġu stabbiliti kostanti tal-ħin tal-vultaġġ imkejjel xierqa biex jakkomodaw il-kostanti tal-ħin tal-vultaġġ tat-tnaqqis u l-irkupru.
Vantaġġ sinifikanti ta 'batteriji tal-litju ta' kwalità tajba huwa li jitilfu ftit li xejn kapaċità b'rati ta 'skariku għoljin.Dan il-fatt jissimplifika l-kalkoli.Għandhom ukoll kurrent ta 'tnixxija baxx ħafna.It-tnixxija tas-sistema tista 'tkun ogħla.
Din it-teknika tippermetti stima tal-istat tal-ħlas fi ftit punti perċentwali tal-kapaċità attwali li jifdal wara li jiġu stabbiliti l-parametri xierqa, mingħajr il-ħtieġa tal-għadd tal-coulomb.Il-batterija ssir counter coulomb.
Sorsi ta' żball fi ħdan is-sensor kurrenti
Kif imsemmi hawn fuq, l-iżball tal-offset huwa kritiku għall-għadd coulometriku u għandha ssir dispożizzjoni fi ħdan il-moniter SOC biex tikkalibra l-offset tas-sensorju għal żero taħt kundizzjonijiet attwali żero.Dan normalment huwa fattibbli biss waqt l-installazzjoni tal-fabbrika.Madankollu, jistgħu jeżistu sistemi li jiddeterminaw il-kurrent żero u għalhekk jippermettu rikalibrazzjoni awtomatika tal-offset.Din hija sitwazzjoni ideali peress li drift jista 'jiġi akkomodat.
Sfortunatament, it-teknoloġiji kollha tas-sensuri jipproduċu drift offset termali, u s-sensuri kurrenti mhumiex eċċezzjoni.Issa nistgħu naraw li din hija kwalità kritika.Billi nużaw komponenti ta 'kwalità u disinn bir-reqqa f'Raztec, żviluppajna firxa ta' sensuri tal-kurrent termalment stabbli b'firxa ta 'drift ta' <0.25mA/K.Għal bidla fit-temperatura ta '20K, dan jista' jipproduċi żball massimu ta '5mA.
Sors komuni ieħor ta 'żball fis-sensuri tal-kurrent li jinkorporaw ċirkwit manjetiku huwa l-iżball ta' l-isteresi ikkawżat minn manjetiżmu rimanenti.Dan ħafna drabi huwa sa 400mA, li jagħmel tali sensuri mhux adattati għall-monitoraġġ tal-batterija.Billi agħżel l-aħjar materjal manjetiku, Raztec naqqas din il-kwalità għal 20mA u dan l-iżball fil-fatt naqas maż-żmien.Jekk ikun meħtieġ inqas żball, id-demagnetization hija possibbli, iżda żżid kumplessità konsiderevoli.
Żball iżgħar huwa d-drift tal-kalibrazzjoni tal-funzjoni tat-trasferiment bit-temperatura, iżda għal sensuri tal-massa dan l-effett huwa ħafna iżgħar mid-drift tal-prestazzjoni taċ-ċellula bit-temperatura.
L-aħjar approċċ għall-istima tas-SOC huwa li tuża taħlita ta 'tekniki bħal vultaġġi stabbli mingħajr tagħbija, vultaġġi taċ-ċelluli kkumpensati minn IXR, għadd ta' koulometriċi u kumpens tat-temperatura tal-parametri.Pereżempju, żbalji ta 'integrazzjoni fit-tul jistgħu jiġu injorati billi jiġi stmat is-SOC għal vultaġġi ta' batteriji mingħajr tagħbija jew ta 'tagħbija baxxa.
Ħin tal-post: Awissu-09-2022