Lityum batareyaning zaryad holatini (SOC) baholash texnik jihatdan qiyin, ayniqsa batareya to'liq zaryadlanmagan yoki to'liq zaryadsizlangan ilovalarda. Bunday ilovalar gibrid elektr transport vositalaridir (HEV). Qiyinchilik lityum batareyalarning juda tekis kuchlanishli tushirish xususiyatlaridan kelib chiqadi. Voltaj deyarli 70% SOC dan 20% SOC gacha o'zgarmaydi. Darhaqiqat, haroratning o'zgarishi sababli kuchlanish o'zgarishi zaryadsizlanish tufayli kuchlanish o'zgarishiga o'xshaydi, shuning uchun SOC kuchlanishdan olinadigan bo'lsa, hujayra harorati kompensatsiya qilinishi kerak.
Yana bir qiyinchilik shundaki, batareya quvvati eng past sig'imli hujayraning quvvati bilan belgilanadi, shuning uchun SOCni hujayraning terminal kuchlanishiga qarab emas, balki eng zaif hujayraning terminal kuchlanishiga qarab baholash kerak. Bularning barchasi juda qiyin ko'rinadi. Xo'sh, nega biz hujayraga oqib tushayotgan oqimning umumiy miqdorini ushlab turmaymiz va uni oqayotgan oqim bilan muvozanatlashtirmaymiz? Bu kulometrik hisoblash sifatida tanilgan va juda oddiy ko'rinadi, ammo bu usulda juda ko'p qiyinchiliklar mavjud.
Batareyalarmukammal batareyalar emas. Ular siz qo'ygan narsalarni hech qachon qaytarmaydilar. Zaryadlash vaqtida oqish oqimi mavjud bo'lib, u harorat, zaryad tezligi, zaryad holati va qarish bilan farq qiladi.
Batareyaning quvvati ham zaryadsizlanish tezligiga qarab chiziqli bo'lmagan tarzda o'zgaradi. Bo'shatish qanchalik tez bo'lsa, quvvati shunchalik past bo'ladi. 0,5C razryaddan 5C razryadgacha pasayish 15% gacha bo'lishi mumkin.
Batareyalar yuqori haroratlarda sezilarli darajada yuqori oqish oqimiga ega. Batareyaning ichki xujayralari tashqi hujayralarga qaraganda issiqroq ishlashi mumkin, shuning uchun batareya orqali hujayraning oqishi teng bo'lmaydi.
Imkoniyatlar ham haroratga bog'liq. Ba'zi lityum kimyoviy moddalar boshqalarga qaraganda ko'proq ta'sir qiladi.
Ushbu tengsizlikni qoplash uchun batareyada hujayra balansi qo'llaniladi. Ushbu qo'shimcha qochqin oqimini batareyadan tashqarida o'lchash mumkin emas.
Batareya quvvati hujayraning ishlash muddati va vaqt o'tishi bilan doimiy ravishda kamayadi.
Joriy o'lchovdagi har qanday kichik ofset birlashtiriladi va vaqt o'tishi bilan katta raqamga aylanishi mumkin, bu SOCning aniqligiga jiddiy ta'sir qiladi.
Yuqorida aytilganlarning barchasi, agar muntazam kalibrlash amalga oshirilmasa, vaqt o'tishi bilan aniqlikning o'zgarishiga olib keladi, lekin bu faqat batareya deyarli zaryadsizlangan yoki deyarli to'la bo'lganda mumkin. HEV ilovalarida batareyani taxminan 50% zaryadda ushlab turish yaxshidir, shuning uchun o'lchash aniqligini ishonchli tuzatishning mumkin bo'lgan usullaridan biri batareyani vaqti-vaqti bilan to'liq zaryad qilishdir. Sof elektr transport vositalari muntazam ravishda to'liq yoki deyarli to'liq zaryadlanadi, shuning uchun kulometrik hisob-kitoblarga asoslangan o'lchash juda aniq bo'lishi mumkin, ayniqsa batareyaning boshqa muammolari kompensatsiya qilinsa.
Kulometrik hisoblashda yaxshi aniqlikning kaliti keng dinamik diapazonda yaxshi oqimni aniqlashdir.
Oqimni o'lchashning an'anaviy usuli biz uchun shuntdir, ammo bu usullar yuqoriroq (250A+) oqimlar ishtirok etganda tushadi. Quvvat iste'moli tufayli shunt past qarshilikka ega bo'lishi kerak. Kam qarshilikli shuntlar past (50mA) oqimlarni o'lchash uchun mos emas. Bu darhol eng muhim savolni tug'diradi: o'lchash uchun minimal va maksimal oqimlar qanday? Bu dinamik diapazon deb ataladi.
100Ahr batareya quvvatini hisobga olsak, qabul qilinadigan integratsiya xatosining taxminiy bahosi.
4 Amp xatolik bir kunda 100% xatolik yoki 0,4A xatolik bir kunda 10% xatolik hosil qiladi.
4/7A xatosi bir hafta ichida 100% xato yoki 60mA xatolik bir hafta ichida 10% xatolik hosil qiladi.
4/28A xatolik bir oyda 100% xatoga olib keladi yoki 15mA xatolik bir oyda 10% xatolikka olib keladi, bu zaryadlash yoki toʻliq zaryadsizlanish tufayli qayta kalibrlashsiz kutilishi mumkin boʻlgan eng yaxshi oʻlchovdir.
Keling, oqimni o'lchaydigan shuntni ko'rib chiqaylik. 250A uchun 1 m ohmli shunt yuqori tomonda bo'ladi va 62,5 Vt ishlab chiqaradi. Biroq, 15mA da u faqat 15 mikrovolt ishlab chiqaradi, bu esa fon shovqinida yo'qoladi. Dinamik diapazon 250A/15mA = 17000:1 ni tashkil qiladi. Agar 14-bitli A/D konvertor signalni shovqin, ofset va driftda haqiqatan ham “koʻra” olsa, u holda 14-bitli A/D konvertori talab qilinadi. Ofsetning muhim sababi termojuft tomonidan ishlab chiqarilgan kuchlanish va tuproqli pastadir ofsetidir.
Asosan, ushbu dinamik diapazonda oqimni o'lchay oladigan sensor yo'q. Yuqori oqim sensorlari tortish va zaryadlash misollaridan yuqori oqimlarni o'lchash uchun kerak, past oqim sensorlari esa, masalan, aksessuarlar va har qanday nol oqim holatidan oqimlarni o'lchash uchun kerak. Past oqim sensori ham yuqori oqimni "ko'rganligi" sababli, to'yinganlikdan tashqari, bular tomonidan buzilmaydi yoki buzilmaydi. Bu darhol shunt oqimini hisoblab chiqadi.
Yechim
Sensorlarning juda mos oilasi ochiq tsiklli Hall effektli oqim sensorlaridir. Ushbu qurilmalar yuqori oqimlardan zarar ko'rmaydi va Raztec bitta o'tkazgich orqali milliamper diapazonidagi oqimlarni o'lchashi mumkin bo'lgan sensor diapazonini ishlab chiqdi. 100 mV / AT uzatish funktsiyasi amaliy, shuning uchun 15 mA oqim foydalanish mumkin bo'lgan 1,5 mV ishlab chiqaradi. Mavjud bo'lgan eng yaxshi asosiy materialdan foydalangan holda, bitta milliamper oralig'ida juda past remanentlikka ham erishish mumkin. 100mV/AT da toʻyinganlik 25 Amperdan yuqori boʻladi. Pastroq dasturlash daromadi, albatta, yuqori oqimlarga imkon beradi.
Yuqori oqimlar an'anaviy yuqori oqim sensorlari yordamida o'lchanadi. Bir sensordan ikkinchisiga o'tish oddiy mantiqni talab qiladi.
Raztecning yadrosiz sensorlarning yangi qatori yuqori oqim sensorlari uchun ajoyib tanlovdir. Ushbu qurilmalar mukammal chiziqlilik, barqarorlik va nol histerezisni taklif qiladi. Ular mexanik konfiguratsiyalar va oqim diapazonlarining keng doirasiga osongina moslashadi. Ushbu qurilmalar ajoyib ishlashga ega bo'lgan yangi avlod magnit maydon sensorlaridan foydalanish orqali amaliy holga keltiriladi.
Ikkala sensor turi ham talab qilinadigan oqimlarning juda yuqori dinamik diapazoni bilan signal-shovqin nisbatlarini boshqarish uchun foydali bo'lib qolmoqda.
Biroq, o'ta aniqlik ortiqcha bo'ladi, chunki batareyaning o'zi aniq kulon hisoblagichi emas. Zaryadlash va tushirish o'rtasidagi 5% xatolik, qo'shimcha nomuvofiqliklar mavjud bo'lgan batareyalar uchun odatiy hisoblanadi. Buni hisobga olgan holda, asosiy batareya modelidan foydalangan holda nisbatan oddiy texnikadan foydalanish mumkin. Model sig'im va zaryadlash / tushirish davrlari bilan o'zgartirilishi mumkin bo'lgan yuksiz terminal kuchlanishini, quvvatga nisbatan zaryad kuchlanishini, zaryadsizlanish va zaryad qarshiligini o'z ichiga olishi mumkin. Tugash va qayta tiklash kuchlanish vaqti konstantalarini moslashtirish uchun mos o'lchangan kuchlanish vaqti konstantalarini o'rnatish kerak.
Sifatli lityum batareyalarning muhim afzalligi shundaki, ular yuqori zaryadsizlanish tezligida juda kam quvvatni yo'qotadi. Bu fakt hisob-kitoblarni soddalashtiradi. Ular, shuningdek, juda kam oqish oqimiga ega. Tizimning oqishi yuqoriroq bo'lishi mumkin.
Ushbu usul tegishli parametrlarni o'rnatgandan so'ng, kulon hisobini talab qilmasdan zaryad holatini haqiqiy qolgan quvvatning bir necha foiz punktlari ichida baholash imkonini beradi. Batareya kulon hisoblagichiga aylanadi.
Joriy sensor ichidagi xato manbalari
Yuqorida aytib o'tilganidek, ofset xatosi kulometrik hisoblash uchun juda muhim va nol oqim sharoitida sensor ofsetini nolga tenglashtirish uchun SOC monitorida ta'minlash kerak. Bu, odatda, faqat zavod o'rnatish vaqtida amalga oshiriladi. Biroq, nol oqimni aniqlaydigan tizimlar mavjud bo'lishi mumkin va shuning uchun ofsetni avtomatik ravishda qayta kalibrlash imkonini beradi. Bu ideal holat, chunki driftni joylashtirish mumkin.
Afsuski, barcha sensor texnologiyalari termal ofset driftini ishlab chiqaradi va joriy sensorlar bundan mustasno emas. Endi biz bu muhim sifat ekanligini ko'rishimiz mumkin. Raztec kompaniyasida sifatli komponentlar va puxta dizayndan foydalangan holda biz drift diapazoni <0,25mA/K bo'lgan bir qator termal barqaror oqim sensorlarini ishlab chiqdik. 20K harorat o'zgarishi uchun bu maksimal 5mA xatoga olib kelishi mumkin.
Magnit konturni o'z ichiga olgan oqim sensorlaridagi xatolarning yana bir keng tarqalgan manbai - bu qoldiq magnitlanish tufayli yuzaga kelgan histerezis xatosi. Bu ko'pincha 400 mA gacha, bu esa bunday sensorlarni batareyani kuzatish uchun yaroqsiz holga keltiradi. Eng yaxshi magnit materialni tanlab, Raztec bu sifatni 20mA ga tushirdi va bu xato vaqt o'tishi bilan aslida kamaydi. Agar kamroq xatolik talab qilinsa, demagnetizatsiya qilish mumkin, ammo sezilarli murakkablik qo'shadi.
Kichikroq xato - bu uzatish funktsiyasini kalibrlashning harorat bilan siljishi, ammo massa sensorlari uchun bu ta'sir hujayra ishlashining harorat bilan siljishidan ancha kichikdir.
SOCni baholashning eng yaxshi yondashuvi barqaror yuksiz kuchlanishlar, IXR bilan kompensatsiyalangan hujayra kuchlanishlari, kulometrik hisoblar va parametrlarning harorat kompensatsiyasi kabi usullarning kombinatsiyasidan foydalanishdir. Misol uchun, uzoq muddatli integratsiya xatolari yuksiz yoki past yuklangan batareya kuchlanishlari uchun SOCni baholash orqali e'tiborga olinmasligi mumkin.
Xat vaqti: 2022 yil 09-avgust