Metody obliczania SOC

Czym jest SOC?

Stan naładowania (SOC) akumulatora to stosunek dostępnego ładunku do całkowitej pojemności ładowania, zwykle wyrażony w procentach. Dokładne obliczenie SOC jest kluczowe wSystem zarządzania baterią (BMS)ponieważ pomaga określić pozostałą energię, zarządzać wykorzystaniem baterii ikontrolować procesy ładowania i rozładowywania, wydłużając tym samym żywotność baterii.

Dwiema głównymi metodami stosowanymi do obliczania SOC są metoda całkowania prądu i metoda napięcia obwodu otwartego. Obie mają swoje zalety i wady, a każda wprowadza pewne błędy. Dlatego w praktycznych zastosowaniach te metody są często łączone w celu zwiększenia dokładności.

 

1. Aktualna metoda całkowania

Obecna metoda integracji oblicza SOC poprzez integrację prądów ładowania i rozładowania. Jej zaletą jest prostota, brak konieczności kalibracji. Kroki są następujące:

1. Zanotuj stan naładowania akumulatora na początku ładowania lub rozładowywania.
2. Zmierz prąd podczas ładowania i rozładowywania.
3. Zintegruj prąd, aby znaleźć zmianę ładunku.
4. Oblicz aktualne SOC, korzystając z początkowego SOC i zmiany ładunku.

Wzór jest następujący:

SOC=początkowy SOC+Q∫(I⋅dt)​

GdzieI to natężenie prądu, Q to pojemność akumulatora, a dt to odstęp czasu.

Ważne jest, aby zauważyć, że ze względu na wewnętrzny opór i inne czynniki, obecna metoda integracji ma pewien stopień błędu. Ponadto wymaga dłuższych okresów ładowania i rozładowywania, aby uzyskać dokładniejsze wyniki.

 

2. Metoda napięcia obwodu otwartego

Metoda napięcia obwodu otwartego (OCV) oblicza SOC poprzez pomiar napięcia akumulatora, gdy nie ma obciążenia. Jej prostota jest jej główną zaletą, ponieważ nie wymaga pomiaru prądu. Kroki są następujące:

1. Ustal zależność pomiędzy SOC i OCV na podstawie modelu akumulatora i danych producenta.
2. Zmierz napięcie OCV akumulatora.
3. Oblicz SOC korzystając z zależności SOC-OCV.

Należy pamiętać, że krzywa SOC-OCV zmienia się wraz z użytkowaniem i żywotnością baterii, co wymaga okresowej kalibracji w celu utrzymania dokładności. Na tę metodę wpływa również rezystancja wewnętrzna, a błędy są bardziej znaczące w stanach wysokiego rozładowania.

 

3. Łączenie metod całkowania bieżącego i OCV

Aby zwiększyć dokładność, obecne metody integracji i OCV są często łączone. Kroki tego podejścia są następujące:

1. Za pomocą aktualnej metody integracji śledź ładowanie i rozładowywanie, uzyskując SOC1.
2. Zmierz OCV i użyj zależności SOC-OCV do obliczenia SOC2.
3. Połącz SOC1 i SOC2, aby uzyskać końcowy wynik SOC.

Wzór jest następujący:

SOC=k1⋅SOC1+k2⋅SOC2

Gdziek1 i k2 to współczynniki wagowe sumujące się do 1. Wybór współczynników zależy od wykorzystania baterii, czasu testowania i dokładności. Zazwyczaj k1 jest większe w przypadku dłuższych testów ładowania/rozładowania, a k2 jest większe w przypadku dokładniejszych pomiarów OCV.

Kalibracja i korekta są konieczne, aby zapewnić dokładność podczas łączenia metod, ponieważ na wyniki wpływają także rezystancja wewnętrzna i temperatura.

 

Wniosek

Obecna metoda integracji i metoda OCV to podstawowe techniki obliczania SOC, każda z własnymi zaletami i wadami. Połączenie obu metod może zwiększyć dokładność i niezawodność. Jednak kalibracja i korekta są niezbędne do precyzyjnego określenia SOC.