Metody obliczania SOC

Czym jest SOC?

Stan naładowania akumulatora (SOC) to stosunek dostępnego ładunku do całkowitej pojemności, zazwyczaj wyrażony w procentach. Dokładne obliczenie SOC jest kluczowe w przypadku…System zarządzania baterią (BMS)ponieważ pomaga określić pozostałą energię, zarządzać zużyciem baterii ikontrolować procesy ładowania i rozładowywania, wydłużając w ten sposób żywotność baterii.

Dwie główne metody stosowane do obliczania SOC to metoda całkowania prądu i metoda napięcia w obwodzie otwartym. Obie mają swoje zalety i wady, a każda wprowadza pewne błędy. Dlatego w zastosowaniach praktycznych często łączy się te metody w celu zwiększenia dokładności.

 

1. Aktualna metoda całkowania

Metoda całkowania prądu oblicza SOC poprzez całkowanie prądów ładowania i rozładowania. Jej zaletą jest prostota i brak konieczności kalibracji. Kroki są następujące:

1. Zanotuj stan naładowania (SOC) na początku ładowania lub rozładowywania.
2. Zmierz prąd podczas ładowania i rozładowywania.
3. Zintegruj prąd, aby znaleźć zmianę ładunku.
4. Oblicz aktualne SOC, wykorzystując początkowe SOC i zmianę ładunku.

Wzór jest następujący:

SOC=początkowy SOC+Q∫(I⋅dt)​

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

Należy pamiętać, że ze względu na opór wewnętrzny i inne czynniki, obecna metoda całkowania obarczona jest pewnym błędem. Ponadto, aby uzyskać dokładniejsze wyniki, wymaga ona dłuższych okresów ładowania i rozładowywania.

 

2. Metoda napięcia w obwodzie otwartym

Metoda napięcia w obwodzie otwartym (OCV) oblicza SOC poprzez pomiar napięcia akumulatora bez obciążenia. Jej prostota jest jej główną zaletą, ponieważ nie wymaga pomiaru prądu. Oto kroki:

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 akumulatora, co wymaga okresowej kalibracji w celu utrzymania dokładności. Na tę metodę wpływa również rezystancja wewnętrzna, a błędy są bardziej znaczące w stanach dużego rozładowania.

 

3. Łączenie metod całkowania prądu i OCV

Aby zwiększyć dokładność, obecnie stosowane metody całkowania 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 SOC.

Wzór jest następujący:

SOC=k1⋅SOC1+k2⋅SOC2

Gdziek1 i k2 to współczynniki wagowe, których suma wynosi 1. Wybór współczynników zależy od zużycia baterii, czasu testowania i dokładności. Zazwyczaj k1 jest większe w przypadku dłuższych testów ładowania/rozładowania, a k2 jest większe w przypadku bardziej precyzyjnych pomiarów napięcia ładowania (OCV).

Aby zapewnić dokładność podczas łączenia metod, konieczna jest kalibracja i korekta, ponieważ na wyniki wpływają także rezystancja wewnętrzna i temperatura.

 

Wniosek

Obecna metoda całkowania i metoda OCV to podstawowe techniki obliczania SOC, z których każda ma swoje zalety i wady. Połączenie obu metod może zwiększyć dokładność i niezawodność. Jednak kalibracja i korekta są niezbędne do precyzyjnego określenia SOC.