Teori cas dan nyahcas Litium & reka bentuk kaedah pengiraan elektrik
2. Pengenalan kepada meter bateri
2.1 Pengenalan fungsi meter elektrik
Pengurusan bateri boleh dianggap sebagai sebahagian daripada pengurusan kuasa.Dalam pengurusan bateri, meter elektrik bertanggungjawab untuk menganggar kapasiti bateri.Fungsi asasnya adalah untuk memantau voltan, arus cas/nyahcas dan suhu bateri, dan menganggarkan keadaan cas (SOC) dan kapasiti cas penuh (FCC) bateri.Terdapat dua kaedah biasa untuk menganggarkan keadaan cas bateri: kaedah voltan litar terbuka (OCV) dan kaedah coulometrik.Kaedah lain ialah algoritma voltan dinamik yang direka oleh RICHTEK.
2.2 Kaedah voltan litar terbuka
Adalah mudah untuk merealisasikan meter elektrik menggunakan kaedah voltan litar terbuka, yang boleh diperolehi dengan memeriksa keadaan cas yang sepadan bagi voltan litar terbuka.Voltan litar terbuka diandaikan sebagai voltan terminal bateri apabila bateri berehat selama lebih daripada 30 minit.
Keluk voltan bateri akan berbeza dengan beban, suhu dan penuaan bateri yang berbeza.Oleh itu, voltmeter litar terbuka tetap tidak boleh mewakili sepenuhnya keadaan cas;Keadaan caj tidak boleh dianggarkan dengan melihat meja sahaja.Dalam erti kata lain, jika keadaan caj dianggarkan hanya dengan melihat jadual, ralat akan menjadi besar.
Rajah di bawah menunjukkan bahawa keadaan cas (SOC) bagi voltan bateri yang sama adalah sangat berbeza dengan kaedah voltan litar terbuka di bawah pengecasan dan nyahcas.
Rajah 5. Voltan bateri di bawah keadaan pengecasan dan nyahcas
Ia boleh dilihat dari rajah di bawah bahawa keadaan cas sangat berbeza di bawah beban yang berbeza semasa nyahcas.Jadi pada asasnya, kaedah voltan litar terbuka hanya sesuai untuk sistem yang memerlukan ketepatan keadaan cas yang rendah, seperti kereta yang menggunakan bateri asid plumbum atau bekalan kuasa yang tidak terganggu.
Rajah 6. Voltan bateri di bawah beban yang berbeza semasa nyahcas
2.3 Kaedah Coulometrik
Prinsip operasi coulometri adalah untuk menyambungkan perintang pengesanan pada laluan pengecasan/penyahcasan bateri.ADC mengukur voltan pada rintangan pengesanan dan menukarkannya kepada nilai semasa bateri yang sedang dicas atau dinyahcas.Kaunter masa nyata (RTC) boleh menyepadukan nilai semasa dengan masa untuk mengetahui berapa banyak coulomb yang mengalir.
Rajah 7. Mod kerja asas kaedah pengukuran coulomb
Kaedah Coulometrik boleh mengira dengan tepat keadaan cas masa nyata semasa pengecasan atau nyahcas.Dengan kaunter coulomb cas dan kaunter coulomb nyahcas, ia boleh mengira baki kapasiti elektrik (RM) dan kapasiti cas penuh (FCC).Pada masa yang sama, baki kapasiti cas (RM) dan kapasiti cas penuh (FCC) juga boleh digunakan untuk mengira keadaan cas (SOC=RM/FCC).Selain itu, ia juga boleh menganggarkan baki masa, seperti keletihan kuasa (TTE) dan kepenuhan kuasa (TTF).
Rajah 8. Formula pengiraan kaedah coulomb
Terdapat dua faktor utama yang menyebabkan sisihan ketepatan metrologi coulomb.Yang pertama ialah pengumpulan ralat offset dalam penderiaan semasa dan pengukuran ADC.Walaupun ralat pengukuran agak kecil dengan teknologi semasa, jika tiada kaedah yang baik untuk menghapuskannya, ralat akan meningkat dengan masa.Rajah di bawah menunjukkan bahawa dalam aplikasi praktikal, jika tiada pembetulan dalam tempoh masa, ralat terkumpul adalah tidak terhad.
Rajah 9. Ralat kumulatif kaedah coulomb
Untuk menghapuskan ralat terkumpul, terdapat tiga titik masa yang mungkin dalam operasi bateri biasa: tamat cas (EOC), tamat nyahcas (EOD) dan rehat (Relax).Bateri dicas sepenuhnya dan keadaan pengecasan (SOC) hendaklah 100% apabila keadaan akhir pengecasan dicapai.Keadaan akhir nyahcas bermakna bateri telah dinyahcas sepenuhnya dan keadaan pengecasan (SOC) hendaklah 0%;Ia boleh menjadi nilai voltan mutlak atau berubah dengan beban.Apabila mencapai keadaan rehat, bateri tidak dicas atau dinyahcas, dan ia kekal dalam keadaan ini untuk masa yang lama.Jika pengguna ingin menggunakan keadaan baki bateri untuk membetulkan ralat kaedah coulometrik, dia mesti menggunakan voltmeter litar terbuka pada masa ini.Rajah di bawah menunjukkan bahawa keadaan ralat cas di bawah keadaan di atas boleh dibetulkan.
Rajah 10. Syarat untuk menghapuskan ralat kumulatif kaedah coulometrik
Faktor utama kedua yang menyebabkan sisihan ketepatan kaedah pemeteran coulomb ialah ralat kapasiti cas penuh (FCC), iaitu perbezaan antara kapasiti reka bentuk bateri dan kapasiti cas penuh sebenar bateri.Kapasiti cas penuh (FCC) akan dipengaruhi oleh suhu, penuaan, beban dan faktor lain.Oleh itu, kaedah pembelajaran semula dan pampasan kapasiti cas penuh adalah sangat penting untuk kaedah coulometrik.Rajah di bawah menunjukkan arah aliran ralat SOC apabila kapasiti cas penuh dianggarkan terlalu tinggi dan dipandang rendah.
Rajah 11. Trend ralat apabila kapasiti cas penuh dianggarkan terlalu tinggi dan dipandang rendah
Masa siaran: Feb-15-2023