Takso de la stato de ŝargo (SOC) de litia baterio estas teknike malfacila, precipe en aplikoj kie la baterio ne estas plene ŝargita aŭ plene malŝarĝita. Tiaj aplikoj estas hibridaj elektraj veturiloj (HEVoj). La defio devenas de la tre plata tensio-senŝargikarakterizaĵoj de litiobaterioj. La tensio apenaŭ ŝanĝiĝas de 70% SOC al 20% SOC. Fakte, la tensiovario pro temperaturŝanĝoj estas simila al la tensiovario pro malŝarĝo, do se la SOC estas derivota de la tensio, la ĉeltemperaturo devas esti kompensita.
Alia defio estas ke la bateriokapacito estas determinita per la kapacito de la plej malsupra kapacitĉelo, tiel ke la SOC ne devus esti taksita surbaze de la fina tensio de la ĉelo, sed sur la fina tensio de la plej malforta ĉelo. Ĉi ĉio sonas iom tro malfacila. Do kial ni ne simple tenas la totalan kvanton de kurento fluanta en la ĉelon kaj ekvilibrigi ĝin kun la fluo elfluanta? Ĉi tio estas konata kiel koulometria nombrado kaj sonas sufiĉe simpla, sed estas multaj malfacilaĵoj kun ĉi tiu metodo.
Bateriojne estas perfektaj kuirilaroj. Ili neniam resendas tion, kion vi metas en ilin. Estas flua kurento dum ŝargado, kiu varias laŭ temperaturo, ŝargofteco, stato de ŝargo kaj maljuniĝo.
La kapacito de baterio ankaŭ varias ne-linie laŭ la indico de malŝarĝo. Ju pli rapida la malŝarĝo, des pli malalta la kapablo. De 0.5C malŝarĝo al 5C malŝarĝo, la redukto povas esti same alta kiel 15%.
Baterioj havas signife pli altan elfluan fluon ĉe pli altaj temperaturoj. La internaj ĉeloj en baterio povas funkcii pli varmaj ol la eksteraj ĉeloj, do la ĉelfluado tra la baterio estos neegala.
Kapacito ankaŭ estas funkcio de temperaturo. Iuj litiaj kemiaĵoj estas tuŝitaj pli ol aliaj.
Por kompensi ĉi tiun malegalecon, ĉelbalancado estas uzata ene de la baterio. Ĉi tiu aldona flua fluo ne estas mezurebla ekster la baterio.
La bateria kapablo malpliiĝas konstante dum la vivo de la ĉelo kaj laŭlonge de la tempo.
Ĉiu malgranda ofseto en la nuna mezurado estos integrita kaj kun la tempo povas iĝi granda nombro, grave influante la precizecon de la SOC.
Ĉio ĉi-supra rezultos en drivo de precizeco laŭlonge de la tempo krom se regula kalibrado estas farita, sed tio nur eblas kiam la baterio estas preskaŭ malŝarĝita aŭ preskaŭ plena. En HEV-aplikoj estas plej bone konservi la kuirilaron je proksimume 50% ŝargo, do unu ebla maniero fidinde korekti la mezuran precizecon estas periode ŝargi la kuirilaron plene. Puraj elektraj veturiloj estas regule ŝargitaj al plena aŭ preskaŭ plena, do mezurado bazita sur koulometriaj kalkuloj povas esti tre preciza, precipe se aliaj bateriproblemoj estas kompensitaj.
La ŝlosilo al bona precizeco en koulometria nombrado estas bona nuna detekto en larĝa dinamika gamo.
La tradicia metodo de mezurado de kurento estas por ni ŝunto, sed ĉi tiuj metodoj falas malsupren kiam pli altaj (250A+) fluoj estas implikitaj. Pro la energikonsumo, la ŝunto devas esti de malalta rezisto. Malaltaj rezistaj ŝuntoj ne taŭgas por mezuri malaltajn (50mA) fluojn. Ĉi tio tuj levas la plej gravan demandon: kiaj estas la minimumaj kaj maksimumaj fluoj mezureblaj? Ĉi tio estas nomita la dinamika intervalo.
Supozante bateriokapaciton de 100Ahr, malglata takso de la akceptebla integriga eraro.
Eraro de 4 Amp produktos 100% de eraroj en tago aŭ 0.4A eraro produktos 10% de eraroj en tago.
4/7A-eraro produktos 100% da eraroj ene de semajno aŭ 60mA-eraro produktos 10% da eraroj ene de semajno.
4/28A-eraro produktos 100%-eraron en monato aŭ 15mA-eraro produktos 10%-eraron en monato, kio estas verŝajne la plej bona mezurado, kiun oni povas atendi sen rekalibrado pro ŝarĝo aŭ preskaŭ kompleta malŝarĝo.
Nun ni rigardu la ŝunton, kiu mezuras la fluon. Por 250A, shunt de 1m ohm estos sur la alta flanko kaj produktos 62.5W. Tamen, ĉe 15mA ĝi nur produktos 15 mikrovoltojn, kiuj perdiĝos en la fona bruo. La dinamika gamo estas 250A/15mA = 17,000:1. Se 14-bita A/D-transformilo vere povas "vidi" la signalon en bruo, ofseto kaj drivo, tiam 14-bita A/D-transformilo estas postulata. Grava kialo de ofseto estas la tensio kaj grunda buklo ofseto generita per la termoparo.
Fundamente, ekzistas neniu sensilo kiu povas mezuri fluon en ĉi tiu dinamika gamo. Altaj nunaj sensiloj estas necesaj por mezuri la pli altajn fluojn de tirado kaj ŝargaj ekzemploj, dum malaltaj nunaj sensiloj estas necesaj por mezuri fluojn de, ekzemple, akcesoraĵoj kaj ajna nula nuna stato. Ĉar la malalta kurenta sensilo ankaŭ "vidas" la altan kurenton, ĝi ne povas esti difektita aŭ koruptita per tiuj, krom saturiĝo. Ĉi tio tuj kalkulas la ŝuntan kurenton.
Solvo
Tre taŭga familio de sensiloj estas malferma buklo Hall-efika nunaj sensiloj. Ĉi tiuj aparatoj ne estos damaĝitaj de altaj fluoj kaj Raztec evoluigis sensilan gamon, kiu povas fakte mezuri fluojn en la miliamp-intervalo per ununura konduktoro. transiga funkcio de 100mV/AT estas praktika, do 15mA kurento produktos uzeblan 1.5mV. uzante la plej bonan disponeblan kernmaterialon, tre malalta restado en la ununura miliamp-intervalo ankaŭ povas esti atingita. Je 100mV/AT, saturiĝo okazos super 25 Amperoj. La pli malalta programa gajno kompreneble permesas pli altajn fluojn.
Altaj fluoj estas mezuritaj per konvenciaj altaj kurantaj sensiloj. Ŝanĝi de unu sensilo al alia postulas simplan logikon.
La nova gamo de senkernaj sensiloj de Raztec estas bonega elekto por altaj nunaj sensiloj. Ĉi tiuj aparatoj ofertas bonegan linearecon, stabilecon kaj nulan histerezon. Ili estas facile adapteblaj al larĝa gamo de mekanikaj agordoj kaj aktualaj gamoj. Ĉi tiuj aparatoj fariĝas praktikaj per la uzo de nova generacio de magnetkampaj sensiloj kun bonega rendimento.
Ambaŭ sensilspecoj restas utilaj por administrado de signal-bruo-proporcioj kun la tre alta dinamika gamo de fluoj bezonataj.
Tamen, ekstrema precizeco estus superflua ĉar la baterio mem ne estas preciza kulomba nombrilo. Eraro de 5% inter ŝargo kaj malŝarĝo estas tipa por baterioj kie ekzistas pliaj faktkonfliktoj. Konsiderante ĉi tion, relative simpla tekniko uzanta bazan baterian modelon povas esti uzata. La modelo povas inkludi senŝarĝan fina tensio kontraŭ kapacito, ŝargotensio kontraŭ kapacito, malŝarĝo kaj ŝargorezistoj kiuj povas esti modifitaj kun kapacito kaj ŝargo/senŝargiĝcikloj. Taŭgaj mezuritaj tensiaj tempokonstantoj devas esti establitaj por alĝustigi la malplenigan kaj reakirtensiajn tempokonstantojn.
Signifa avantaĝo de bonkvalitaj litiaj baterioj estas ke ili perdas tre malmulte da kapacito ĉe altaj senŝargitaj tarifoj. Ĉi tiu fakto simpligas kalkulojn. Ili ankaŭ havas tre malaltan elfluan fluon. Sistemo elfluado povas esti pli alta.
Tiu tekniko ebligas staton de ŝargotakso ene de kelkaj elcentpunktoj de la fakta restanta kapacito post establado de la konvenaj parametroj, sen la bezono de kulomb nombrado. La baterio fariĝas kulomba nombrilo.
Erarfontoj ene de la nuna sensilo
Kiel menciite supre, la kompensa eraro estas kritika por la koulometria kalkulo kaj provizo devus esti farita ene de la SOC-ekrano por kalibri la sensilan ofseton al nulo sub nulaj nunaj kondiĉoj. Ĉi tio estas normale nur farebla dum fabrika instalado. Tamen, povas ekzisti sistemoj kiuj determinas nul fluon kaj tial permesas aŭtomatan rekalibradon de la ofseto. Ĉi tio estas ideala situacio ĉar drivo povas esti alĝustigita.
Bedaŭrinde, ĉiuj sensilteknologioj produktas termikan kompensan drivon, kaj nunaj sensiloj ne estas escepto. Ni nun povas vidi, ke ĉi tio estas kritika kvalito. Uzante kvalitajn komponantojn kaj zorgan dezajnon ĉe Raztec, ni evoluigis gamon da termike stabilaj nunaj sensiloj kun driva gamo de <0.25mA/K. Por temperaturŝanĝo de 20K, ĉi tio povas produkti maksimuman eraron de 5mA.
Alia ofta fonto de eraro en nunaj sensiloj asimilantaj magnetan cirkviton estas la histerezeraro kaŭzita de resta magnetismo. Ĉi tio ofte estas ĝis 400mA, kio faras tiajn sensilojn maltaŭgaj por bateriomonitorado. Elektante la plej bonan magnetan materialon, Raztec reduktis ĉi tiun kvaliton al 20mA kaj ĉi tiu eraro efektive malpliiĝis kun la tempo. Se malpli da eraro estas postulata, malmagnetizado estas ebla, sed aldonas konsiderindan kompleksecon.
Pli malgranda eraro estas la drivo de la transiga funkcio-kalibrado kun temperaturo, sed por massensiloj tiu efiko estas multe pli malgranda ol la drivo de la ĉela efikeco kun temperaturo.
La plej bona aliro al SOC-takso devas uzi kombinaĵon de teknikoj kiel ekzemple stabilaj senŝarĝaj tensioj, ĉeltensioj kompensitaj per IXR, koulometriaj kalkuloj kaj temperaturkompenso de parametroj. Ekzemple, longperspektivaj integrigaj eraroj povas esti ignoritaj taksante la SOC por senŝarĝaj aŭ malalt-ŝarĝaj bateriotensioj.
Afiŝtempo: Aŭg-09-2022