Ličio įkrovimo ir iškrovimo teorija ir elektros skaičiavimo metodo projektavimas
2. Įvadas į akumuliatoriaus matuoklį
2.1 Elektros skaitiklio funkcijos įvedimas
Akumuliatoriaus valdymas gali būti laikomas energijos valdymo dalimi.Valdant akumuliatorių, elektros skaitiklis yra atsakingas už akumuliatoriaus talpos įvertinimą.Pagrindinė jo funkcija yra stebėti įtampą, įkrovimo / iškrovimo srovę ir akumuliatoriaus temperatūrą bei įvertinti akumuliatoriaus įkrovimo būseną (SOC) ir pilną įkrovimo talpą (FCC).Yra du tipiški akumuliatoriaus įkrovos būsenos įvertinimo metodai: atvirosios grandinės įtampos metodas (OCV) ir kulonometrinis metodas.Kitas metodas yra RICHTEK sukurtas dinaminės įtampos algoritmas.
2.2 Atviros grandinės įtampos metodas
Elektros skaitiklį lengva realizuoti naudojant atvirosios grandinės įtampos metodą, kurį galima gauti patikrinus atitinkamą atviros grandinės įtampos įkrovimo būseną.Laikoma, kad atviros grandinės įtampa yra akumuliatoriaus gnybtų įtampa, kai baterija stovi ilgiau nei 30 minučių.
Akumuliatoriaus įtampos kreivė skirsis priklausomai nuo apkrovos, temperatūros ir akumuliatoriaus senėjimo.Todėl fiksuotas atviros grandinės voltmetras negali visiškai parodyti įkrovos būsenos;Įkrovos būsenos negalima įvertinti vien pažiūrėjus į lentelę.Kitaip tariant, jei įkrovos būsena įvertinama tik pažvelgus į lentelę, paklaida bus didelė.
Toliau pateiktame paveikslėlyje parodyta, kad tos pačios akumuliatoriaus įtampos įkrovimo būsena (SOC) labai skiriasi taikant atvirosios grandinės įtampos metodą įkraunant ir iškraunant.
5 pav. Akumuliatoriaus įtampa įkrovimo ir iškrovimo sąlygomis
Iš žemiau esančio paveikslo matyti, kad įkrovos būsena labai skiriasi esant skirtingoms apkrovoms iškrovimo metu.Taigi iš esmės atvirosios grandinės įtampos metodas tinka tik sistemoms, kurioms reikalingas mažas įkrovimo būsenos tikslumas, pavyzdžiui, automobiliams, kuriuose naudojami švino rūgšties akumuliatoriai arba nepertraukiamo maitinimo šaltiniai.
6 pav. Akumuliatoriaus įtampa esant skirtingoms apkrovoms išsikrovimo metu
2.3 Kulonometrinis metodas
Kulometrijos veikimo principas yra aptikimo rezistoriaus prijungimas prie akumuliatoriaus įkrovimo / iškrovimo kelio.ADC matuoja aptikimo varžos įtampą ir konvertuoja ją į dabartinę įkraunamos arba išsikraunančios baterijos vertę.Realaus laiko skaitiklis (RTC) gali integruoti dabartinę vertę su laiku, kad sužinotų, kiek kulonų teka.
7 pav. Pagrindinis kulonų matavimo metodo darbo režimas
Kulonometrinis metodas gali tiksliai apskaičiuoti įkrovimo būseną realiuoju laiku įkrovimo ar iškrovimo metu.Naudodamas įkrovimo kulonų skaitiklį ir iškrovimo kulonų skaitiklį, jis gali apskaičiuoti likutinę elektros galią (RM) ir visą įkrovimo pajėgumą (FCC).Tuo pačiu metu likusią įkrovimo talpą (RM) ir pilną įkrovimo talpą (FCC) taip pat galima naudoti apskaičiuojant įkrovos būseną (SOC=RM/FCC).Be to, jis taip pat gali įvertinti likusį laiką, pvz., energijos išeikvojimą (TTE) ir energijos pilnumą (TTF).
8 pav. Kulono metodo skaičiavimo formulė
Yra du pagrindiniai veiksniai, lemiantys kulonų metrologijos tikslumo nuokrypį.Pirmasis yra poslinkio paklaidos kaupimasis srovės jutimo ir ADC matavime.Nors naudojant dabartinę technologiją matavimo paklaida yra palyginti maža, jei nėra tinkamo metodo jai pašalinti, paklaida laikui bėgant didės.Žemiau pateiktame paveikslėlyje parodyta, kad praktiškai, jei nėra laiko trukmės pataisos, sukaupta klaida yra neribota.
9 pav. Kulono metodo kumuliacinė paklaida
Siekiant pašalinti susikaupusią klaidą, galimi trys įprastinio akumuliatoriaus veikimo laiko momentai: įkrovimo pabaiga (EOC), iškrovimo pabaiga (EOD) ir ramybė (atsipalaidavimas).Baterija yra visiškai įkrauta, o įkrovimo būsena (SOC) turi būti 100%, kai pasiekiama įkrovimo pabaigos būsena.Iškrovimo pabaigos sąlyga reiškia, kad akumuliatorius buvo visiškai išsikrovęs, o įkrovimo būsena (SOC) turi būti 0 %;Tai gali būti absoliuti įtampos vertė arba keistis priklausomai nuo apkrovos.Pasiekus ramybės būseną, akumuliatorius nei kraunamas, nei išsikrauna, o tokioje būsenoje išlieka ilgą laiką.Jei vartotojas nori panaudoti likusią akumuliatoriaus būseną, kad ištaisytų kulometrinio metodo klaidą, šiuo metu jis turi naudoti atviros grandinės voltmetrą.Toliau pateiktame paveikslėlyje parodyta, kad įkrovimo būsenos paklaida aukščiau nurodytomis sąlygomis gali būti ištaisyta.
10 pav. Kulonometrinio metodo kumuliacinės paklaidos pašalinimo sąlygos
Antras pagrindinis veiksnys, lemiantis kulonų matavimo metodo tikslumo nuokrypį, yra pilno įkrovimo talpos (FCC) klaida, kuri yra skirtumas tarp projektinės baterijos talpos ir tikrosios pilno akumuliatoriaus įkrovimo talpos.Visą įkrovimo pajėgumą (FCC) paveiks temperatūra, senėjimas, apkrova ir kiti veiksniai.Todėl kulonometriniam metodui labai svarbus visiškai įkrautos talpos mokymosi ir kompensavimo metodas.Žemiau pateiktame paveikslėlyje parodyta SOC klaidos tendencija, kai visa įkrovimo talpa yra pervertinta ir neįvertinta.
11 pav. Klaidų tendencija, kai visos įkrovimo talpa yra pervertinta ir neįvertinta
Paskelbimo laikas: 2023-02-15