A lítium töltés-kisülés elmélete és a villamosenergia-számítási módszer tervezése
2. Az akkumulátormérő bemutatása
2.1 Villanyóra funkció bevezetése
Az akkumulátorkezelés az energiagazdálkodás részének tekinthető.Akkumulátorkezelésben a villanyóra feladata az akkumulátor kapacitásának becslése.Alapvető funkciója a feszültség, a töltő/kisütési áram és az akkumulátor hőmérsékletének figyelése, valamint az akkumulátor töltöttségi állapotának (SOC) és teljes töltési kapacitásának (FCC) becslése.Két tipikus módszer létezik az akkumulátor töltöttségi állapotának becslésére: a nyitott áramkörű feszültség módszer (OCV) és a coulometriás módszer.A másik módszer a RICHTEK által tervezett dinamikus feszültség algoritmus.
2.2 Nyitott áramköri feszültség módszer
Könnyen megvalósítható a villanyóra nyitott feszültségű módszerrel, amely a nyitott feszültség megfelelő töltöttségi állapotának ellenőrzésével érhető el.A szakadási áramkör feszültsége az akkumulátor kapcsai feszültsége, ha az akkumulátor több mint 30 percig pihen.
Az akkumulátor feszültséggörbéje a terhelés, a hőmérséklet és az akkumulátor öregedésének függvényében változik.Ezért a rögzített, nyitott áramkörű voltmérő nem képes teljes mértékben reprezentálni a töltöttségi állapotot;A töltési állapot nem becsülhető meg pusztán a táblázatból.Más szóval, ha a töltési állapotot csak a táblázatból kikeresve becsüljük meg, akkor a hiba nagy lesz.
Az alábbi ábra azt mutatja, hogy az azonos akkumulátorfeszültség töltési állapota (SOC) nagyon eltérő a nyitott áramkörű feszültség módszerrel töltés és kisütés közben.
5. ábra Az akkumulátor feszültsége töltési és kisütési körülmények között
Az alábbi ábrán látható, hogy a töltési állapot nagymértékben változik a kisülés során a különböző terheléseknél.A nyitott áramkörű feszültség módszer tehát alapvetően csak olyan rendszerekhez alkalmas, amelyek alacsony töltési pontosságot igényelnek, mint például az ólom-savas akkumulátort vagy szünetmentes tápegységet használó autók.
6. ábra Akkumulátorfeszültség különböző terheléseknél kisütés közben
2.3 Kulometriás módszer
A coulometria működési elve egy érzékelő ellenállás csatlakoztatása az akkumulátor töltési/kisütési útján.Az ADC méri a feszültséget az érzékelési ellenálláson, és átalakítja azt a töltő vagy lemerülő akkumulátor aktuális értékévé.A valós idejű számláló (RTC) integrálni tudja az aktuális értéket az idővel, hogy megtudja, hány coulomb áramlik.
7. ábra A coulomb mérési módszer alapvető működési módja
A kulometrikus módszerrel pontosan kiszámítható a valós idejű töltöttségi állapot töltés vagy kisütés közben.A töltés coulomb számlálóval és a kisülési coulomb számlálóval ki tudja számítani a maradék elektromos kapacitást (RM) és a teljes töltési kapacitást (FCC).Ugyanakkor a fennmaradó töltési kapacitás (RM) és a teljes töltési kapacitás (FCC) is felhasználható a töltöttségi állapot kiszámításához (SOC=RM/FCC).Ezenkívül meg tudja becsülni a hátralévő időt, például az energiakimerülést (TTE) és a teljes teljesítményt (TTF).
8. ábra Coulomb-módszer számítási képlete
Két fő tényező okozza a coulomb-metrológia pontossági eltérését.Az első az eltolási hiba felhalmozódása az áramérzékelésben és az ADC mérésben.Bár a mérési hiba viszonylag kicsi a jelenlegi technológiával, ha nincs jó módszer a kiküszöbölésére, a hiba idővel nőni fog.Az alábbi ábra azt mutatja, hogy a gyakorlati alkalmazásban, ha nincs korrekció az időtartamban, a halmozott hiba korlátlan.
9. ábra A coulomb-módszer kumulatív hibája
A felgyülemlett hiba kiküszöbölése érdekében az akkumulátor normál működésének három lehetséges időpontja van: töltés vége (EOC), kisütés vége (EOD) és pihenés (Relax).Az akkumulátor teljesen fel van töltve, és a töltési állapotnak (SOC) 100%-nak kell lennie, amikor a töltés befejeződött.A kisülési vég állapot azt jelenti, hogy az akkumulátor teljesen lemerült, és a töltöttségi állapotnak (SOC) 0%-nak kell lennie;Ez lehet abszolút feszültségérték, vagy a terhelés függvényében változhat.A nyugalmi állapot elérésekor az akkumulátor sem töltődik, sem le nem merül, és hosszú ideig ebben az állapotban marad.Ha a felhasználó az akkumulátor nyugalmi állapotát szeretné felhasználni a kulométeres módszer hibájának kijavításához, akkor ebben az időben nyitott áramkörű voltmérőt kell használnia.Az alábbi ábra azt mutatja, hogy a töltési állapot hiba a fenti feltételek mellett javítható.
10. ábra A coulometriás módszer kumulatív hibájának kiküszöbölésének feltételei
A coulomb mérési módszer pontossági eltérését okozó második fő tényező a teljes töltési kapacitás (FCC) hiba, amely az akkumulátor tervezett kapacitása és az akkumulátor valós teljes töltési kapacitása közötti különbség.A teljes töltési kapacitást (FCC) befolyásolja a hőmérséklet, az öregedés, a terhelés és egyéb tényezők.Ezért a kulometriás módszernél nagyon fontos a teljesen feltöltött kapacitás újratanulása és kompenzálása.Az alábbi ábra az SOC hiba trendjét mutatja, amikor a teljes töltési kapacitást túl- vagy alulbecsülik.
11. ábra Hibatrend a teljes töltési kapacitás túl- és alulbecslése esetén
Feladás időpontja: 2023.02.15