ლითიუმის ბატარეის დატენვის მდგომარეობის (SOC) შეფასება ტექნიკურად რთულია, განსაკუთრებით იმ აპლიკაციებში, სადაც ბატარეა სრულად არ არის დატენილი ან სრულად დაცლილი.ასეთი აპლიკაციებია ჰიბრიდული ელექტრო მანქანები (HEVs).გამოწვევა გამომდინარეობს ლითიუმის ბატარეების ძალიან ბრტყელი ძაბვის გამონადენის მახასიათებლებიდან.ძაბვა თითქმის არ იცვლება 70% SOC-დან 20% SOC-მდე.სინამდვილეში, ტემპერატურის ცვლილებების გამო ძაბვის ცვალებადობა მსგავსია გამონადენის გამო ძაბვის ცვალებადობისას, ასე რომ, თუ SOC უნდა იყოს მიღებული ძაბვისგან, უჯრედის ტემპერატურა უნდა იყოს კომპენსირებული.
კიდევ ერთი გამოწვევა არის ის, რომ ბატარეის სიმძლავრე განისაზღვრება ყველაზე დაბალი სიმძლავრის უჯრედის სიმძლავრით, ამიტომ SOC არ უნდა შეფასდეს უჯრედის ტერმინალური ძაბვის, არამედ ყველაზე სუსტი უჯრედის ტერმინალური ძაბვის მიხედვით.ეს ყველაფერი ცოტა რთულად ჟღერს.მაშ, რატომ არ უნდა შევინარჩუნოთ უჯრედში შემავალი დენის მთლიანი რაოდენობა და არ დავაბალანსოთ იგი გადინებულ დენთან?ეს ცნობილია როგორც კულომეტრიული დათვლა და საკმაოდ მარტივად ჟღერს, მაგრამ ამ მეთოდს ბევრი სირთულე აქვს.
ბატარეებიარ არის სრულყოფილი ბატარეები.ისინი არასოდეს აბრუნებენ იმას, რაც თქვენ მათში ჩადეთ.დატენვის დროს არის გაჟონვის დენი, რომელიც იცვლება ტემპერატურის, დატენვის სიჩქარის, დამუხტვის მდგომარეობისა და დაბერების მიხედვით.
ბატარეის სიმძლავრე ასევე იცვლება არაწრფივი განმუხტვის სიჩქარის მიხედვით.რაც უფრო სწრაფია გამონადენი, მით ნაკლებია ტევადობა.0.5C გამონადენიდან 5C გამონადენამდე, შემცირება შეიძლება იყოს 15%-მდე.
ბატარეებს აქვთ მნიშვნელოვნად მაღალი გაჟონვის დენი მაღალ ტემპერატურაზე.ბატარეის შიდა უჯრედები შეიძლება უფრო ცხელი იყოს ვიდრე გარე უჯრედები, ამიტომ ბატარეის მეშვეობით უჯრედის გაჟონვა არათანაბარი იქნება.
სიმძლავრე ასევე ტემპერატურის ფუნქციაა.ზოგიერთი ლითიუმის ქიმიკატები უფრო მეტად განიცდიან, ვიდრე სხვები.
ამ უთანასწორობის კომპენსაციის მიზნით, უჯრედის დაბალანსება გამოიყენება ბატარეის შიგნით.ეს დამატებითი გაჟონვის დენი არ არის გაზომვადი ბატარეის გარეთ.
ბატარეის სიმძლავრე სტაბილურად მცირდება უჯრედის სიცოცხლის განმავლობაში და დროთა განმავლობაში.
მიმდინარე გაზომვაში ნებისმიერი მცირე კომპენსაცია იქნება ინტეგრირებული და დროთა განმავლობაში შეიძლება გახდეს დიდი რიცხვი, რაც სერიოზულად იმოქმედებს SOC-ის სიზუსტეზე.
ყოველივე ზემოაღნიშნული გამოიწვევს სიზუსტის გადაადგილებას დროთა განმავლობაში, თუ არ განხორციელდება რეგულარული კალიბრაცია, მაგრამ ეს შესაძლებელია მხოლოდ მაშინ, როდესაც ბატარეა თითქმის დაცლილი ან თითქმის სავსეა.HEV აპლიკაციებში უმჯობესია ბატარეის დატენვა დაახლოებით 50%-ზე, ამიტომ გაზომვის სიზუსტის საიმედოდ გამოსწორების ერთ-ერთი შესაძლო გზაა ბატარეის პერიოდულად სრულად დამუხტვა.სუფთა ელექტრო სატრანსპორტო საშუალებები რეგულარულად იტენება სრულად ან თითქმის სრულად, ამიტომ გაზომვა კულომეტრიულ რაოდენობაზე დაყრდნობით შეიძლება იყოს ძალიან ზუსტი, განსაკუთრებით იმ შემთხვევაში, თუ ბატარეის სხვა პრობლემები კომპენსირებულია.
კულომეტრიული დათვლის კარგი სიზუსტის გასაღები არის კარგი დენის გამოვლენა ფართო დინამიურ დიაპაზონში.
დენის გაზომვის ტრადიციული მეთოდი ჩვენთვის არის შუნტი, მაგრამ ეს მეთოდები იშლება, როდესაც უფრო მაღალი (250A+) დენებია ჩართული.ენერგიის მოხმარების გამო, შუნტი უნდა იყოს დაბალი წინააღმდეგობის.დაბალი წინააღმდეგობის შუნტი არ არის შესაფერისი დაბალი (50 mA) დენების გასაზომად.ეს მაშინვე ბადებს ყველაზე მნიშვნელოვან კითხვას: რა არის გასაზომი მინიმალური და მაქსიმალური დენები?ამას ეწოდება დინამიური დიაპაზონი.
ვივარაუდოთ, რომ ბატარეის სიმძლავრეა 100 Ahr, მისაღები ინტეგრაციის შეცდომის უხეში შეფასება.
4 ამპერიანი შეცდომა წარმოშობს შეცდომის 100%-ს დღეში ან 0.4A შეცდომა გამოიწვევს შეცდომის 10%-ს დღეში.
4/7A შეცდომა წარმოშობს შეცდომის 100%-ს ერთი კვირის განმავლობაში ან 60mA შეცდომა გამოიწვევს შეცდომის 10%-ს ერთი კვირის განმავლობაში.
4/28A შეცდომა წარმოშობს 100%-იან შეცდომას თვეში ან 15mA შეცდომას წარმოქმნის 10%-იან შეცდომას თვეში, რაც ალბათ საუკეთესო გაზომვაა, რომელიც შეიძლება მოსალოდნელი იყოს გადაკალიბრების გარეშე დატენვის ან თითქმის სრული გამორთვის გამო.
ახლა მოდით შევხედოთ შუნტს, რომელიც ზომავს დენს.250A-სთვის, 1m ohm შუნტი იქნება მაღალ მხარეს და გამოიმუშავებს 62.5W.თუმცა, 15 mA-ზე ის გამოიმუშავებს მხოლოდ 15 მიკროვოლტს, რომელიც დაიკარგება ფონის ხმაურში.დინამიური დიაპაზონი არის 250A/15mA = 17000:1.თუ 14-ბიტიან A/D კონვერტორს ნამდვილად შეუძლია სიგნალის „დანახვა“ ხმაურში, ოფსეტში და დრიფტში, მაშინ საჭიროა 14-ბიტიანი A/D გადამყვანი.ოფსეტურის მნიშვნელოვანი მიზეზია თერმოწყვილის მიერ წარმოქმნილი ძაბვისა და მიწის მარყუჟის ოფსეტი.
პრინციპში, არ არსებობს სენსორი, რომელსაც შეუძლია გაზომოს დენი ამ დინამიურ დიაპაზონში.მაღალი დენის სენსორები საჭიროა წევის და დამუხტვის მაგალითებიდან უფრო მაღალი დენების გასაზომად, ხოლო დაბალი დენის სენსორები საჭიროა დენების გასაზომად, მაგალითად, აქსესუარებიდან და ნებისმიერი ნულოვანი დენის მდგომარეობიდან.ვინაიდან დაბალი დენის სენსორი ასევე "ხედავს" მაღალ დენს, ის არ შეიძლება დაზიანდეს ან დაზიანდეს ამით, გარდა გაჯერებისა.ეს დაუყოვნებლივ ითვლის შუნტის დენს.
გამოსავალი
სენსორების ძალიან შესაფერისი ოჯახია ღია მარყუჟის ჰოლის ეფექტის დენის სენსორები.ეს მოწყობილობები არ დაზიანდება მაღალი დენებისაგან და Raztec-მა შეიმუშავა სენსორის დიაპაზონი, რომელსაც შეუძლია რეალურად გაზომოს დენები მილიამპერ დიაპაზონში ერთი გამტარის მეშვეობით.100mV/AT-ის გადაცემის ფუნქცია პრაქტიკულია, ამიტომ 15mA დენი გამოიმუშავებს გამოსაყენებელ 1.5mV-ს.საუკეთესო ხელმისაწვდომი ძირითადი მასალის გამოყენებით, ასევე შეიძლება მიღწეული იყოს ძალიან დაბალი რემანენტობა ერთ მილიამპერიან დიაპაზონში.100mV/AT-ზე, გაჯერება მოხდება 25 ამპერზე მეტი.დაბალი პროგრამირების მომატება, რა თქმა უნდა, საშუალებას იძლევა უფრო მაღალი დენებისაგან.
მაღალი დენები იზომება ჩვეულებრივი მაღალი დენის სენსორების გამოყენებით.ერთი სენსორიდან მეორეზე გადართვა მარტივ ლოგიკას მოითხოვს.
Raztec-ის ახალი ბირთვიანი სენსორების დიაპაზონი შესანიშნავი არჩევანია მაღალი დენის სენსორებისთვის.ეს მოწყობილობები გთავაზობთ შესანიშნავ წრფივობას, სტაბილურობას და ნულოვანი ჰისტერეზის.ისინი ადვილად ადაპტირდებიან მექანიკური კონფიგურაციებისა და დენის დიაპაზონის ფართო სპექტრთან.ეს მოწყობილობები პრაქტიკული ხდება ახალი თაობის მაგნიტური ველის სენსორების გამოყენებით, შესანიშნავი შესრულებით.
ორივე ტიპის სენსორი სასარგებლოა სიგნალი-ხმაურის თანაფარდობის მართვისთვის დენების ძალიან მაღალი დინამიური დიაპაზონით.
თუმცა, უკიდურესი სიზუსტე იქნება ზედმეტი, რადგან ბატარეა არ არის ზუსტი კულონის მრიცხველი.5% შეცდომა დამუხტვასა და გამონადენს შორის დამახასიათებელია ბატარეებისთვის, სადაც შემდგომი შეუსაბამობებია.ამის გათვალისწინებით, შეიძლება გამოყენებულ იქნას შედარებით მარტივი ტექნიკა ბატარეის ძირითადი მოდელის გამოყენებით.მოდელი შეიძლება შეიცავდეს უსადენო ტერმინალის ძაბვას სიმძლავრის მიმართ, დამუხტვის ძაბვის სიმძლავრის მიმართ, გამონადენისა და დამუხტვის წინააღმდეგობებს, რომლებიც შეიძლება შეიცვალოს სიმძლავრის და დამუხტვის/გამორთვის ციკლების მიხედვით.სათანადო გაზომილი ძაბვის დროის მუდმივები უნდა დადგინდეს, რათა დაკმაყოფილდეს გამოფიტვისა და აღდგენის ძაბვის დროის მუდმივები.
კარგი ხარისხის ლითიუმის ბატარეების მნიშვნელოვანი უპირატესობა ის არის, რომ ისინი კარგავენ ძალიან მცირე სიმძლავრეს მაღალი გამონადენის დროს.ეს ფაქტი ამარტივებს გამოთვლებს.მათ ასევე აქვთ ძალიან დაბალი გაჟონვის დენი.სისტემის გაჟონვა შეიძლება იყოს უფრო მაღალი.
ეს ტექნიკა შესაძლებელს ხდის მუხტის მდგომარეობის შეფასებას რეალური დარჩენილი სიმძლავრის რამდენიმე პროცენტულ პუნქტში შესაბამისი პარამეტრების დადგენის შემდეგ, კულონების დათვლის საჭიროების გარეშე.ბატარეა ხდება კულონის მრიცხველი.
შეცდომის წყარო მიმდინარე სენსორში
როგორც ზემოთ აღინიშნა, ოფსეტური შეცდომა გადამწყვეტია კულომეტრიული დათვლისთვის და უნდა იყოს უზრუნველყოფილი SOC მონიტორის ფარგლებში, რათა მოხდეს სენსორის ოფსეტის ნულამდე დაკალიბრება ნულოვანი მიმდინარე პირობებში.ეს ჩვეულებრივ შესაძლებელია მხოლოდ ქარხნული ინსტალაციის დროს.თუმცა, შეიძლება არსებობდეს სისტემები, რომლებიც განსაზღვრავენ ნულოვან დენს და, შესაბამისად, იძლევიან ოფსეტურის ავტომატურ გადაკალიბრებას.ეს იდეალური სიტუაციაა, რადგან დრიფტის განთავსება შესაძლებელია.
სამწუხაროდ, ყველა სენსორული ტექნოლოგია წარმოქმნის თერმული ოფსეტური დრიფტს და არც მიმდინარე სენსორებია გამონაკლისი.ახლა ჩვენ ვხედავთ, რომ ეს არის კრიტიკული ხარისხი.Raztec-ში ხარისხიანი კომპონენტებისა და ფრთხილად დიზაინის გამოყენებით, ჩვენ შევიმუშავეთ თერმულად სტაბილური დენის სენსორების დიაპაზონი <0.25mA/K დრიფტის დიაპაზონით.ტემპერატურის ცვლილების 20K-ით, ამან შეიძლება გამოიწვიოს მაქსიმალური შეცდომა 5mA.
შეცდომის კიდევ ერთი გავრცელებული წყარო მიმდინარე სენსორებში, რომლებიც აერთიანებენ მაგნიტურ წრეს, არის ჰისტერეზის შეცდომა, რომელიც გამოწვეულია რემანენტული მაგნიტიზმით.ეს ხშირად 400 mA-მდეა, რაც ასეთ სენსორებს უვარგისს ხდის ბატარეის მონიტორინგისთვის.საუკეთესო მაგნიტური მასალის შერჩევით, Raztec-მა შეამცირა ეს ხარისხი 20 mA-მდე და ეს შეცდომა რეალურად შემცირდა დროთა განმავლობაში.თუ ნაკლები შეცდომაა საჭირო, დემაგნიტიზაცია შესაძლებელია, მაგრამ მატებს მნიშვნელოვან სირთულეს.
უფრო მცირე შეცდომაა გადაცემის ფუნქციის დაკალიბრების დრიფტი ტემპერატურასთან, მაგრამ მასის სენსორებისთვის ეს ეფექტი გაცილებით მცირეა, ვიდრე უჯრედის მუშაობის დრიფტი ტემპერატურასთან.
SOC-ის შეფასების საუკეთესო მიდგომა არის ისეთი ტექნიკების კომბინაციის გამოყენება, როგორიცაა სტაბილური ძაბვის გარეშე დატვირთვა, უჯრედის ძაბვა კომპენსირებული IXR-ით, კულომეტრიული რაოდენობა და ტემპერატურული პარამეტრების კომპენსაცია.მაგალითად, გრძელვადიანი ინტეგრაციის შეცდომების იგნორირება შესაძლებელია SOC-ის შეფასებით უდატვირთვის ან დაბალი დატვირთვის ბატარეის ძაბვისთვის.
გამოქვეყნების დრო: აგვისტო-09-2022