Stima di u statu di carica (SOC) di una bateria di lithium hè tecnicamente difficiule, soprattuttu in l'applicazioni induve a bateria ùn hè micca cumpletamente carica o scaricata.Tali applicazioni sò veiculi elettrici ibridi (HEV).A sfida deriva da e caratteristiche di scaricamentu di tensione assai piatta di e batterie di lithium.A tensione cambia appena da 70% SOC à 20% SOC.In fatti, a variazione di tensione per i cambiamenti di temperatura hè simile à a variazione di tensione per via di scaricamentu, perchè se u SOC deve esse derivatu da a tensione, a temperatura di a cellula deve esse compensata.
Un altru sfida hè chì a capacità di a bateria hè determinata da a capacità di a cellula di capacità più bassu, per quessa, u SOC ùn deve esse ghjudicatu basatu nantu à a tensione terminale di a cellula, ma nantu à a tensione terminale di a cellula più debule.Tuttu chistu sona un pocu troppu difficiule.Allora perchè ùn avemu micca solu mantene a quantità totale di corrente chì scorri in a cellula è equilibramu cù u currente chì scorri fora?Questu hè cunnisciutu com'è cunti coulometricu è sona abbastanza simplice, ma ci sò parechje difficultà cù stu metudu.
Batterieùn sò micca batterie perfette.Ùn tornanu mai ciò chì avete messu in elli.Ci hè una corrente di fuga durante a carica, chì varieghja cù a temperatura, a tarifa di carica, u statu di carica è l'età.
A capacità di una bateria varieghja ancu non-linearly cù a tarifa di scaricamentu.Più veloce hè a scaricazione, più bassa a capacità.Da una scarica di 0.5C à una scarica di 5C, a riduzzione pò esse finu à u 15%.
E batterie anu una corrente di fuga significativamente più alta à temperature più alte.I celi interni in una bateria ponu esse più caldi cà i celi esterni, cusì a fuga di cellula attraversu a bateria serà ineguali.
A capacità hè ancu una funzione di a temperatura.Certi chimichi di lithium sò affettati più cà l'altri.
Per cumpensà sta inuguaglianza, l'equilibriu di cellula hè utilizatu in a bateria.Questa corrente di fuga supplementaria ùn hè micca misurabile fora di a bateria.
A capacità di a bateria diminuite constantemente durante a vita di a cellula è in u tempu.
Ogni piccula offset in a misurazione attuale serà integrata è cù u tempu pò diventà un gran numaru, affettendu seriamente a precisione di u SOC.
Tuttu ciò chì sopra hà da risultatu in una deriva di precisione in u tempu, salvu chì una calibrazione regulare hè realizata, ma questu hè pussibule solu quandu a bateria hè quasi scaricata o quasi piena.In l'applicazioni HEV, hè megliu mantene a batteria à circa 50% di carica, cusì un modu pussibule di corregge in modu affidabile a precisione di misurazione hè di carica periodicamente a batteria cumpletamente.I veiculi elettrichi puri sò regularmente carricati à pienu o quasi pienu, cusì a misurazione basata nantu à i cunti coulometrichi pò esse assai precisa, soprattuttu se altri prublemi di bateria sò compensati.
A chjave per una bona precisione in u cunti coulometricu hè una bona rilevazione di corrente in una larga gamma dinamica.
U metudu tradiziunale di misurazione di u currente hè per noi un shunt, ma sti metudi cascanu quandu i currenti più altu (250A +) sò implicati.A causa di u cunsumu di energia, u shunt deve esse di bassa resistenza.I shunts di bassa resistenza ùn sò micca adattati per a misurazione di corrente bassa (50mA).Questu suscita immediatamente a quistione più impurtante: chì sò i currenti minimi è massimi per esse misurati?Questu hè chjamatu gamma dinamica.
Assumindu una capacità di a bateria di 100Ahr, una stima approssimativa di l'errore d'integrazione accettabile.
Un errore 4 Amp pruducerà 100% di l'errori in un ghjornu o un errore 0.4A pruducerà 10% di l'errori in un ghjornu.
Un errore 4/7A pruducerà 100% di l'errori in una settimana o un errore 60mA pruducerà 10% di l'errori in una settimana.
Un errore 4/28A pruducerà un errore di 100% in un mese o un errore di 15mA pruducerà un errore di 10% in un mese, chì hè probabilmente a megliu misurazione chì pò esse aspittata senza recalibrazione per via di carica o quasi scaricamentu cumpletu.
Avà fighjemu u shunt chì misura u currente.Per 250A, un shunt di 1m ohm serà nantu à u latu altu è pruduce 62.5W.In ogni casu, à 15mA pruducerà solu 15 microvolts, chì saranu persi in u rumore di fondo.A gamma dinamica hè 250A/15mA = 17,000:1.Se un convertitore A/D 14-bit pò veramente "vede" u signale in rumore, offset è deriva, allora un convertitore A/D 14-bit hè necessariu.Una causa impurtante di offset hè l'offset di tensione è di terra generata da a termocoppia.
In fondu, ùn ci hè micca un sensoru chì pò misurà a currente in questa gamma dinamica.I sensori di corrente alta sò necessarii per misurà i currenti più alti da l'esempii di trazione è di carica, mentre chì i sensori di corrente bassa sò necessarii per misurà i currenti da, per esempiu, l'accessori è qualsiasi statu di corrente zero.Siccomu u sensoru di corrente bassa "vede" ancu l'alta corrente, ùn pò micca esse danatu o currutti da questi, eccettu per a saturazione.Questu calcula immediatamente a corrente di shunt.
Una suluzione
Una famiglia assai adattata di sensori sò sensori di corrente à effettu Hall à ciclu apertu.Questi dispositi ùn saranu micca danati da correnti elevate è Raztec hà sviluppatu una gamma di sensori chì ponu in realtà misurà i currenti in a gamma di milliamp per un unicu cunduttore.una funzione di trasferimentu di 100mV / AT hè pratica, cusì una corrente di 15mA pruducerà un 1.5mV utilizable.aduprendu u megliu materiale di u core dispunibule, si pò ancu ottene una rimanenza assai bassa in a gamma di milliamp unicu.A 100mV/AT, a saturazione si verificarà sopra 25 Amps.U guadagnu di prugrammazione più bassu permette di sicuru per currenti più altu.
I currenti elevati sò misurati cù sensori di corrente alta cunvinziunali.Passà da un sensoru à l'altru richiede una logica simplice.
A nova gamma di sensori coreless di Raztec hè una scelta eccellente per i sensori di alta corrente.Questi apparecchi offrenu una linearità eccellente, stabilità è isteresi zero.Sò facilmente adattabili à una larga gamma di cunfigurazioni meccaniche è intervalli attuali.Sti dispusitivi sò fatti pratichi cù l'usu di una nova generazione di sensori di campu magneticu cù prestazioni eccellenti.
I dui tipi di sensori restanu benefizii per a gestione di i rapporti signale-à-rumore cù a gamma dinamica assai alta di currenti necessariu.
In ogni casu, a precisione estrema seria redundante cum'è a batteria stessa ùn hè micca un contatore di coulomb precisu.Un errore di 5% trà a carica è a scarica hè tipica per e batterie induve esistenu più inconsistenzi.Cù questu in mente, una tecnica relativamente simplice cù un mudellu di bateria di basa pò esse usata.U mudellu pò include tensione terminale senza carica versus capacità, tensione di carica versus capacità, scaricamentu è resistenze di carica chì ponu esse mudificate cù capacità è cicli di carica / scaricamentu.Custanti di u tempu di tensione misurata adattate deve esse stabilitu per accodà e custanti di tempu di voltage di depletion and recovery.
Un vantaghju significativu di e batterie di lithium di bona qualità hè chì perdenu assai poca capacità à un altu ritmu di scaricamentu.Stu fattu simplificà i calculi.Hanu ancu una corrente di fuga assai bassa.A fuga di u sistema pò esse più altu.
Sta tecnica permette l'estimazione di u statu di carica in pochi punti percentuali di a capacità restante attuale dopu avè stabilitu i paràmetri adatti, senza bisognu di cunti di coulomb.A bateria diventa un contatore di coulomb.
Fonti di errore in u sensoru attuale
Cum'è l'esitatu sopra, l'errore di offset hè criticu per u conte coulometricu è a disposizione deve esse fatta in u monitor SOC per calibre l'offset di u sensoru à zero in cundizioni attuali zero.Questu hè nurmalmente fattibile solu durante a stallazione in fabbrica.Tuttavia, ponu esiste sistemi chì determinanu u currente zero è dunque permettenu a recalibrazione automatica di l'offset.Questa hè una situazione ideale postu chì a deriva pò esse allughjata.
Sfurtunatamente, tutte e tecnulugii di sensori pruducianu una deriva di offset termicu, è i sensori attuali ùn sò micca eccezzioni.Avà pudemu vede chì questu hè una qualità critica.Utilizendu cumpunenti di qualità è cuncepimentu attentu in Raztec, avemu sviluppatu una gamma di sensori di corrente termicamente stabili cù una gamma di deriva di <0.25mA / K.Per un cambiamentu di temperatura di 20K, questu pò pruduce un errore massimu di 5mA.
Una altra fonte cumuni d'errore in i sensori di corrente chì incorporanu un circuitu magneticu hè l'errore d'isteresi causatu da u magnetismu rimanente.Questu hè spessu finu à 400mA, chì rende tali sensori inadatti per u monitoraghju di a bateria.Selezziunendu u megliu materiale magneticu, Raztec hà riduciutu sta qualità à 20mA è questu errore hà ridutta in u tempu.Se menu errore hè necessariu, a demagnetizazione hè pussibule, ma aghjunghje una cumplessità considerable.
Un errore più chjucu hè a deriva di a calibrazione di a funzione di trasferimentu cù a temperatura, ma per i sensori di massa, questu effettu hè assai più chjucu cà a deriva di u funziunamentu di a cellula cù a temperatura.
L'approcciu megliu à l'estimazione SOC hè di utilizà una cumminazione di tecniche cum'è tensioni senza carica stabile, tensioni di cellula cumpensate da IXR, cunti coulometrici è compensazione di temperatura di paràmetri.Per esempiu, l'errori d'integrazione à longu andà ponu esse ignorati da l'estimazione di u SOC per tensioni di bateria senza carica o di carica bassa.
Tempu di Postu: Aug-09-2022