Kenningin um hleðslu og losun litíums og hönnun raforkureikningsaðferðar
2. Kynning á rafhlöðumæli
2.1 Virka kynning á rafmagnsmæli
Líta má á rafhlöðustjórnun sem hluta af orkustjórnun.Í rafhlöðustjórnun er rafmagnsmælirinn ábyrgur fyrir því að meta rafgeymi rafhlöðunnar.Grunnhlutverk þess er að fylgjast með spennu, hleðslu/hleðslustraumi og hitastigi rafhlöðunnar og áætla hleðsluástand (SOC) og fulla hleðslugetu (FCC) rafhlöðunnar.Það eru tvær dæmigerðar aðferðir til að áætla hleðsluástand rafhlöðunnar: spennuaðferð með opnu hringrás (OCV) og kolómetrísk aðferð.Hin aðferðin er kraftmikið spennualgrím hannað af RICHTEK.
2.2 Opinn hringrás spennuaðferð
Auðvelt er að átta sig á rafmagnsmælinum með opnu spennuaðferðinni, sem hægt er að fá með því að athuga samsvarandi hleðsluástand opinnar spennu.Gert er ráð fyrir að opnu rafrásarspennan sé spenna rafhlöðunnar þegar rafhlaðan er í hvíld í meira en 30 mínútur.
Rafhlöðuspennuferillinn er breytilegur með mismunandi álagi, hitastigi og öldrun rafhlöðunnar.Þess vegna getur fastur rafrásarspennumælir ekki fullkomlega táknað hleðsluástandið;Ekki er hægt að áætla hleðsluástand með því að fletta töflunni eingöngu upp.Með öðrum orðum, ef hleðsluástand er metið aðeins með því að fletta upp í töflunni verður skekkjan mikil.
Myndin hér að neðan sýnir að hleðsluástand (SOC) sömu rafhlöðuspennu er mjög mismunandi með opnu spennuaðferðinni við hleðslu og afhleðslu.
Mynd 5. Rafhlöðuspenna við hleðslu- og afhleðsluskilyrði
Á myndinni hér að neðan má sjá að ástand hleðslu er mjög mismunandi við mismunandi álag við losun.Þannig að í grundvallaratriðum er opnu spennuaðferðin aðeins hentug fyrir kerfi sem krefjast lítillar nákvæmni í hleðsluástandi, svo sem bíla sem nota blýsýrurafhlöður eða órofa aflgjafa.
Mynd 6. Rafhlöðuspenna við mismunandi álag við afhleðslu
2.3 Coulometric aðferð
Meginreglan um kúlómetry er að tengja skynjunarviðnám á hleðslu/hleðsluleið rafhlöðunnar.ADC mælir spennuna á skynjunarviðnáminu og breytir því í núverandi gildi rafhlöðunnar sem verið er að hlaða eða tæma.Rauntímateljarinn (RTC) getur samþætt núverandi gildi við tímann til að vita hversu margir coulombs flæða.
Mynd 7. Grunnvinnuaðferð coulomb mælingaraðferðar
Coulometric aðferð getur nákvæmlega reiknað út rauntíma stöðu hleðslu við hleðslu eða afhleðslu.Með hleðslu-coulomb-teljaranum og losunar-coulomb-teljaranum getur það reiknað út rafgetu (RM) og fulla hleðslugetu (FCC).Á sama tíma er einnig hægt að nota eftirstöðvar hleðslugetu (RM) og fulla hleðslugetu (FCC) til að reikna út hleðsluástand (SOC=RM/FCC).Að auki getur það einnig áætlað þann tíma sem eftir er, svo sem orkuleysi (TTE) og kraftfyllingu (TTF).
Mynd 8. Reikniformúla coulomb aðferðar
Það eru tveir meginþættir sem valda nákvæmni fráviki coulomb mælifræði.Hið fyrra er uppsöfnun offset villa í straumskynjun og ADC mælingu.Þó að mæliskekkjan sé tiltölulega lítil með núverandi tækni, ef það er engin góð aðferð til að útrýma henni, mun skekkjan aukast með tímanum.Myndin hér að neðan sýnir að í hagnýtri notkun, ef engin leiðrétting er á tímalengdinni, er uppsöfnuð villa ótakmörkuð.
Mynd 9. Uppsöfnuð villa í coulomb aðferð
Til að koma í veg fyrir uppsafnaða villu eru þrír mögulegir tímapunktar í venjulegri rafhlöðunotkun: hleðslulok (EOC), losunarlok (EOD) og hvíld (slaka á).Rafhlaðan er fullhlaðin og hleðsluástandið (SOC) ætti að vera 100% þegar hleðslulokinu er náð.Afhleðslulokið þýðir að rafhlaðan hefur verið alveg tæmd og hleðsluástandið (SOC) ætti að vera 0%;Það getur verið algjört spennugildi eða breyst með álaginu.Þegar hvíldarástand er náð er rafhlaðan hvorki hlaðin né tæmd og hún er í þessu ástandi í langan tíma.Ef notandinn vill nota hvíldarástand rafhlöðunnar til að leiðrétta villuna í coulometric-aðferðinni, verður hann að nota opinn hringrásarspennumæli á þessum tíma.Myndin hér að neðan sýnir að hægt er að leiðrétta stöðu hleðsluvillu við ofangreind skilyrði.
Mynd 10. Skilyrði til að útiloka uppsafnaða villu í ljósmælingaraðferð
Annar aðalþátturinn sem veldur nákvæmni fráviki coulomb mælingaraðferðarinnar er villa í fullri hleðslugetu (FCC), sem er munurinn á hönnunargetu rafhlöðunnar og raunverulegri fullhleðslugetu rafhlöðunnar.Full hleðslugeta (FCC) verður fyrir áhrifum af hitastigi, öldrun, álagi og öðrum þáttum.Þess vegna er endurnáms- og bótaaðferðin fyrir fullhlaðna afkastagetu mjög mikilvæg fyrir litametrísk aðferð.Myndin hér að neðan sýnir þróun SOC-villu þegar full hleðslugeta er ofmetin og vanmetin.
Mynd 11. Villuþróun þegar full hleðslugeta er ofmetin og vanmetin
Pósttími: 15-feb-2023