Metode izračuna naboja ugljika (SOC)

Što je SOC?

Stanje napunjenosti baterije (SOC) je omjer trenutnog dostupnog naboja i ukupnog kapaciteta napunjenosti, obično izražen u postotku. Točan izračun SOC-a ključan je uSustav upravljanja baterijama (BMS)jer pomaže u određivanju preostale energije, upravljanju potrošnjom baterije ikontrolirati procese punjenja i pražnjenja, čime se produžuje vijek trajanja baterije.

Dvije glavne metode koje se koriste za izračun stanja napunjenosti struje su metoda integracije struje i metoda napona otvorenog kruga. Obje imaju svoje prednosti i nedostatke, a svaka unosi određene pogreške. Stoga se u praktičnim primjenama ove metode često kombiniraju radi poboljšanja točnosti.

 

1. Trenutna metoda integracije

Metoda integracije struje izračunava stanje napunjenosti integriranjem struja punjenja i pražnjenja. Njena prednost leži u jednostavnosti, jer ne zahtijeva kalibraciju. Koraci su sljedeći:

1. Zabilježite stanje napunjenosti (SOC) na početku punjenja ili pražnjenja.
2. Mjeri struju tijekom punjenja i pražnjenja.
3. Integrirajte struju kako biste pronašli promjenu naboja.
4. Izračunajte trenutni SOC koristeći početni SOC i promjenu naboja.

Formula je:

SOC=početni SOC+Q∫(I⋅dt)

gdjeI je struja, Q je kapacitet baterije, a dt je vremenski interval.

Važno je napomenuti da zbog unutarnjeg otpora i drugih čimbenika, trenutna metoda integracije ima određeni stupanj pogreške. Štoviše, potrebna su dulja razdoblja punjenja i pražnjenja kako bi se postigli točniji rezultati.

 

2. Metoda napona otvorenog kruga

Metoda napona otvorenog kruga (OCV) izračunava stanje napunjenosti (SOC) mjerenjem napona baterije kada nema opterećenja. Njegova jednostavnost je njegova glavna prednost jer ne zahtijeva mjerenje struje. Koraci su sljedeći:

1. Utvrdite odnos između stanja napunjenosti (SOC) i napunjenosti (OCV) na temelju modela baterije i podataka proizvođača.
2. Izmjerite OCV baterije.
3. Izračunajte SOC koristeći odnos SOC-OCV.

Imajte na umu da se krivulja SOC-OCV mijenja s korištenjem i vijekom trajanja baterije, što zahtijeva periodičnu kalibraciju kako bi se održala točnost. Unutarnji otpor također utječe na ovu metodu, a pogreške su značajnije pri visokim stanjima pražnjenja.

 

3. Kombiniranje metoda integracije struje i OCV-a

Radi poboljšanja točnosti, metode trenutne integracije i OCV često se kombiniraju. Koraci za ovaj pristup su:

1. Koristite metodu integracije struje za praćenje punjenja i pražnjenja, dobivajući SOC1.
2. Izmjerite OCV i upotrijebite odnos SOC-OCV za izračun SOC2.
3. Kombinirajte SOC1 i SOC2 da biste dobili konačni SOC.

Formula je:

SOC=k1⋅SOC1+k2⋅SOC2

gdjek1 i k2 su težinski koeficijenti koji se zbrajaju do 1. Izbor koeficijenata ovisi o korištenju baterije, vremenu testiranja i točnosti. Obično je k1 veći za dulja ispitivanja punjenja/pražnjenja, a k2 je veći za preciznija mjerenja OCV-a.

Kalibracija i korekcija su potrebne kako bi se osigurala točnost pri kombiniranju metoda, jer unutarnji otpor i temperatura također utječu na rezultate.

 

Zaključak

Trenutna metoda integracije i metoda OCV-a su primarne tehnike za izračun SOC-a, svaka sa svojim prednostima i nedostacima. Kombiniranjem obje metode može se poboljšati točnost i pouzdanost. Međutim, kalibracija i korekcija su ključne za precizno određivanje SOC-a.