ლითიუმის დატენვის და გამონადენის თეორია და ელექტროენერგიის გამოთვლის მეთოდის დიზაინი
2. ბატარეის მრიცხველის შესავალი
2.1 ელექტროენერგიის მრიცხველის დანერგვის ფუნქცია
ბატარეის მართვა შეიძლება ჩაითვალოს ენერგიის მართვის ნაწილად.ბატარეის მენეჯმენტში ელექტროენერგიის მრიცხველი პასუხისმგებელია ბატარეის სიმძლავრის შეფასებაზე.მისი ძირითადი ფუნქციაა ძაბვის, დატენვის/დამუხტვის დენის და ბატარეის ტემპერატურის მონიტორინგი და ბატარეის დატენვის მდგომარეობის (SOC) და სრული დამუხტვის სიმძლავრის (FCC) შეფასება.ბატარეის დატენვის მდგომარეობის შესაფასებლად ორი ტიპიური მეთოდი არსებობს: ღია წრედის ძაბვის მეთოდი (OCV) და კულომეტრიული მეთოდი.სხვა მეთოდი არის დინამიური ძაბვის ალგორითმი, რომელიც შექმნილია RICHTEK-ის მიერ.
2.2 ღია წრედის ძაბვის მეთოდი
ელექტროენერგიის მრიცხველის რეალიზება მარტივია ღია წრედის ძაბვის მეთოდით, რომლის მიღებაც შესაძლებელია ღია წრედის ძაბვის შესაბამისი დატენვის მდგომარეობის შემოწმებით.ღია მიკროსქემის ძაბვა ითვლება ბატარეის ტერმინალის ძაბვად, როდესაც ბატარეა ისვენებს 30 წუთზე მეტ ხანს.
ბატარეის ძაბვის მრუდი განსხვავდება დატვირთვის, ტემპერატურისა და ბატარეის დაბერების მიხედვით.მაშასადამე, ფიქსირებული ღია წრედის ვოლტმეტრი სრულად ვერ წარმოადგენს დამუხტვის მდგომარეობას;დატენვის მდგომარეობის შეფასება შეუძლებელია მხოლოდ ცხრილის ძიებით.სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, თუ დატენვის მდგომარეობა შეფასებულია მხოლოდ ცხრილის ნახვით, შეცდომა დიდი იქნება.
ქვემოთ მოყვანილი სურათი გვიჩვენებს, რომ ერთი და იგივე ბატარეის ძაბვის დატენვის მდგომარეობა (SOC) ძალიან განსხვავებულია ღია წრეში ძაბვის მეთოდით დატენვისა და განმუხტვის დროს.
ნახაზი 5. ბატარეის ძაბვა დამუხტვისა და განმუხტვის პირობებში
ქვემოთ მოყვანილი ფიგურიდან ჩანს, რომ დატენვის მდგომარეობა მნიშვნელოვნად განსხვავდება სხვადასხვა დატვირთვის დროს გამონადენის დროს.ასე რომ, ძირითადად, ღია მიკროსქემის ძაბვის მეთოდი შესაფერისია მხოლოდ სისტემებისთვის, რომლებიც საჭიროებენ დამუხტვის მდგომარეობის დაბალ სიზუსტეს, როგორიცაა მანქანები, რომლებიც იყენებენ ტყვიის მჟავა ბატარეებს ან უწყვეტი კვების წყაროს.
ნახაზი 6. ბატარეის ძაბვა სხვადასხვა დატვირთვის დროს გამონადენის დროს
2.3 კულომეტრიული მეთოდი
კულომეტრიის მოქმედების პრინციპი არის ბატარეის დატენვის/განმუხტვის გზაზე აღმოჩენის რეზისტორის დაკავშირება.ADC ზომავს ძაბვას გამოვლენის წინააღმდეგობაზე და გარდაქმნის მას დამუხტვაში ან გამორთვის ბატარეის მიმდინარე მნიშვნელობად.რეალურ დროში მრიცხველს (RTC) შეუძლია მიმდინარე მნიშვნელობის დროთან ინტეგრირება, რათა იცოდეს რამდენი კულონი მიედინება.
სურათი 7. კულონის გაზომვის მეთოდის ძირითადი სამუშაო რეჟიმი
კულომეტრიულ მეთოდს შეუძლია ზუსტად გამოთვალოს დატენვის მდგომარეობა რეალურ დროში დატენვის ან განმუხტვის დროს.დამუხტვის კულონური მრიცხველით და გამონადენის კულონური მრიცხველით მას შეუძლია გამოთვალოს ნარჩენი ელექტრული სიმძლავრე (RM) და სრული დამუხტვის სიმძლავრე (FCC).ამავდროულად, დარჩენილი დამუხტვის სიმძლავრე (RM) და სრული დამუხტვის სიმძლავრე (FCC) ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას დამუხტვის მდგომარეობის გამოსათვლელად (SOC=RM/FCC).გარდა ამისა, მას ასევე შეუძლია შეაფასოს დარჩენილი დრო, როგორიცაა ენერგიის ამოწურვა (TTE) და სიმძლავრის სისრულე (TTF).
სურათი 8. კულონის მეთოდის გაანგარიშების ფორმულა
არსებობს ორი ძირითადი ფაქტორი, რომელიც იწვევს კულონის მეტროლოგიის სიზუსტის გადახრას.პირველი არის ოფსეტური შეცდომის დაგროვება დენის ზონდირებაში და ADC გაზომვაში.მიუხედავად იმისა, რომ გაზომვის შეცდომა შედარებით მცირეა ამჟამინდელი ტექნოლოგიით, თუ არ არსებობს კარგი მეთოდი მის აღმოსაფხვრელად, შეცდომა დროთა განმავლობაში გაიზრდება.ქვემოთ მოყვანილი სურათი გვიჩვენებს, რომ პრაქტიკულ გამოყენებაში, თუ არ არის შესწორებული დროის ხანგრძლივობა, დაგროვილი შეცდომა შეუზღუდავია.
სურათი 9. კულონის მეთოდის კუმულაციური შეცდომა
დაგროვილი შეცდომის აღმოსაფხვრელად, ბატარეის ნორმალურ მუშაობაში არის სამი შესაძლო დროის წერტილი: დამუხტვის დასრულება (EOC), განმუხტვის დასასრული (EOD) და დასვენება (დასვენება).ბატარეა სრულად არის დატენილი და დამუხტვის მდგომარეობა (SOC) უნდა იყოს 100%, როდესაც დატენვის ბოლო მდგომარეობა მიიღწევა.გამონადენის დასრულების მდგომარეობა ნიშნავს, რომ ბატარეა მთლიანად დაცლილია და დამუხტვის მდგომარეობა (SOC) უნდა იყოს 0%;ეს შეიძლება იყოს აბსოლუტური ძაბვის მნიშვნელობა ან შეიცვალოს დატვირთვასთან ერთად.დასვენების მდგომარეობაში მისვლისას ბატარეა არც დამუხტულია და არც დაცლილი და ამ მდგომარეობაში რჩება დიდი ხნის განმავლობაში.თუ მომხმარებელს სურს გამოიყენოს ბატარეის დასვენების მდგომარეობა კულომეტრიული მეთოდის შეცდომის გამოსასწორებლად, მან ამ დროს უნდა გამოიყენოს ღია წრის ვოლტმეტრი.ქვემოთ მოყვანილი სურათი გვიჩვენებს, რომ დატენვის მდგომარეობის შეცდომის გამოსწორება შესაძლებელია ზემოთ მოცემულ პირობებში.
სურათი 10. კულომეტრიული მეთოდის კუმულაციური ცდომილების აღმოფხვრის პირობები
მეორე მთავარი ფაქტორი, რომელიც იწვევს კულონის გაზომვის მეთოდის სიზუსტის გადახრას, არის სრული დამუხტვის სიმძლავრის (FCC) შეცდომა, რაც არის განსხვავება ბატარეის დიზაინის სიმძლავრესა და ბატარეის რეალურ სრული დამუხტვის სიმძლავრეს შორის.სრული დამუხტვის სიმძლავრე (FCC) გავლენას მოახდენს ტემპერატურაზე, დაბერებაზე, დატვირთვაზე და სხვა ფაქტორებზე.ამიტომ, სრულად დამუხტული სიმძლავრის ხელახალი სწავლისა და კომპენსაციის მეთოდი ძალიან მნიშვნელოვანია კულომეტრიული მეთოდისთვის.ქვემოთ მოყვანილი სურათი გვიჩვენებს SOC შეცდომის ტენდენციას, როდესაც სრული დამუხტვის სიმძლავრე გადაჭარბებულია და არ არის შეფასებული.
სურათი 11. შეცდომის ტენდენცია, როდესაც სრული დატენვის სიმძლავრე გადაჭარბებულია და არ არის შეფასებული
გამოქვეყნების დრო: თებერვალი-15-2023