Litium batareyasının doldurulma vəziyyətinin (SOC) qiymətləndirilməsi texniki cəhətdən çətindir, xüsusən batareyanın tam doldurulmadığı və ya tam boşaldıldığı tətbiqlərdə.Bu cür tətbiqlər hibrid elektrik nəqliyyat vasitələridir (HEV).Çətinlik litium batareyalarının çox düz gərginlikli boşalma xüsusiyyətlərindən qaynaqlanır.Gərginlik demək olar ki, 70% SOC-dən 20% SOC-ə qədər dəyişir.Əslində, temperaturun dəyişməsi nəticəsində yaranan gərginlik boşalma nəticəsində yaranan gərginlik dəyişikliyinə bənzəyir, buna görə də SOC gərginlikdən alınacaqsa, hüceyrə temperaturu kompensasiya edilməlidir.
Başqa bir problem, batareyanın tutumunun ən aşağı tutumlu hüceyrənin tutumu ilə müəyyən edilməsidir, buna görə də SOC hüceyrənin terminal gərginliyinə görə deyil, ən zəif hüceyrənin terminal gərginliyinə görə qiymətləndirilməlidir.Bütün bunlar bir az çox çətin səslənir.Bəs niyə hüceyrəyə daxil olan cərəyanın ümumi miqdarını saxlamırıq və onu çıxan cərəyanla balanslaşdırmırıq?Bu kulometrik hesablama kimi tanınır və kifayət qədər sadə səslənir, lakin bu üsulla bir çox çətinliklər var.
Batareyalarmükəmməl batareyalar deyil.Onlara qoyduğunuzu heç vaxt geri qaytarmazlar.Doldurma zamanı sızma cərəyanı var ki, bu da temperatura, doldurma dərəcəsinə, şarj vəziyyətinə və yaşlanmaya görə dəyişir.
Batareyanın tutumu da boşalma sürəti ilə qeyri-xətti olaraq dəyişir.Boşaltma nə qədər tez olarsa, tutum da bir o qədər aşağı olur.0.5C-dən 5C-lik boşalmaya qədər azalma 15%-ə qədər ola bilər.
Batareyalar yüksək temperaturda əhəmiyyətli dərəcədə yüksək sızma cərəyanına malikdir.Batareyanın daxili hüceyrələri xarici hüceyrələrdən daha isti işləyə bilər, buna görə də batareyadan hüceyrə sızması qeyri-bərabər olacaq.
Tutum da temperaturun funksiyasıdır.Bəzi litium kimyəvi maddələri digərlərindən daha çox təsirlənir.
Bu bərabərsizliyi kompensasiya etmək üçün batareyanın daxilində hüceyrə balansı istifadə olunur.Bu əlavə sızma cərəyanı batareyadan kənarda ölçülə bilməz.
Batareyanın tutumu hüceyrənin ömrü boyu və zamanla davamlı olaraq azalır.
Cari ölçmədə hər hansı kiçik ofset inteqrasiya olunacaq və zaman keçdikcə SOC-un düzgünlüyünə ciddi təsir göstərən böyük rəqəmə çevrilə bilər.
Yuxarıda göstərilənlərin hamısı müntəzəm kalibrləmə aparılmadıqda zamanla dəqiqliyin dəyişməsi ilə nəticələnəcək, lakin bu, yalnız batareya demək olar ki, boşaldıqda və ya demək olar ki, dolu olduqda mümkündür.HEV proqramlarında batareyanı təxminən 50% doldurulmuş vəziyyətdə saxlamaq ən yaxşısıdır, buna görə ölçmə dəqiqliyini etibarlı şəkildə düzəltməyin mümkün yollarından biri batareyanı vaxtaşırı tam doldurmaqdır.Təmiz elektrik avtomobilləri müntəzəm olaraq tam və ya demək olar ki, tam doldurulur, buna görə də kulometrik hesablamalara əsaslanan ölçmə çox dəqiq ola bilər, xüsusən də digər batareya problemləri kompensasiya olunarsa.
Kulometrik hesablamada yaxşı dəqiqliyin açarı geniş dinamik diapazonda yaxşı cərəyan aşkarlanmasıdır.
Ənənəvi cərəyan ölçmə üsulu bizim üçün bir şuntdur, lakin daha yüksək (250A+) cərəyanlar cəlb edildikdə bu üsullar aşağı düşür.Enerji istehlakı səbəbindən şunt aşağı müqavimətə malik olmalıdır.Aşağı müqavimətli şuntlar aşağı (50mA) cərəyanları ölçmək üçün uyğun deyil.Bu dərhal ən vacib sualı ortaya qoyur: ölçüləcək minimum və maksimum cərəyanlar hansılardır?Bu dinamik diapazon adlanır.
100Ahr batareya tutumunu fərz etsək, məqbul inteqrasiya xətasının təxmini qiymətləndirilməsi.
4 Amperlik səhv bir gündə 100% xəta yaradacaq və ya 0.4A xəta bir gündə 10% xəta yaradacaq.
4/7A xətası bir həftə ərzində səhvlərin 100%-ni və ya 60 mA xəta bir həftə ərzində 10% xəta yaradacaq.
4/28A xətası bir ay ərzində 100% xəta və ya 15mA xətası bir ay ərzində 10% xəta yaradacaq, bu, yəqin ki, doldurulma və ya tam boşalma səbəbindən yenidən kalibrləmə olmadan gözlənilə bilən ən yaxşı ölçmədir.
İndi cərəyanı ölçən şuntlara baxaq.250A üçün 1m ohm şunt yüksək tərəfdə olacaq və 62,5W istehsal edəcək.Bununla belə, 15mA-da o, yalnız 15 mikrovolt istehsal edəcək, bu da fon səs-küyündə itəcək.Dinamik diapazon 250A/15mA = 17,000:1-dir.Əgər 14 bitlik A/D çeviricisi siqnalı səs-küydə, ofsetdə və sürüşmədə həqiqətən "görə" bilirsə, onda 14 bitlik A/D çeviricisi tələb olunur.Ofsetin mühüm səbəbi termocüt tərəfindən yaradılan gərginlik və torpaq döngəsi ofsetidir.
Prinsipcə, bu dinamik diapazonda cərəyanı ölçə bilən sensor yoxdur.Dartma və doldurma nümunələrindən daha yüksək cərəyanları ölçmək üçün yüksək cərəyan sensorları lazımdır, aşağı cərəyan sensorları isə, məsələn, aksesuarlardan və istənilən sıfır cərəyan vəziyyətindən cərəyanları ölçmək üçün lazımdır.Aşağı cərəyan sensoru da yüksək cərəyanı "gördüyü" üçün, doyma istisna olmaqla, bunlar tərəfindən zədələnə və ya pozula bilməz.Bu, dərhal şunt cərəyanını hesablayır.
Həll
Çox uyğun sensorlar ailəsi açıq dövrəli Hall effektli cərəyan sensorlarıdır.Bu cihazlar yüksək cərəyanlardan zədələnməyəcək və Raztec milliamper diapazonunda cərəyanları bir keçirici vasitəsilə ölçə bilən sensor diapazonu işləyib hazırlayıb.100mV/AT ötürmə funksiyası praktikdir, buna görə də 15mA cərəyan istifadə edilə bilən 1,5mV istehsal edəcək.Ən yaxşı mövcud əsas materialdan istifadə etməklə, tək milliamper diapazonunda çox aşağı remanentliyə də nail olmaq olar.100mV/AT-da doyma 25 Amperdən yuxarı olacaq.Aşağı proqramlaşdırma qazancı, əlbəttə ki, daha yüksək cərəyanlara imkan verir.
Yüksək cərəyanlar adi yüksək cərəyan sensorları ilə ölçülür.Bir sensordan digərinə keçid sadə məntiq tələb edir.
Raztec-in yeni nüvəsiz sensorlar çeşidi yüksək cərəyan sensorları üçün əla seçimdir.Bu cihazlar əla xətti, sabitlik və sıfır histerezis təklif edir.Onlar geniş mexaniki konfiqurasiyalara və cərəyan diapazonlarına asanlıqla uyğunlaşdırıla bilirlər.Bu cihazlar əla performansa malik yeni nəsil maqnit sahəsi sensorlarının istifadəsi ilə praktik hala gətirilmişdir.
Hər iki sensor növü tələb olunan cərəyanların çox yüksək dinamik diapazonu ilə siqnal-küy nisbətlərini idarə etmək üçün faydalı olaraq qalır.
Bununla belə, batareyanın özü dəqiq bir kulon sayğacı olmadığı üçün həddindən artıq dəqiqlik lazımsız olardı.Doldurma və boşalma arasında 5% xəta, əlavə uyğunsuzluqların mövcud olduğu batareyalar üçün xarakterikdir.Bunu nəzərə alaraq, əsas batareya modelindən istifadə edən nisbətən sadə bir texnika istifadə edilə bilər.Modelə tutum və doldurma/boşaltma dövrləri ilə dəyişdirilə bilən yüksüz terminal gərginliyi, tutumla müqayisədə yükləmə gərginliyi, boşalma və yükləmə müqavimətləri daxil ola bilər.Tükənmə və bərpa gərginlik vaxt sabitlərini uyğunlaşdırmaq üçün uyğun ölçülmüş gərginlik vaxtı sabitləri müəyyən edilməlidir.
Keyfiyyətli litium batareyaların əhəmiyyətli üstünlüyü yüksək boşalma dərəcələrində çox az tutum itirmələridir.Bu fakt hesablamaları asanlaşdırır.Onlar da çox aşağı sızma cərəyanına malikdirlər.Sistem sızması daha yüksək ola bilər.
Bu texnika, kulon hesablanmasına ehtiyac olmadan müvafiq parametrləri təyin etdikdən sonra faktiki qalan gücün bir neçə faiz bəndi daxilində yük vəziyyətini qiymətləndirməyə imkan verir.Batareya bir kulon sayğacına çevrilir.
Cari sensor daxilində xəta mənbələri
Yuxarıda qeyd edildiyi kimi, ofset xətası kulometrik hesablama üçün kritikdir və sıfır cari şəraitdə sensor ofsetini sıfıra kalibrləmək üçün SOC monitorunda təminat aparılmalıdır.Bu, bir qayda olaraq, yalnız zavod quraşdırması zamanı mümkündür.Bununla belə, sıfır cərəyanı təyin edən və buna görə də ofsetin avtomatik yenidən kalibrlənməsinə imkan verən sistemlər mövcud ola bilər.Bu ideal vəziyyətdir, çünki sürüşmə yerləşə bilər.
Təəssüf ki, bütün sensor texnologiyaları termal ofset sürüşməsi yaradır və cari sensorlar istisna deyil.İndi bunun kritik keyfiyyət olduğunu görə bilərik.Raztec-də keyfiyyətli komponentlərdən və diqqətli dizayndan istifadə edərək, biz <0,25mA/K sürüşmə diapazonuna malik bir sıra termal sabit cərəyan sensorları hazırlamışıq.20K temperatur dəyişikliyi üçün bu, maksimum 5mA xəta yarada bilər.
Maqnit dövrəsini özündə birləşdirən cərəyan sensorlarında başqa bir ümumi səhv mənbəyi, qalıcı maqnitizmin yaratdığı histerezis xətasıdır.Bu, çox vaxt 400mA-a qədərdir, bu da belə sensorları batareyanın monitorinqi üçün yararsız edir.Ən yaxşı maqnit materialını seçərək, Raztec bu keyfiyyəti 20mA-a endirdi və bu xəta əslində zamanla azaldı.Daha az səhv tələb olunarsa, demaqnitləşmə mümkündür, lakin xeyli mürəkkəblik əlavə edir.
Daha kiçik bir səhv, transfer funksiyasının kalibrlənməsinin temperaturla sürüşməsidir, lakin kütləvi sensorlar üçün bu təsir hüceyrə performansının temperaturla sürüşməsindən daha kiçikdir.
SOC-un qiymətləndirilməsinə ən yaxşı yanaşma sabit yüksüz gərginliklər, IXR ilə kompensasiya edilən hüceyrə gərginlikləri, kulometrik hesablamalar və parametrlərin temperatur kompensasiyası kimi üsulların birləşməsindən istifadə etməkdir.Məsələn, yüksüz və ya aşağı yüklü akkumulyator gərginlikləri üçün SOC-u təxmin etməklə uzunmüddətli inteqrasiya səhvləri nəzərə alına bilər.
Göndərmə vaxtı: 09 avqust 2022-ci il