Die teorie van litiumlading en -ontlading en die ontwerp van elektrisiteitberekeningsmetode
2. Inleiding tot batterymeter
2.1 Funksie bekendstelling van elektrisiteitsmeter
Batterybestuur kan as deel van kragbestuur beskou word.In batterybestuur is die elektrisiteitsmeter verantwoordelik om die batterykapasiteit te skat.Die basiese funksie daarvan is om die spanning, laai-/ontladingsstroom en batterytemperatuur te monitor, en die toestand van lading (SOC) en die volle laaikapasiteit (FCC) van die battery te skat.Daar is twee tipiese metodes om die ladingtoestand van battery te skat: oopkringspanningsmetode (OCV) en coulometriese metode.Die ander metode is die dinamiese spanningsalgoritme wat deur RICHTEK ontwerp is.
2.2 Oopbaanspanningsmetode
Dit is maklik om die elektrisiteitsmeter te realiseer deur die oopkringspanningsmetode te gebruik, wat verkry kan word deur die ooreenstemmende ladingtoestand van die oopkringspanning na te gaan.Die oopkringspanning word aanvaar as die batteryterminaalspanning wanneer die battery vir meer as 30 minute rus.
Die batteryspanningskromme sal wissel met verskillende las, temperatuur en batteryveroudering.Daarom kan 'n vaste oopkring voltmeter nie die toestand van lading volledig verteenwoordig nie;Toestand van lading kan nie geskat word deur die tabel alleen op te soek nie.Met ander woorde, as die toestand van lading slegs geskat word deur die tabel op te soek, sal die fout groot wees.
Die figuur hieronder toon dat die toestand van lading (SOC) van dieselfde batteryspanning baie verskil deur die oopkringspanningsmetode onder laai en ontlaai.
Figuur 5. Batteryspanning onder laai- en ontladingstoestande
Uit die onderstaande figuur kan gesien word dat die toestand van lading baie verskil onder verskillende ladings tydens ontlading.So basies is die oopkringspanningsmetode slegs geskik vir stelsels wat lae akkuraatheid van die ladingtoestand vereis, soos motors wat loodsuurbatterye of ononderbroke kragtoevoer gebruik.
Figuur 6. Batteryspanning onder verskillende ladings tydens ontlading
2.3 Coulometriese metode
Die werkingsbeginsel van coulometrie is om 'n opsporingsweerstand op die laai-/ontladingspad van die battery te koppel.ADC meet die spanning op die opsporingsweerstand en skakel dit om in die huidige waarde van die battery wat gelaai of ontlaai word.Die intydse teller (RTC) kan die huidige waarde met tyd integreer om te weet hoeveel coulombs vloei.
Figuur 7. Basiese werkmodus van coulomb-meetmetode
Coulometriese metode kan die intydse toestand van lading akkuraat bereken tydens laai of ontlaai.Met die lading-coulomb-teller en ontlading-coulomb-teller kan dit die oorblywende elektriese kapasiteit (RM) en die volle ladingkapasiteit (FCC) bereken.Terselfdertyd kan die oorblywende lading kapasiteit (RM) en die volle lading kapasiteit (FCC) ook gebruik word om die toestand van lading (SOC=RM/FCC) te bereken.Daarbenewens kan dit ook die oorblywende tyd skat, soos kraguitputting (TTE) en kragvolheid (TTF).
Figuur 8. Berekeningsformule van coulomb-metode
Daar is twee hooffaktore wat die akkuraatheidsafwyking van coulomb-metrologie veroorsaak.Die eerste is die opeenhoping van offsetfout in stroomwaarneming en ADC-meting.Alhoewel die meetfout relatief klein is met die huidige tegnologie, sal die fout met tyd toeneem as daar nie 'n goeie metode is om dit uit te skakel nie.Die figuur hieronder toon dat in praktiese toepassing, as daar geen regstelling in die tydsduur is nie, die opgehoopte fout onbeperk is.
Figuur 9. Kumulatiewe fout van coulomb-metode
Om die opgehoopte fout uit te skakel, is daar drie moontlike tydpunte in normale batterybedryf: einde van lading (EOC), einde van ontlading (EOD) en rus (Ontspan).Die battery is ten volle gelaai en die toestand van laai (SOC) moet 100% wees wanneer die laai-eindtoestand bereik word.Die ontladingseindtoestand beteken dat die battery heeltemal ontlaai is en die toestand van lading (SOC) moet 0% wees;Dit kan 'n absolute spanningswaarde wees of verander met die las.Wanneer die rustoestand bereik word, word die battery nie gelaai of ontlaai nie, en dit bly lank in hierdie toestand.As die gebruiker die rustoestand van die battery wil gebruik om die fout van die coulometriese metode reg te stel, moet hy op hierdie tydstip 'n oopkring-voltmeter gebruik.Die figuur hieronder toon dat die toestand van ladingsfout onder bogenoemde toestande reggestel kan word.
Figuur 10. Voorwaardes vir die uitskakeling van die kumulatiewe fout van coulometriese metode
Die tweede hooffaktor wat die akkuraatheidsafwyking van coulomb-metingsmetode veroorsaak, is die volle ladingkapasiteit (FCC) fout, wat die verskil is tussen die ontwerpkapasiteit van die battery en die werklike volle ladingkapasiteit van die battery.Volle lading kapasiteit (FCC) sal beïnvloed word deur temperatuur, veroudering, vrag en ander faktore.Daarom is die herleer- en vergoedingsmetode van ten volle gelaaide kapasiteit baie belangrik vir coulometriese metode.Die figuur hieronder toon die neiging van SOC-fout wanneer die volle ladingkapasiteit oorskat en onderskat word.
Figuur 11. Foutendens wanneer volle ladingkapasiteit oorskat en onderskat word
Postyd: 15 Feb-2023