Estimatioun vum Zoustand vun der Ladung (SOC) vun enger Lithium Batterie ass technesch schwéier, besonnesch an Uwendungen, wou d'Batterie net voll gelueden oder voll entlooss ass. Esou Uwendungen sinn Hybrid elektresch Gefierer (HEVs). D'Erausfuerderung staamt aus de ganz flaach Spannungsentladungseigenschaften vu Lithium Batterien. D'Spannung ännert sech kaum vu 70% SOC op 20% SOC. Tatsächlech ass d'Spannungsvariatioun wéinst Temperaturännerungen ähnlech wéi d'Spannungsvariatioun wéinst der Entladung, also wann de SOC aus der Spannung ofgeleet soll ginn, muss d'Zelltemperatur kompenséiert ginn.
Eng aner Erausfuerderung ass datt d'Batteriekapazitéit duerch d'Kapazitéit vun der niddregsten Kapazitéitzell bestëmmt gëtt, sou datt de SOC net op Basis vun der Terminalspannung vun der Zell beurteelt soll ginn, mee op der Terminalspannung vun der schwaachster Zell. Dëst kléngt alles e bëssen ze schwéier. Also firwat behalen mir net einfach de Gesamtbetrag vum Stroum, deen an d'Zelle fléisst a balancéiert et mam Stroum, deen eraus fléisst? Dëst ass bekannt als coulometresch Zielen a kléngt einfach genuch, awer et gi vill Schwieregkeeten mat dëser Method.
Batteriensinn net perfekt Batterien. Si ginn ni zréck wat Dir an hinnen setzt. Et gëtt Leckstroum wärend der Ladung, déi variéiert mat Temperatur, Ladegeschwindegkeet, Ladungszoustand an Alterung.
D'Kapazitéit vun enger Batterie variéiert och net-linear mat der Entladungsrate. Wat méi séier d'Entladung ass, wat manner d'Kapazitéit ass. Vun enger 0,5C Entladung op eng 5C Entladung kann d'Reduktioun esou héich wéi 15% sinn.
Batterien hunn e wesentlech méi héije Leckstroum bei méi héijen Temperaturen. Déi intern Zellen an enger Batterie kënne méi waarm lafen wéi déi extern Zellen, sou datt d'Zellleckage duerch d'Batterie ongläich ass.
D'Kapazitéit ass och eng Funktioun vun der Temperatur. E puer Lithiumchemikalien si méi betraff wéi anerer.
Fir dës Ongläichheet ze kompenséieren, gëtt Zellbalancéierung bannent der Batterie benotzt. Dësen zousätzleche Leckstroum ass net ausserhalb vun der Batterie moossbar.
D'Batteriekapazitéit fällt stänneg iwwer d'Liewen vun der Zell a mat der Zäit erof.
All kleng Offset an der aktueller Miessung gëtt integréiert a mat der Zäit kann eng grouss Zuel ginn, wat d'Genauegkeet vum SOC eescht beaflosst.
All dat hei uewen wäert zu engem Drift an der Genauegkeet mat der Zäit féieren, ausser regelméisseg Kalibrierung gëtt duerchgefouert, awer dëst ass nëmme méiglech wann d'Batterie bal entlooss ass oder bal voll ass. An HEV Uwendungen ass et am beschten d'Batterie op ongeféier 50% Ladung ze halen, sou datt ee méigleche Wee fir d'Messgenauegkeet zouverlässeg ze korrigéieren ass d'Batterie periodesch voll ze laden. Pure elektresch Gefierer gi regelméisseg op voll oder bal voll gelueden, sou datt d'Messung baséiert op coulometresche Zuelen ganz genau ka sinn, besonnesch wann aner Batterieproblemer kompenséiert ginn.
De Schlëssel fir eng gutt Genauegkeet an der coulometrescher Zählung ass eng gutt Stroumerkennung iwwer e breet dynamesche Beräich.
Déi traditionell Method fir de Stroum ze moossen ass fir eis e Shunt, awer dës Methode falen erof wann méi héich (250A+) Stroum involvéiert sinn. Wéinst dem Stroumverbrauch muss de Shunt vu gerénger Resistenz sinn. Low Resistenz shunts sinn net gëeegent fir Miessunge niddereg (50mA) Stroum. Dat stellt direkt déi wichtegst Fro op: wat sinn déi minimal a maximal Stréimunge fir ze moossen? Dëst gëtt den dynamesche Beräich genannt.
Unzehuelen eng Batterie Kapazitéit vun 100Ahr, eng rau Schätzung vun der akzeptabel Integratioun Feeler.
E 4 Amp Feeler wäert 100% vu Feeler an engem Dag produzéieren oder e 0.4A Feeler wäert 10% vu Feeler an engem Dag produzéieren.
E 4/7A Feeler wäert 100% vu Feeler bannent enger Woch produzéieren oder e 60mA Feeler wäert 10% vu Feeler bannent enger Woch produzéieren.
E 4/28A Feeler wäert en 100% Feeler an engem Mount produzéieren oder e 15mA Feeler wäert en 10% Feeler an engem Mount produzéieren, wat wahrscheinlech déi bescht Messung ass, déi ouni Neikalibratioun erwaart ka ginn wéinst Opluedstatioun oder bal komplett Entladung.
Loosst eis elo de Shunt kucken, deen de Stroum moosst. Fir 250A wäert en 1m Ohm Shunt op der héijer Säit sinn a 62,5W produzéieren. Wéi och ëmmer, bei 15mA wäert et nëmme 15 Mikrovolt produzéieren, déi am Hannergrondgeräischer verluer goen. Den dynamesche Beräich ass 250A/15mA = 17.000:1. Wann en 14-Bit A/D Konverter wierklech d'Signal a Kaméidi, Offset an Drift kann "gesinn", dann ass en 14-Bit A/D Konverter erfuerderlech. Eng wichteg Ursaach fir Offset ass d'Spannung an d'Grondschleifen Offset generéiert vum Thermoelement.
Grondsätzlech gëtt et kee Sensor dee Stroum an dësem dynamesche Beräich moosse kann. Héich Stroumsensore si gebraucht fir déi méi héich Stréimunge vun Traktiouns- an Opluedsbeispiller ze moossen, wärend niddereg Stroumsensore gebraucht ginn fir Stréim ze moossen aus, zum Beispill Accessoiren an all Nullstroumzoustand. Well den nidderegen Stroumsensor och den héije Stroum "gesinn", kann en net vun dësen beschiedegt oder korrupt ginn, ausser fir Sättigung. Dëst berechent direkt de Shuntstroum.
Eng Léisung
Eng ganz gëeegent Famill vu Sensoren sinn Open Loop Hall Effekt Stroumsensoren. Dës Geräter ginn net vun héije Stréim beschiedegt an de Raztec huet e Sensorberäich entwéckelt, deen tatsächlech Stréim am Milliampberäich duerch een eenzegen Dirigent moosse kann. eng Transferfunktioun vun 100mV / AT ass praktesch, sou datt en 15mA Stroum e benotzbaren 1,5mV produzéiert. andeems Dir dat bescht verfügbare Kärmaterial benotzt, kann och ganz niddereg Remanenz an der eenzeger Milliampberäich erreecht ginn. Bei 100mV/AT wäert d'Sättigung iwwer 25 Ampère optrieden. De méi nidderegen Programméierungsgewënn erlaabt natierlech méi héich Stroum.
Héich Stroum gi gemooss mat konventionellen Héichstroumsensoren. Wiessel vun engem Sensor an en anert verlaangt einfach Logik.
Dem Raztec seng nei Gamme vu coreless Sensoren sinn eng exzellent Wiel fir Héichstroum Sensoren. Dës Apparater bidden excellent Linearitéit, Stabilitéit an Null Hysteresis. Si sinn liicht adaptéierbar fir eng breet Palette vu mechanesche Konfiguratiounen an aktuellen Beräicher. Dës Geräter gi praktesch gemaach duerch d'Benotzung vun enger neier Generatioun vu Magnéitfeldsensoren mat exzellenter Leeschtung.
Béid Sensortypen bleiwe profitabel fir d'Signal-to-Geräusch Verhältnisser mat dem ganz héijen dynamesche Spektrum vun de Stréim ze managen.
Wéi och ëmmer, extrem Genauegkeet wier iwwerflësseg well d'Batterie selwer net e genaue Coulomb-Zähler ass. E Feeler vu 5% tëscht Ladung an Entladung ass typesch fir Batterien wou weider Inkonsistenz existéiert. Mat dësem vergiessen, kann eng relativ einfach Technik mat engem Basis Batterie Modell benotzt ginn. De Modell kann No-Laascht Klemmspannung versus Kapazitéit, Ladespannung versus Kapazitéit, Entladung a Laderesistenz enthalen, déi mat Kapazitéit a Lade- / Entladungszyklen geännert kënne ginn. Gëeegent gemoossene Spannungszäitkonstanten musse festgeluecht ginn fir d'Ausarm- an Erhuelungsspannungszäitkonstanten z'empfänken.
E wesentleche Virdeel vu gutt Qualitéit Lithium Batterien ass datt se ganz wéineg Kapazitéit bei héijen Entladungsraten verléieren. Dës Tatsaach vereinfacht Berechnungen. Si hunn och e ganz nidderegen Auslafstroum. System Leckage kann méi héich sinn.
Dës Technik erméiglecht den Zoustand vun der Charge an e puer Prozentpunkte vun der aktueller verbleiwen Kapazitéit no der Etablissement vun de passenden Parameteren, ouni de Besoin fir Coulomb zielen. D'Batterie gëtt e Coulomb Konter.
Feeler Quellen am aktuellen Sensor
Wéi uewen erwähnt, ass den Offsetfehler kritesch fir de coulometresche Grof a Viraussetzung sollt am SOC Monitor gemaach ginn fir de Sensor Offset op Null ënner Nullstroumbedéngungen ze kalibréieren. Dëst ass normalerweis nëmme machbar wärend der Fabrikinstallatioun. Wéi och ëmmer, Systemer kënnen existéieren, déi Nullstroum bestëmmen an dofir automatesch Rekalibratioun vum Offset erlaben. Dëst ass eng ideal Situatioun well Drift kann ënnerbruecht ginn.
Leider produzéieren all Sensortechnologien thermesch Offsetdrift, an aktuell Sensoren si keng Ausnahm. Mir kënnen elo gesinn datt dëst eng kritesch Qualitéit ass. Duerch d'Benotzung vu Qualitéitskomponenten a virsiichteg Design bei Raztec, hu mir eng Rei vun thermesch stabile Stroumsensoren mat engem Driftberäich vun <0.25mA/K entwéckelt. Fir eng Temperaturännerung vun 20K kann dëst e maximale Feeler vu 5mA produzéieren.
Eng aner gemeinsam Quell vu Feeler bei Stroumsensoren, déi e magnetesche Circuit integréieren, ass den Hysteresisfehler verursaacht duerch remanente Magnetismus. Dëst ass dacks bis zu 400mA, wat esou Sensoren net gëeegent fir Batterie Iwwerwaachung mécht. Andeems Dir dat bescht magnetescht Material auswielt, huet Raztec dës Qualitéit op 20mA reduzéiert an dëse Feeler huet tatsächlech iwwer Zäit reduzéiert. Wann manner Feeler erfuerderlech ass, ass Demagnetiséierung méiglech, awer füügt bedeitend Komplexitéit.
E méi klenge Feeler ass den Drift vun der Transferfunktiounskalibratioun mat der Temperatur, awer fir Massesensoren ass dësen Effekt vill méi kleng wéi den Drift vun der Zellleistung mat der Temperatur.
Déi bescht Approche fir SOC Schätzung ass eng Kombinatioun vun Techniken ze benotzen wéi stabile No-Laaschtspannungen, Zellspannungen kompenséiert duerch IXR, coulometresch Zuelen an Temperaturkompensatioun vu Parameteren. Zum Beispill kënne laangfristeg Integratiounsfehler ignoréiert ginn andeems de SOC fir No-Laast oder Low-load Batteriespannungen schätzt.
Post Zäit: Aug-09-2022