Լիթիումի մարտկոցի լիցքավորման վիճակի (SOC) գնահատումը տեխնիկապես դժվար է, հատկապես այն ծրագրերում, որտեղ մարտկոցը լիովին լիցքավորված կամ լրիվ լիցքաթափված չէ: Այդպիսի կիրառություններ են հիբրիդային էլեկտրական մեքենաները (HEVs): Մարտահրավերը բխում է լիթիումային մարտկոցների լարման լիցքաթափման շատ հարթ բնութագրերից: Լարումը գրեթե չի փոխվում 70% SOC-ից մինչև 20% SOC: Իրականում, ջերմաստիճանի փոփոխությունների պատճառով լարման փոփոխությունը նման է լիցքաթափման պատճառով լարման տատանմանը, ուստի, եթե SOC-ը պետք է ստացվի լարումից, բջիջի ջերմաստիճանը պետք է փոխհատուցվի:
Մեկ այլ խնդիր այն է, որ մարտկոցի հզորությունը որոշվում է ամենացածր հզորությամբ բջիջի հզորությամբ, ուստի SOC-ը չպետք է դատվի՝ հիմնվելով բջջի տերմինալային լարման վրա, այլ ամենաթույլ բջիջի տերմինալ լարման վրա: Այս ամենը մի փոքր չափազանց դժվար է հնչում: Ուրեմն ինչու՞ մենք պարզապես չենք պահպանում բջիջ հոսող հոսանքի ընդհանուր քանակը և հավասարակշռում այն դուրս հոսող հոսանքի հետ: Սա հայտնի է որպես կուլոմետրիկ հաշվում և բավական պարզ է թվում, բայց այս մեթոդի հետ կապված շատ դժվարություններ կան:
Մարտկոցներկատարյալ մարտկոցներ չեն: Նրանք երբեք չեն վերադարձնում այն, ինչ դուք դրել եք նրանց մեջ: Լիցքավորման ընթացքում առկա է արտահոսքի հոսանք, որը տատանվում է ջերմաստիճանի, լիցքավորման արագության, լիցքավորման վիճակի և ծերացման հետ:
Մարտկոցի հզորությունը նույնպես տատանվում է ոչ գծային՝ կախված լիցքաթափման արագությունից: Որքան արագ է լիցքաթափումը, այնքան ցածր է հզորությունը: 0.5C արտանետումից մինչև 5C արտանետում, կրճատումը կարող է հասնել մինչև 15%:
Մարտկոցներն ունեն զգալիորեն ավելի մեծ արտահոսքի հոսանք ավելի բարձր ջերմաստիճաններում: Մարտկոցի ներքին բջիջները կարող են ավելի տաք աշխատել, քան արտաքին բջիջները, ուստի մարտկոցի միջոցով բջիջների արտահոսքը անհավասար կլինի:
Տարողությունը նույնպես ջերմաստիճանի ֆունկցիա է։ Որոշ լիթիումի քիմիկատներ ավելի շատ են ազդում, քան մյուսները:
Այս անհավասարությունը փոխհատուցելու համար մարտկոցի ներսում օգտագործվում է բջիջների հավասարակշռում: Այս լրացուցիչ արտահոսքի հոսանքը մարտկոցից դուրս չափելի չէ:
Մարտկոցի հզորությունը անշեղորեն նվազում է բջջի կյանքի ընթացքում և ժամանակի ընթացքում:
Ընթացիկ չափման ցանկացած փոքր օֆսեթ կինտեգրվի և ժամանակի ընթացքում կարող է մեծ թիվ դառնալ՝ լրջորեն ազդելով SOC-ի ճշգրտության վրա:
Վերոհիշյալ բոլորը կհանգեցնեն ժամանակի ընթացքում ճշգրտության անկման, եթե կանոնավոր չափաբերում չանցկացվի, բայց դա հնարավոր է միայն այն դեպքում, երբ մարտկոցը գրեթե լիցքաթափված է կամ գրեթե լցված: HEV հավելվածներում ամենալավն այն է, որ մարտկոցը լիցքավորվի մոտավորապես 50%-ով, ուստի հաշվառման ճշգրտությունը հուսալիորեն շտկելու հնարավոր եղանակներից մեկը մարտկոցը պարբերաբար լիցքավորելն է: Մաքուր էլեկտրական մեքենաները կանոնավոր կերպով լիցքավորվում են մինչև լրիվ կամ գրեթե լրիվ, այնպես որ հաշվաչափը, որը հիմնված է կուլոմետրիկ հաշվարկների վրա, կարող է շատ ճշգրիտ լինել, հատկապես, եթե մարտկոցի այլ խնդիրներ փոխհատուցվեն:
Կուլոմետրիկ հաշվման լավ ճշգրտության բանալին դինամիկ լայն տիրույթում լավ հոսանքի հայտնաբերումն է:
Հոսանքի չափման ավանդական մեթոդը մեզ համար շունտ է, բայց այս մեթոդները ընկնում են, երբ ներգրավված են ավելի բարձր (250A+) հոսանքներ: Էլեկտրաէներգիայի սպառման պատճառով շունտը պետք է ցածր դիմադրություն ունենա: Ցածր դիմադրության շունտերը հարմար չեն ցածր (50 մԱ) հոսանքները չափելու համար: Սա անմիջապես բարձրացնում է ամենակարևոր հարցը՝ որո՞նք են նվազագույն և առավելագույն հոսանքները, որոնք պետք է չափվեն: Սա կոչվում է դինամիկ տիրույթ:
Ենթադրելով 100Ahr մարտկոցի հզորությունը, ինտեգրման ընդունելի սխալի մոտավոր գնահատականը:
4 Ամպերի սխալը մեկ օրվա ընթացքում կառաջացնի սխալների 100%-ը կամ 0,4 Ա սխալը կառաջացնի օրվա ընթացքում սխալների 10%-ը:
4/7A սխալը կառաջացնի սխալների 100% մեկ շաբաթվա ընթացքում կամ 60mA սխալը կառաջացնի սխալների 10% մեկ շաբաթվա ընթացքում:
4/28A սխալը մեկ ամսվա ընթացքում կառաջացնի 100% սխալ կամ 15 մԱ սխալը կառաջացնի 10% սխալ մեկ ամսվա ընթացքում, ինչը, հավանաբար, լավագույն չափումն է, որը կարելի է ակնկալել առանց վերահաշվառման՝ լիցքավորման կամ գրեթե ամբողջական լիցքաթափման պատճառով:
Հիմա եկեք նայենք շանտին, որը չափում է հոսանքը: 250A-ի համար 1 մ օհմ շունտը կլինի բարձր կողմում և արտադրում է 62,5 Վտ: Այնուամենայնիվ, 15 մԱ-ում այն կարտադրի ընդամենը 15 միկրովոլտ, որը կկորչի ֆոնային աղմուկի մեջ: Դինամիկ միջակայքը 250A/15mA = 17000:1 է: Եթե 14-բիթանոց A/D փոխարկիչը իսկապես կարող է «տեսնել» ազդանշանը աղմուկի, օֆսեթի և դրեյֆի մեջ, ապա անհրաժեշտ է 14-բիթանոց A/D փոխարկիչ: Օֆսեթի կարևոր պատճառն այն է, որ լարման և վերգետնյա հանգույցի օֆսեթը, որն առաջանում է ջերմակույտից:
Սկզբունքորեն, չկա սենսոր, որը կարող է չափել հոսանքը այս դինամիկ տիրույթում: Բարձր հոսանքի տվիչներն անհրաժեշտ են ձգման և լիցքավորման օրինակներից ավելի մեծ հոսանքները չափելու համար, մինչդեռ ցածր հոսանքի սենսորները անհրաժեշտ են հոսանքները չափելու համար, օրինակ, պարագաներից և ցանկացած զրոյական ընթացիկ վիճակից: Քանի որ ցածր հոսանքի սենսորը նույնպես «տեսնում է» բարձր հոսանքը, այն չի կարող վնասվել կամ փչանալ դրանց պատճառով, բացառությամբ հագեցվածության: Սա անմիջապես հաշվարկում է շունտային հոսանքը:
Լուծում
Սենսորների շատ հարմար ընտանիք են բաց հանգույցի Հոլլի էֆեկտի ընթացիկ սենսորները: Այս սարքերը չեն վնասվի բարձր հոսանքներից, և Raztec-ը մշակել է սենսորային տիրույթ, որը կարող է իրականում չափել հոսանքները միլիամպերի միջակայքում մեկ հաղորդիչի միջոցով: 100mV/AT փոխանցման ֆունկցիան գործնական է, ուստի 15mA հոսանքը կստեղծի օգտագործելի 1.5mV: օգտագործելով լավագույն հասանելի միջուկային նյութը, կարելի է նաև հասնել շատ ցածր ռեմենտենտ մեկ միլիամպերի տիրույթում: 100mV/AT-ում հագեցվածությունը տեղի կունենա 25 Ամպերից բարձր: Ծրագրավորման ավելի ցածր շահույթը, իհարկե, թույլ է տալիս ավելի բարձր հոսանքներ:
Բարձր հոսանքները չափվում են սովորական բարձր հոսանքի սենսորների միջոցով: Մի սենսորից մյուսին անցնելը պարզ տրամաբանություն է պահանջում:
Raztec-ի առանց միջուկի սենսորների նոր տեսականին հիանալի ընտրություն է բարձր հոսանքի տվիչների համար: Այս սարքերն առաջարկում են գերազանց գծայինություն, կայունություն և զրոյական հիստերեզ: Նրանք հեշտությամբ հարմարվում են մեխանիկական կոնֆիգուրացիաների և ընթացիկ տիրույթների լայն շրջանակին: Այս սարքերը գործնական են դառնում նոր սերնդի մագնիսական դաշտի սենսորների օգտագործմամբ՝ գերազանց կատարողականությամբ:
Սենսորների երկու տեսակներն էլ շարունակում են օգտակար մնալ ազդանշան-աղմուկ հարաբերակցության կառավարման համար՝ պահանջվող հոսանքների շատ բարձր դինամիկ միջակայքով:
Այնուամենայնիվ, ծայրահեղ ճշգրտությունը ավելորդ կլինի, քանի որ մարտկոցն ինքնին ճշգրիտ կուլոն հաշվիչ չէ: Լիցքավորման և լիցքաթափման միջև 5% սխալը բնորոշ է մարտկոցների համար, որտեղ առկա են հետագա անհամապատասխանություններ: Սա նկատի ունենալով, կարելի է օգտագործել համեմատաբար պարզ տեխնիկա՝ օգտագործելով հիմնական մարտկոցի մոդելը: Մոդելը կարող է ներառել առանց բեռնվածքի տերմինալային լարման հզորության, լիցքավորման լարման դիմաց հզորության, լիցքաթափման և լիցքավորման դիմադրությունները, որոնք կարող են փոփոխվել հզորությամբ և լիցքավորման/լիցքաթափման ցիկլերով: Չափված լարման ժամանակի հաստատունները պետք է սահմանվեն, որպեսզի համապատասխանեն սպառման և վերականգնման լարման ժամանակի հաստատուններին:
Լավ որակի լիթիումային մարտկոցների զգալի առավելությունն այն է, որ դրանք կորցնում են շատ քիչ հզորություն բարձր լիցքաթափման արագությամբ: Այս փաստը պարզեցնում է հաշվարկները։ Նրանք ունեն նաև շատ ցածր արտահոսքի հոսանք: Համակարգի արտահոսքը կարող է ավելի մեծ լինել:
Այս տեխնիկան հնարավորություն է տալիս գնահատել լիցքի վիճակը փաստացի մնացած հզորությունից մի քանի տոկոսային կետի սահմաններում՝ համապատասխան պարամետրերը հաստատելուց հետո՝ առանց կուլոն հաշվելու անհրաժեշտության: Մարտկոցը դառնում է կուլոնային հաշվիչ:
Սխալների աղբյուրներ ընթացիկ սենսորում
Ինչպես նշվեց վերևում, օֆսեթի սխալը կարևոր նշանակություն ունի կուլոմետրիկ հաշվարկի համար, և SOC մոնիտորում պետք է նախատեսվի նախատեսել զրոյի սենսորային օֆսեթը զրոյի զրոյական ընթացիկ պայմաններում: Սա սովորաբար հնարավոր է միայն գործարանային տեղադրման ժամանակ: Այնուամենայնիվ, կարող են գոյություն ունենալ համակարգեր, որոնք որոշում են զրոյական հոսանքը և, հետևաբար, թույլ են տալիս օֆսեթի ավտոմատ վերահաշվառում: Սա իդեալական իրավիճակ է, քանի որ դրեյֆը կարող է տեղավորվել:
Ցավոք սրտի, բոլոր սենսորային տեխնոլոգիաները առաջացնում են ջերմային օֆսեթ դրեյֆ, և ընթացիկ սենսորները բացառություն չեն: Այժմ մենք կարող ենք տեսնել, որ սա կրիտիկական որակ է: Օգտագործելով որակյալ բաղադրիչներ և զգույշ դիզայն Raztec-ում, մենք մշակել ենք ջերմային կայուն հոսանքի սենսորների շարք՝ <0,25 մԱ/Կ շեղման միջակայքով: 20K ջերմաստիճանի փոփոխության դեպքում սա կարող է առաջացնել 5 մԱ առավելագույն սխալ:
Մագնիսական շղթա ներառող ընթացիկ սենսորների սխալի մեկ այլ տարածված աղբյուրը հիստերեզի սխալն է, որն առաջանում է մնացորդային մագնիսականությունից: Սա հաճախ մինչև 400 մԱ է, ինչը նման սենսորներին դարձնում է ոչ պիտանի մարտկոցի մոնիտորինգի համար: Ընտրելով լավագույն մագնիսական նյութը՝ Raztec-ը նվազեցրել է այս որակը մինչև 20 մԱ, և այս սխալն իրականում նվազել է ժամանակի ընթացքում: Եթե ավելի քիչ սխալ է պահանջվում, ապամագնիսացումը հնարավոր է, բայց ավելացնում է զգալի բարդություն:
Ավելի փոքր սխալ է փոխանցման ֆունկցիայի չափորոշման շեղումը ջերմաստիճանի հետ, սակայն զանգվածային սենսորների համար այս էֆեկտը շատ ավելի փոքր է, քան բջջի կատարողականի շեղումը ջերմաստիճանի հետ:
SOC-ի գնահատման լավագույն մոտեցումը տեխնիկայի համակցությունն է, ինչպիսիք են կայուն առանց բեռի լարումները, բջջային լարումները փոխհատուցվող IXR-ով, կուլոմետրիկ հաշվարկները և պարամետրերի ջերմաստիճանի փոխհատուցումը: Օրինակ, երկարաժամկետ ինտեգրման սխալները կարող են անտեսվել՝ գնահատելով SOC-ը առանց բեռի կամ ցածր բեռնվածության մարտկոցի լարման համար:
Հրապարակման ժամանակը՝ օգ-09-2022