Ang teorya ng Lithium charge at discharge at ang disenyo ng paraan ng pagkalkula ng kuryente
2. Panimula sa metro ng baterya
2.1 Function na pagpapakilala ng metro ng kuryente
Ang pamamahala ng baterya ay maaaring ituring bilang bahagi ng pamamahala ng kuryente.Sa pamamahala ng baterya, ang metro ng kuryente ay may pananagutan sa pagtatantya ng kapasidad ng baterya.Ang pangunahing function nito ay subaybayan ang boltahe, charge/discharge current at temperatura ng baterya, at tantyahin ang estado ng charge (SOC) at ang full charge capacity (FCC) ng baterya.Mayroong dalawang tipikal na paraan upang tantiyahin ang estado ng singil ng baterya: open-circuit voltage method (OCV) at coulometric method.Ang iba pang paraan ay ang dynamic na boltahe algorithm na idinisenyo ng RICHTEK.
2.2 Paraan ng boltahe ng bukas na circuit
Madaling mapagtanto ang metro ng kuryente gamit ang open-circuit na paraan ng boltahe, na maaaring makuha sa pamamagitan ng pagsuri sa kaukulang estado ng singil ng open-circuit na boltahe.Ang boltahe ng bukas na circuit ay ipinapalagay na ang boltahe ng terminal ng baterya kapag ang baterya ay nagpapahinga nang higit sa 30 minuto.
Ang curve ng boltahe ng baterya ay mag-iiba sa iba't ibang pagkarga, temperatura at pagtanda ng baterya.Samakatuwid, ang isang nakapirming open-circuit voltmeter ay hindi maaaring ganap na kumakatawan sa estado ng singil;Hindi matantya ang estado ng singil sa pamamagitan ng pagtingin sa talahanayan nang mag-isa.Sa madaling salita, kung ang estado ng pagsingil ay tinatantya lamang sa pamamagitan ng pagtingin sa talahanayan, magiging malaki ang error.
Ang figure sa ibaba ay nagpapakita na ang state of charge (SOC) ng parehong boltahe ng baterya ay ibang-iba sa pamamagitan ng open-circuit na paraan ng boltahe sa ilalim ng pagcha-charge at pagdiskarga.
Figure 5. Boltahe ng baterya sa ilalim ng mga kondisyon ng pag-charge at pagdiskarga
Makikita mula sa figure sa ibaba na ang estado ng singil ay lubhang nag-iiba sa ilalim ng iba't ibang mga pagkarga sa panahon ng paglabas.Kaya karaniwang, ang open-circuit na paraan ng boltahe ay angkop lamang para sa mga system na nangangailangan ng mababang katumpakan ng estado ng singil, tulad ng mga kotse na gumagamit ng mga lead-acid na baterya o hindi naaabala na mga power supply.
Figure 6. Boltahe ng baterya sa ilalim ng iba't ibang mga pagkarga habang naglalabas
2.3 Coulometric na pamamaraan
Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng coulometry ay ang pagkonekta ng isang detection resistor sa charging/discharging path ng baterya.Sinusukat ng ADC ang boltahe sa resistensya ng pagtuklas at kino-convert ito sa kasalukuyang halaga ng baterya na sinisingil o dini-discharge.Maaaring isama ng real-time counter (RTC) ang kasalukuyang halaga sa oras upang malaman kung ilang coulomb ang dumadaloy.
Figure 7. Basic working mode ng coulomb measurement method
Ang pamamaraang Coulometric ay maaaring tumpak na kalkulahin ang real-time na estado ng pagsingil habang nagcha-charge o naglalabas.Gamit ang charge coulomb counter at discharge coulomb counter, maaari nitong kalkulahin ang natitirang electric capacity (RM) at ang full charge capacity (FCC).Kasabay nito, ang natitirang kapasidad ng pagsingil (RM) at ang buong kapasidad ng pagsingil (FCC) ay maaari ding gamitin upang kalkulahin ang estado ng pagsingil (SOC=RM/FCC).Bilang karagdagan, maaari din nitong tantyahin ang natitirang oras, tulad ng power exhaustion (TTE) at power fullness (TTF).
Figure 8. Formula ng pagkalkula ng paraan ng coulomb
Mayroong dalawang pangunahing mga kadahilanan na nagiging sanhi ng paglihis ng katumpakan ng coulomb metrology.Ang una ay ang akumulasyon ng offset error sa kasalukuyang sensing at pagsukat ng ADC.Kahit na ang error sa pagsukat ay medyo maliit sa kasalukuyang teknolohiya, kung walang mahusay na paraan upang maalis ito, ang error ay tataas sa paglipas ng panahon.Ang figure sa ibaba ay nagpapakita na sa praktikal na aplikasyon, kung walang pagwawasto sa tagal ng oras, ang naipon na error ay walang limitasyon.
Figure 9. Cumulative error ng coulomb method
Upang maalis ang naipon na error, mayroong tatlong posibleng mga oras ng oras sa normal na operasyon ng baterya: end of charge (EOC), end of discharge (EOD) at rest (Relax).Ang baterya ay ganap na naka-charge at ang state of charge (SOC) ay dapat na 100% kapag naabot ang kondisyon ng pagtatapos ng pag-charge.Ang kondisyon ng pagtatapos ng paglabas ay nangangahulugan na ang baterya ay ganap na na-discharge at ang estado ng pagsingil (SOC) ay dapat na 0%;Maaari itong maging isang ganap na halaga ng boltahe o pagbabago sa pagkarga.Kapag naabot ang rest state, ang baterya ay hindi na-charge o na-discharge, at nananatili ito sa ganitong estado sa loob ng mahabang panahon.Kung gusto ng user na gamitin ang natitirang estado ng baterya para itama ang error ng coulometric method, dapat siyang gumamit ng open-circuit voltmeter sa oras na ito.Ang figure sa ibaba ay nagpapakita na ang estado ng error sa pagsingil sa ilalim ng mga kundisyon sa itaas ay maaaring itama.
Figure 10. Mga kondisyon para sa pag-aalis ng pinagsama-samang error ng coulometric na pamamaraan
Ang pangalawang pangunahing kadahilanan na nagiging sanhi ng paglihis ng katumpakan ng pamamaraan ng pagsukat ng coulomb ay ang error sa full charge capacity (FCC), na siyang pagkakaiba sa pagitan ng kapasidad ng disenyo ng baterya at ng tunay na kapasidad ng full charge ng baterya.Ang full charge capacity (FCC) ay maaapektuhan ng temperatura, pagtanda, pagkarga at iba pang salik.Samakatuwid, ang re-learning at compensation method ng fully charged capacity ay napakahalaga para sa coulometric method.Ang figure sa ibaba ay nagpapakita ng takbo ng SOC error kapag ang buong kapasidad ng pagsingil ay na-overestimated at minamaliit.
Figure 11. Error trend kapag ang full charge capacity ay overestimated at underestimated
Oras ng post: Peb-15-2023