Liitiumaku laetuse oleku (SOC) hindamine on tehniliselt keeruline, eriti rakendustes, kus aku pole täielikult laetud või täielikult tühjenenud.Sellised rakendused on hübriidelektrisõidukid (HEV).Väljakutse tuleneb liitiumakude väga lamedast pingelahenduse omadustest.Pinge peaaegu ei muutu 70% SOC-lt 20% SOC-le.Tegelikult on temperatuurimuutustest tingitud pinge kõikumine sarnane tühjenemisest tingitud pinge kõikumisega, nii et kui SOC tuletada pingest, tuleb elemendi temperatuur kompenseerida.
Teine väljakutse on see, et aku mahu määrab kõige väiksema võimsusega elemendi võimsus, seega ei tohiks SOC-i hinnata mitte elemendi klemmipinge, vaid kõige nõrgema elemendi klemmipinge järgi.See kõik kõlab natuke liiga raskelt.Miks me siis lihtsalt ei hoia kogu rakku voolava voolu kogust ja tasakaalustame seda väljavoolava vooluga?Seda nimetatakse kulomeetriliseks loendamiseks ja see kõlab piisavalt lihtsalt, kuid selle meetodiga on palju raskusi.
Patareidei ole täiuslikud akud.Nad ei tagasta kunagi seda, mida sa neisse panid.Laadimise ajal esineb lekkevool, mis sõltub temperatuurist, laadimiskiirusest, laadimisastmest ja vananemisest.
Aku mahutavus varieerub ka tühjenemiskiirusega mittelineaarselt.Mida kiirem tühjenemine, seda väiksem on võimsus.Alates 0,5C tühjenemisest kuni 5C tühjenemiseni võib vähenemine olla kuni 15%.
Akudel on kõrgematel temperatuuridel oluliselt suurem lekkevool.Aku sisemised elemendid võivad kuumeneda välistest elementidest, mistõttu elementide leke läbi aku on ebavõrdne.
Mahutavus on ka temperatuuri funktsioon.Mõned liitiumi kemikaalid on mõjutatud rohkem kui teised.
Selle ebavõrdsuse kompenseerimiseks kasutatakse aku sees elementide tasakaalustamist.See täiendav lekkevool ei ole väljaspool akut mõõdetav.
Aku mahutavus väheneb pidevalt elemendi eluea jooksul ja aja jooksul.
Igasugune praeguse mõõtmise väike nihe integreeritakse ja aja jooksul võib see muutuda suureks arvuks, mis mõjutab tõsiselt SOC-i täpsust.
Kõik ülaltoodud asjaolud põhjustavad aja jooksul täpsuse triivi, kui regulaarset kalibreerimist ei teostata, kuid see on võimalik ainult siis, kui aku on peaaegu tühi või peaaegu täis.HEV-rakendustes on kõige parem hoida akut umbes 50% laetuna, seega on üks võimalik viis mõõtmistäpsust usaldusväärselt korrigeerida aku perioodiline täislaadimine.Puhtad elektrisõidukid laaditakse regulaarselt täis või peaaegu täis, nii et kulomeetrilistel loendustel põhinev mõõtmine võib olla väga täpne, eriti kui kompenseeritakse muud akuprobleemid.
Kulomeetrilise loenduse hea täpsuse võti on hea voolu tuvastamine laias dünaamilises vahemikus.
Traditsiooniline voolu mõõtmise meetod on meie jaoks šunt, kuid suuremate (250A+) voolude korral langevad need meetodid alla.Elektritarbimise tõttu peab šunt olema madala takistusega.Madala takistusega šundid ei sobi madalate (50mA) voolude mõõtmiseks.See tõstatab kohe kõige olulisema küsimuse: millised on mõõdetavad minimaalsed ja maksimaalsed voolud?Seda nimetatakse dünaamiliseks ulatuseks.
Eeldades, et aku mahutavus on 100 Ah, on vastuvõetava integreerimisvea ligikaudne hinnang.
4-amprine viga tekitab 100% vigadest päevas või 0,4A viga 10% vigadest päevas.
4/7A viga tekitab 100% vigadest nädala jooksul või 60mA viga 10% vigadest nädala jooksul.
4/28A viga tekitab 100% vea kuu jooksul või 15mA viga 10% vea kuus, mis on ilmselt parim mõõtmine, mida saab oodata ilma laadimise või peaaegu täieliku tühjenemise tõttu uuesti kalibreerimata.
Nüüd vaatame šunti, mis mõõdab voolu.250A puhul on 1-oomine šunt kõrgel küljel ja toodab 62,5 W.Kuid 15 mA juures toodab see ainult 15 mikrovolti, mis kaob taustamüra tõttu.Dünaamiline vahemik on 250A/15mA = 17 000:1.Kui 14-bitine A/D-muundur suudab tõesti signaali "näha" müras, nihkes ja triivides, siis on vaja 14-bitist A/D-muundurit.Oluliseks nihke põhjuseks on termopaari tekitatud pinge ja maandusahela nihe.
Põhimõtteliselt pole andurit, mis suudaks selles dünaamilises vahemikus voolu mõõta.Suure vooluandureid on vaja suuremate voolude mõõtmiseks veojõu- ja laadimisnäidetest, samas kui madalvooluandureid on vaja näiteks tarvikute ja mis tahes nullvoolu oleku mõõtmiseks.Kuna nõrkvooluandur "näeb" ka kõrget voolu, ei saa need seda kahjustada ega rikkuda, välja arvatud küllastus.See arvutab kohe šundivoolu.
Lahendus
Väga sobiv andurite perekond on avatud ahelaga Halli efekti vooluandurid.Neid seadmeid ei kahjusta suured voolud ja Raztec on välja töötanud andurite vahemiku, mis suudab tegelikult mõõta milliamprite vahemikku ühe juhtme kaudu.100 mV/AT ülekandefunktsioon on praktiline, nii et 15 mA vool annab kasutatava 1,5 mV.kasutades parimat saadaolevat südamiku materjali, on võimalik saavutada ka väga väike remanents ühe milliampri vahemikus.100 mV/AT juures esineb küllastus üle 25 A.Väiksem programmeerimisvõimendus võimaldab loomulikult suuremaid voolusid.
Suurt voolu mõõdetakse tavaliste suure vooluandurite abil.Ühelt andurilt teisele ümberlülitumine nõuab lihtsat loogikat.
Razteci uus südamikuta andurite sari on suurepärane valik suure vooluga andurite jaoks.Need seadmed pakuvad suurepärast lineaarsust, stabiilsust ja nullhüstereesi.Neid on lihtne kohandada mitmesuguste mehaaniliste konfiguratsioonide ja vooluvahemikega.Need seadmed on praktilised tänu suurepärase jõudlusega uue põlvkonna magnetväljaandurite kasutamisele.
Mõlemad anduritüübid on endiselt kasulikud signaali-müra suhete haldamiseks vajaliku väga suure dünaamilise vooluvahemikuga.
Äärmuslik täpsus oleks aga üleliigne, kuna aku ise ei ole täpne kulonide loendur.5% viga laadimise ja tühjenemise vahel on tüüpiline akudele, kus esineb täiendavaid vastuolusid.Seda silmas pidades saab kasutada suhteliselt lihtsat tehnikat, mis kasutab aku põhimudelit.Mudel võib sisaldada tühikäiguklemmide pinget ja võimsust, laadimispinget ja võimsust, tühjenemis- ja laadimistakistusi, mida saab muuta võimsuse ja laadimis-/tühjenemistsüklitega.Ammendumise ja taastumise pinge ajakonstantide arvestamiseks tuleb kehtestada sobivad mõõdetud pinge ajakonstandid.
Kvaliteetsete liitiumakude oluline eelis on see, et suure tühjenemise korral kaotavad nad väga vähe võimsust.See asjaolu lihtsustab arvutusi.Neil on ka väga madal lekkevool.Süsteemi leke võib olla suurem.
See meetod võimaldab pärast sobivate parameetrite määramist hinnata laetuse olekut mõne protsendipunkti piires tegelikust järelejäänud võimsusest, ilma et oleks vaja kulonide loendamist.Aku muutub kulonide loenduriks.
Veaallikad praeguses anduris
Nagu ülalpool mainitud, on nihkeviga kulonomeetrilise loenduse jaoks kriitiline ja SOC-monitoris tuleks ette näha anduri nihke kalibreerimine nulli voolu nulli tingimustes.Tavaliselt on see võimalik ainult tehase paigaldamise ajal.Siiski võivad eksisteerida süsteemid, mis määravad nullvoolu ja võimaldavad seetõttu nihke automaatset ümberkalibreerimist.See on ideaalne olukord, kuna triiviga on võimalik toime tulla.
Kahjuks tekitavad kõik anduritehnoloogiad termilise nihke triivi ja vooluandurid pole erand.Nüüd näeme, et see on kriitiline omadus.Kasutades Razteci kvaliteetseid komponente ja hoolikat disaini, oleme välja töötanud rea termiliselt stabiilseid vooluandureid, mille triivivahemik on <0,25 mA/K.20K temperatuurimuutuse korral võib see tekitada maksimaalse vea 5mA.
Teine levinud veaallikas magnetahelaga vooluandurite puhul on jääkmagnetismist põhjustatud hüstereesiviga.Sageli on see kuni 400mA, mistõttu sellised andurid ei sobi aku jälgimiseks.Valides parima magnetmaterjali, on Raztec vähendanud selle kvaliteedi 20 mA-ni ja see viga on aja jooksul tegelikult vähenenud.Kui vaja on vähem viga, on demagnetiseerimine võimalik, kuid see lisab märkimisväärselt keerukust.
Väiksem viga on ülekandefunktsiooni kalibreerimise triiv temperatuuriga, kuid massiandurite puhul on see efekt palju väiksem kui raku jõudluse triiv temperatuuriga.
Parim lähenemine SOC-i hindamiseks on kasutada selliste tehnikate kombinatsiooni nagu stabiilsed tühivoolupinged, IXR-iga kompenseeritud elemendi pinged, kulomeetrilised loendused ja parameetrite temperatuuri kompenseerimine.Näiteks saab pikaajalisi integreerimisvigu ignoreerida, hinnates SOC-i tühi- või madala koormusega aku pingete jaoks.
Postitusaeg: august 09-2022