Литий батарейканын зарядынын абалын (SOC) баалоо техникалык жактан кыйын, айрыкча батарея толук заряддалбаган же кубаты бүтпөгөн колдонмолордо. Мындай колдонмолор гибриддик электр унаалар (HEVs) болуп саналат. Кыйынчылык литий батарейкаларынын өтө жалпак чыңалуу разрядынын өзгөчөлүктөрүнөн келип чыгат. Чыңалуу 70% SOCтен 20% SOCге дээрлик өзгөрбөйт. Чынында, температуранын өзгөрүшүнө байланыштуу чыңалуунун өзгөрүшү разряддан улам чыңалуунун өзгөрүшүнө окшош, ошондуктан SOC чыңалуудан алынышы керек болсо, клетканын температурасы компенсацияланышы керек.
Дагы бир кыйынчылык - батарейканын сыйымдуулугу эң төмөнкү кубаттуулуктагы клетканын кубаттуулугу менен аныкталат, ошондуктан SOC клетканын терминалдык чыңалуусунун негизинде эмес, алсыз клетканын терминалдык чыңалуусунун негизинде бааланышы керек. Мунун баары бир аз өтө кыйын угулат. Анда эмне үчүн клетканын ичине агып жаткан токтун жалпы көлөмүн сактап, аны сыртка агып жаткан ток менен тең салмакта кармап турууга эмне үчүн болбосун? Бул кулонометриялык эсептөө катары белгилүү жана жетиштүү жөнөкөй угулат, бирок бул ыкма менен көптөгөн кыйынчылыктар бар.
Батареяларидеалдуу батареялар эмес. Алар эч качан сен аларга салган нерсени кайтарып бербейт. Заряддоо учурунда агып кетүү агымы бар, ал температурага, заряддын ылдамдыгына, заряддын абалына жана картаюуга жараша өзгөрөт.
Батареянын сыйымдуулугу да разряддын ылдамдыгына жараша сызыктуу эмес түрдө өзгөрөт. Канчалык тез разряд болсо, кубаттуулугу ошончолук төмөн болот. 0,5С разряддан 5С разрядга чейин кыскаруу 15% га чейин болушу мүмкүн.
Батареялар жогорку температурада бир кыйла жогору агып кетүү агымына ээ. Батареянын ички клеткалары тышкы клеткаларга караганда ысып иштеши мүмкүн, андыктан батарейка аркылуу клетканын агуусу бирдей эмес болот.
Сыйымдуулук да температуранын функциясы болуп саналат. Кээ бир литий химиялык заттар башкаларга караганда көбүрөөк таасир этет.
Бул теңсиздиктин ордун толтуруу үчүн, батареянын ичинде клетка балансы колдонулат. Бул кошумча агып кетүү агымы батареянын сыртында өлчөнө албайт.
Батареянын кубаттуулугу клетканын иштөө мөөнөтү жана убакыттын өтүшү менен тынымсыз төмөндөйт.
Учурдагы өлчөөдөгү кандайдыр бир кичинекей офсет интеграцияланат жана убакыттын өтүшү менен SOCтун тактыгына олуттуу таасирин тийгизип, көп санга айланып кетиши мүмкүн.
Үзгүлтүксүз калибрлөө жүргүзүлбөсө, жогоруда айтылгандардын баары убакыттын өтүшү менен тактыктын өзгөрүшүнө алып келет, бирок бул батареянын заряды дээрлик түгөнгөндө же толуп калганда гана мүмкүн. HEV тиркемелеринде батарейканы болжол менен 50% зарядда кармап туруу жакшы, ошондуктан өлчөө тактыгын ишенимдүү оңдоонун мүмкүн болгон жолдорунун бири - батареяны мезгил-мезгили менен толук заряддоо. Таза электр унаалары үзгүлтүксүз толук же дээрлик толук заряддалып турат, андыктан кулонометриялык эсептөөлөрдүн негизинде өлчөө абдан так болушу мүмкүн, айрыкча, башка батарея көйгөйлөрү компенсацияланса.
Кулометриялык эсептөөдө жакшы тактыктын ачкычы кеңири динамикалык диапазондо токту жакшы аныктоо болуп саналат.
Токту өлчөөнүн салттуу ыкмасы биз үчүн шунт болуп саналат, бирок бул ыкмалар жогорку (250А+) токтор тартылганда төмөндөйт. Электр энергиясын керектөөдөн улам, шунт аз каршылыкка ээ болушу керек. Төмөн каршылыктагы шунттар аз (50мА) токту өлчөө үчүн ылайыктуу эмес. Бул дароо эң маанилүү суроону туудурат: өлчөө үчүн минималдуу жана максималдуу токтор кандай? Бул динамикалык диапазон деп аталат.
Батареянын кубаттуулугун 100Ahr деп эсептесек, алгылыктуу интеграция катасынын болжолдуу баасы.
4 Амп катасы бир күндө 100% ката жаратат же 0,4А ката бир күндө 10% каталарды жаратат.
4/7А катасы бир жуманын ичинде 100% каталарды жаратат же 60мА ката бир жуманын ичинде 10% каталарды жаратат.
4/28А катасы бир айдын ичинде 100% катаны жаратат же 15мА катасы бир айда 10% катаны жаратат, бул, балким, кубаттоого же толук разрядка жакын калгандыктан кайра калибрлөөсүз күтүүгө мүмкүн болгон эң жакшы өлчөө.
Эми токту өлчөгөн шунтту карап көрөлү. 250A үчүн, 1м Ом шунт жогорку тарапта болот жана 62,5W чыгарат. Бирок, 15мАда ал 15 микроволтту гана чыгарат, ал фондо ызы-чуу менен жоголот. Динамикалык диапазон 250A/15mA = 17,000:1. Эгерде 14-биттик A/D конвертер сигналды ызы-чуу, офсеттик жана дрейфте чындап "көрө" алса, анда 14-биттик A/D конвертер талап кылынат. Оффсеттин маанилүү себеби болуп термопар тарабынан түзүлгөн чыңалуу жана жер циклинин офсети саналат.
Негизинен, бул динамикалык диапазондо токту өлчөй турган сенсор жок. Жогорку токтун сенсорлору тартылуу жана заряддоо мисалдарынан жогорку агымдарды өлчөө үчүн керектелет, ал эми төмөнкү учурдагы сенсорлор, мисалы, аксессуарлар жана нөлдүк учурдагы абалдагы токторду өлчөө үчүн керек. Төмөн токтун сенсору да жогорку токту "көрүп" тургандыктан, каныккандыкты эске албаганда, булар тарабынан бузулушу же бузулушу мүмкүн эмес. Бул дароо шунттук токту эсептейт.
Чечим
Сенсорлордун абдан ылайыктуу үй-бүлөсү ачык цикл Холл эффектиси учурдагы сенсорлор. Бул түзмөктөр жогорку агымдардан жабыркабайт жана Raztec бир өткөргүч аркылуу миллиампер диапазонундагы токту өлчөй турган сенсор диапазонун иштеп чыкты. 100mV/AT өткөрүү функциясы практикалык, ошондуктан 15mA ток колдонууга жарактуу 1,5mV чыгарат. мыкты жеткиликтүү негизги материалды колдонуу менен, бир миллиампер диапазонунда өтө төмөн калууга да жетишүүгө болот. 100mV/AT, каныккандык 25 Амперден жогору болот. Төмөнкү программалоо кирешеси, албетте, жогорку агымдарга мүмкүндүк берет.
Жогорку токтар кадимки жогорку ток сенсорлорунун жардамы менен өлчөнөт. Бир сенсордон экинчисине өтүү жөнөкөй логиканы талап кылат.
Raztecтин өзөксүз сенсорлордун жаңы диапазону жогорку токтун сенсорлору үчүн эң сонун тандоо. Бул аппараттар мыкты сызыктуулукту, туруктуулукту жана нөлдүк гистерезисти сунуштайт. Алар механикалык конфигурациялардын жана учурдагы диапазондордун кеңири спектрине оңой ыңгайлашат. Бул приборлор жаңы муундагы магнит талаасынын сенсорлорунун эң сонун иштеши менен практикалык түрдө жасалды.
Сенсордун эки түрү тең талап кылынган агымдардын өтө жогорку динамикалык диапазону менен сигналдын ызы-чуу катышын башкаруу үчүн пайдалуу бойдон калууда.
Бирок, өтө тактык ашыкча болмок, анткени батареянын өзү кулондук эсептегич эмес. Заряддоо менен разряддын ортосундагы 5% катасы, андан ары дал келбестиктер бар батареялар үчүн мүнөздүү. Муну эске алуу менен, батареянын негизги моделин колдонуу менен салыштырмалуу жөнөкөй ыкманы колдонсо болот. Модель кубаттуулукка каршы жүк жок терминалдын чыңалуусун, кубаттуулукка каршы заряддын чыңалуусун, разряддын жана заряддын каршылыктарын камтышы мүмкүн, аларды сыйымдуулук жана заряд/разряд циклдери менен өзгөртсө болот. Чыңалуунун азайышы жана калыбына келүү убакытынын константаларына ылайыктуу өлчөнгөн чыңалуу убакыт константалары түзүлүшү керек.
Сапаттуу литий батарейкалардын маанилүү артыкчылыгы - бул жогорку разрядда өтө аз кубаттуулукту жоготот. Бул факт эсептөөлөрдү жеңилдетет. Алар ошондой эле өтө төмөн агып чыгуу агымы бар. Системанын агып кетиши жогору болушу мүмкүн.
Бул ыкма кулондук эсепке муктаж болбостон, тиешелүү параметрлерди орноткондон кийин, иш жүзүндө калган кубаттуулуктун бир нече пайыздык пункттарында заряддын абалын баалоого мүмкүндүк берет. Батарея кулондук эсептегичке айланат.
Учурдагы сенсордогу ката булактары
Жогоруда айтылгандай, офсеттик ката кулонометриялык эсептөө үчүн өтө маанилүү жана SOC мониторунун ичинде нөл учурдагы шарттарда сенсордун жылышын нөлгө чейин калибрлөө үчүн кам көрүү керек. Бул, адатта, фабрика орнотуу учурунда гана мүмкүн болот. Бирок, нөлдүк токту аныктаган системалар болушу мүмкүн, демек, офсетти автоматтык түрдө кайра калибрлөө мүмкүнчүлүгүн берет. Бул идеалдуу жагдай, анткени дрейф жайгаштырылышы мүмкүн.
Тилекке каршы, бардык сенсор технологиялары термикалык офсеттик дрейфти жаратат жана учурдагы сенсорлор да четте калбайт. Бул критикалык сапат экенин азыр көрүп жатабыз. Raztec компаниясында сапаттуу компоненттерди жана кылдат дизайнды колдонуу менен биз дрейф диапазону <0,25мА/К болгон термикалык туруктуу ток сенсорлорун иштеп чыктык. 20K температуранын өзгөрүшү үчүн, бул 5mA максималдуу ката жаратышы мүмкүн.
Магниттик чынжырды камтыган ток датчиктериндеги катанын дагы бир жалпы булагы - бул реманенттик магнетизмден улам пайда болгон гистерезис катасы. Бул көбүнчө 400мАга чейин жетет, бул мындай сенсорлорду батареяны көзөмөлдөө үчүн жараксыз кылат. Эң жакшы магниттик материалды тандоо менен, Raztec бул сапатты 20мАга чейин азайтты жана бул ката убакыттын өтүшү менен кыскарды. Эгер ката азыраак талап кылынса, магнитсиздандыруу мүмкүн, бирок бир топ татаалдыкты кошот.
Кичирээк ката - бул которуу функциясын калибрлөөнүн температура менен дрейфи, бирок массалуу сенсорлор үчүн бул эффект клетканын иштөөсүнүн температурага карата дрейфине караганда бир топ азыраак.
SOC баалоонун эң жакшы ыкмасы – бул стабилдүү жүк жок чыңалуулар, IXR менен компенсацияланган клетканын чыңалуулары, кулонометриялык эсептөөлөр жана параметрлердин температуралык компенсациялары сыяктуу ыкмаларды колдонуу. Мисалы, узак мөөнөттүү интеграция каталары жүк жок же аз жүктөмдүү батарейканын чыңалуулары үчүн SOC баалоо аркылуу этибарга алынышы мүмкүн.
Посттун убактысы: 09-август-2022