SOC-laskentamenetelmät

Mikä on SOC?

Akun lataustila (SOC) on käytettävissä olevan latauksen suhde kokonaislatauskapasiteettiin, yleensä ilmaistuna prosentteina. SOC:n tarkka laskeminen on ratkaisevan tärkeää aAkunhallintajärjestelmä (BMS)koska se auttaa määrittämään jäljellä olevan energian, hallitsemaan akun käyttöä jaohjata lataus- ja purkuprosessejapidentää näin akun käyttöikää.

Kaksi pääasiallista SOC:n laskemiseen käytettyä menetelmää ovat virran integrointimenetelmä ja avoimen piirin jännitemenetelmä. Molemmilla on hyvät ja huonot puolensa, ja jokainen sisältää tiettyjä virheitä. Siksi käytännön sovelluksissa näitä menetelmiä yhdistetään usein tarkkuuden parantamiseksi.

 

1. Nykyinen integrointimenetelmä

Virran integrointimenetelmä laskee SOC:n integroimalla lataus- ja purkausvirrat. Sen etuna on sen yksinkertaisuus, joka ei vaadi kalibrointia. Vaiheet ovat seuraavat:

1. Tallenna SOC latauksen tai purkamisen alussa.
2. Mittaa virta latauksen ja purkamisen aikana.
3. Integroi virta löytääksesi vastuun muutoksen.
4. Laske nykyinen SOC käyttämällä alkuperäistä SOC:tä ja latauksen muutosta.

Kaava on:

SOC=alkuperäinen SOC+Q∫(I⋅dt)​

jossaI on virta, Q on akun kapasiteetti ja dt on aikaväli.

On tärkeää huomata, että sisäisen vastuksen ja muiden tekijöiden vuoksi nykyisessä integrointimenetelmässä on virheaste. Lisäksi se vaatii pidempiä lataus- ja purkujaksoja saadakseen tarkemmat tulokset.

 

2. Open-Circuit Voltage Method

Open-circuit voltage (OCV) -menetelmä laskee SOC:n mittaamalla akun jännitteen, kun kuormaa ei ole. Sen yksinkertaisuus on sen tärkein etu, koska se ei vaadi virtamittausta. Vaiheet ovat:

1. Määritä SOC:n ja OCV:n välinen suhde akkumallin ja valmistajan tietojen perusteella.
2. Mittaa akun OCV.
3. Laske SOC käyttämällä SOC-OCV-suhdetta.

Huomaa, että SOC-OCV-käyrä muuttuu akun käytön ja käyttöiän mukaan, mikä vaatii säännöllistä kalibrointia tarkkuuden ylläpitämiseksi. Myös sisäinen vastus vaikuttaa tähän menetelmään, ja virheet ovat merkittävämpiä korkeilla purkaustiloilla.

 

3. Nykyisten integrointi- ja OCV-menetelmien yhdistäminen

Tarkkuuden parantamiseksi nykyiset integrointi- ja OCV-menetelmät yhdistetään usein. Tämän lähestymistavan vaiheet ovat:

1. Käytä nykyistä integrointimenetelmää latauksen ja purkamisen seuraamiseen, jolloin saadaan SOC1.
2. Mittaa OCV ja käytä SOC-OCV-suhdetta SOC2:n laskemiseen.
3. Yhdistä SOC1 ja SOC2 saadaksesi lopullinen SOC.

Kaava on:

SOC=k1⋅SOC1+k2⋅SOC2

jossak1 ja k2 ovat painokertoimia, jotka summautuvat 1:een. Kertoimien valinta riippuu akun käytöstä, testausajasta ja tarkkuudesta. Tyypillisesti k1 on suurempi pidempiä lataus-/purkaustestejä varten, ja k2 on suurempi tarkempia OCV-mittauksia varten.

Kalibrointia ja korjausta tarvitaan menetelmien yhdistämisen tarkkuuden varmistamiseksi, sillä myös sisäinen vastus ja lämpötila vaikuttavat tuloksiin.

 

Johtopäätös

Nykyinen integrointimenetelmä ja OCV-menetelmä ovat SOC-laskennan ensisijaiset tekniikat, joista jokaisella on omat hyvät ja huonot puolensa. Molempien menetelmien yhdistäminen voi parantaa tarkkuutta ja luotettavuutta. Kalibrointi ja korjaus ovat kuitenkin välttämättömiä tarkan SOC-määrityksen kannalta.