Baterien edukieraren faktoreak eta neurtzeko metodoak

Egilea: Iflowpower - Zentral elektriko eramangarrien hornitzailea

Telefono mugikorra atera ondoren, bateria kargagarria eta hari lotutako potentzia-adierazpena gure informazioaren gizartearen osagai bihurtu dira. Guretzat, azken 100 urteotan erabilera garrantzitsua izan duen automobilgintzako erregaiaren adierazlea bezain garrantzitsuak dira. Desberdintasun bakarra da gidariak ezin duela erregaiaren argibide okerrak jasan, telefono mugikorren erabiltzaileek zehaztasun handia lortu nahi duten bitartean.

Bereizmen handiko potentzia-adierazlea. Arazo tekniko asko konpondu ondoren, 1997ko litio-ioizko bateria ekoizten hasi zen arte. Energia-dentsitate handiena (bolumen-dentsitatea eta pisu-dentsitatea) horni daitekeenez, asko erabiltzen dira hainbat sistematan, telefono mugikorretik hasi eta ibilgailu elektrikoetaraino.

Litio-ioizko pilek botereari eragiten dioten ezaugarri nagusi batzuk dituzte, bateria-paketeak hainbat segurtasun-mekanismo izan behar ditu bateriaren gainkarga, deskarga sakona edo alderantzizko konexioa saihesteko. Litio-elementua oso aktiboa denez, leherketa-arriskua dago, beraz, litio-ioiaren bateria ez da tenperatura altuko ingurunean jasan. Litio ioi bateriaren anodoa karburoz osatuta dago, eta katodoa metal oxidoz osatuta dago eta litioa sarearen hondatzeko metodo txikienean gehitzen zaio.

Prozesu honi inplantazioa deitzen zaio. Metal litioak erreakzio handia izango du urarekin, beraz, litio-ioizko bateriak litio gatz organiko ez-likido bat erabiltzen du elektrolito gisa. Litio ioi bateria kargatzean, litio atomoa anodora igortzen da elektrolitoz elektrolitoz.

Bateriaren edukiera bateria da parametro garrantzitsuena (tentsioa izan ezik) ahalmena da, unitatea mAh (MAH) da, bere esanahia bateriak ematen duen gehieneko potentzia da. Fabrikatzailearen esanahiaren ahalmena bateriaren balioa deskarga-baldintza zehatzetan da, baina bateria esportatu ondoren bateria aldatuko da. Bateriaren edukiera bateriaren tenperaturarekin lotuta dago (Irudia.

1), eta goiko kurbak korronte konstanteko presio konstantearen prozesua erakusten du tenperatura desberdinetan tenperatura desberdinetan. Kurbatik ikus daitekeenez, bateria % 20arekin kargatu daiteke tenperatura altuagoetan -20 ºC-tan kargatzeko datuekin alderatuta. 1. irudiaren azpian dauden bi kurbek adierazten dute tenperaturak gehiago eragiten duela tenperaturak, eta kurba hauek bateria oso bat erakusten dute geratzen den elektrizitatea deskargatzeko bi deskarga-korronte ezberdinetan, bi hauetatik Kurba ikus daiteke bateriaren hondar-ahalmena deskarga-korrontearekin erlazionatuta dagoela.

Tenperatura eta deskarga-abiadura jakin batean, lor daitekeen litio-ioizko bateriaren ahalmena goiko kurbaren eta dagokion beheko kurbaren arteko aldea da. Hori dela eta, tenperatura baxua edo korronte handia deskargatzen denean, litio ioi bateriaren ahalmena asko murriztuko da. Tenperatura baxuetan edo korronte deskarga handian, geratzen den bateria handia da, eta tenperatura berean korronte txikiagoan deskarga daiteke.

Elektrolitoan nahastutako ezpurutasunak direla eta, bateriaren barruan nahi ez den erreakzio kimiko bat gertatzen da, eta ondorioz elektrizitatea galtzen da. Giro-tenperaturan ohiko bateria motaren autodeskarga-erlazio tipikoa 1. taulan ageri da. Erreakzio kimikoaren abiadura tenperaturak eragiten du, beraz, autodeskarga tenperaturarekin lotuta dago.

Baterien mota ezberdinei dagokienez, ihes-korrontea kontsumitzen duen erresistentzia paralelo batekin modelatu daiteke autodeskarga. Bateriaren edukiera murrizten da karga eta deskarga-kopuru berriarekin, hau da, lan-bizitzaren arabera kuantifikatzen dena, hau da, bateria bat bere gaitasunaren %80ko hasierako ahalmenaren %80ra jaitsi baino lehen, deskargatu baino lehen. Litio-ioizko bateria tipikoek 300 ~ 500 karga / deskargako bizitza dute.

Litio-ioizko bateriaren iraupena ere denborak eragiten du, fabrikaren ondoren bere ahalmena pixkanaka murrizten hasten den ala ez kontuan hartu gabe. 25 °C-tan, efektu honek guztiz betetako bateria batek urtean % 20 galtzea eragin dezake; %35eko galera 40 °C-tan. Guztiz kargatuta ez dagoen bateriari buruz, zahartze prozesu hau motelagoa da: 25 º C, hondarreko %40ko bateria urtero elektrizitate kopuruaren %4 inguru galtzen da.

Bateriaren datuen eskuliburuak baldintza jakin batzuetan deskarga-karaktere-kurba zehazten du, eta horietako bat bateriaren tentsioari eragiten dio karga-korrontea da. Hala ere, karga-korrontea ezin da iturriko erresistentzia sinple baten bidez modelatu, erresistentzia beste parametro batzuen araberakoa baita, hala nola bateriaren zahartzea eta elektrizitate-maila. Jatorrizko bateriarekin alderatuta, litio-ioizko bateria kargagarriak deskarga-kurba oso laua erakusten du.

Sistemaren garatzaileek ezaugarri hau nahiago dute, bateriak ematen duen tentsioa nabarmen aldatu gabe dagoelako. Hala ere, bateriaren deskargarekin, bateriaren tentsioa ia geratzen den potentziarekin lotzen da. Sinplea ez da "lasterbide" berdina bateriaren potentzia erabilgarri zehazteko, lehen detekzio-metodo sinple bat eskatzen du, detekzio-zirkuituak energia-kontsumoaren arrastoa bakarrik kontsumitzen du, erabiltzaileari elektrizitate-maila bateriaren tentsiotik (ideala) kalkulatzeko aukera emanez.

Hala ere, tentsioaren eta elektrizitatearen arteko erlazio argirik ez dagoenez, bateria-tentsioen hornidura detektatzeko emaitzak fidagarriak izan daitezke. Gainera, bateriaren tentsioa tenperaturaren eta askapen dinamikoaren efektuaren menpe dago (azken tentsioa apur bat moteltzen du) karga-korrontea jaisten denean. Hori dela eta, tentsioa hautemateko metodo sinplea zaila da potentzia kontrolatzeko zehaztasuna% 25 baino handiagoa dela ziurtatzea.

Potentziaren maila erlatiboa karga-egoera (SOC) deitzen zaio sarritan, gainerako potentziaren eta bateriaren edukieraren arteko erlazioari egiten dio erreferentzia. Parametro honen zehaztapena sarrera-fluxua kontrolatzea da, karga-kopuruaren jarioa - "coulombometer" deritzon metodoa. Benetako coulombioa bateriatik ateratzen eta irteten den korrontea metatuz lortzen da.

Korrontea bereizmen handiko ADC batekin neurtzen denean, erresistentzia txiki bat erabili ohi da seriean erresistentzia txiki batekin eta bateria anodo batekin. Bateriaren SOC eta goian aipatutako parametro batzuen arteko funtzio erlazioa denez, bateriaren edukiera dagokion esperientziaren arabera zehaztu behar da. Gaur egun ez dago analisi-eredu zehatzik (zehaztasun nahikoarekin) funtzionamendu-baldintza zehatzen ahalmena kalkulatzeko (adibidez, tenperatura, karga, korrontea, etab.

). Eredu teorikoa baldintzak zehazteko bakarrik da egokia, karga-maila erlatiboak lortzeko, eredu hauek baldintza zehatzetarako eta kalibrazio orokorrerako erabiltzen dira. Potentzia neurtzeko zehaztasun nahiko altua lortzeko, ereduaren parametroak etengabe kalibratu behar dira - potentzia "ikaskuntza" deritzon modua erabiliz, coulombi-rekin, metodo honek potentzia neurtzeko zehaztasuna ehuneko hainbat puntutan egin dezake.

Neurketa elektrikoaren metodoa Mota, konfigurazio eta aplikazio ezberdinetako bateria kargagarriei buruz, zirkuitu integratu modernoek beren SOC zehaztu dezakete. Elikatze-hornidura txiki bat kontsumitu arren (60mA kontsumo modua, lo moduaren kontsumoa 1mA da), txip hauek zehaztasun handiagoa lor dezakete oraindik. Kantimetro elektrikoaren txipa hiru motatan banatzen da (2. taula), litio ioizko bateria aplikazio gehienetarako hobetsitako aukera delako, litio ioi eta litio polimerozko bateria baten potentzia neurtzeko zirkuitua adierazten duena.

Coulombau, bateria monitore bezala ere ezaguna, neurtzeko, zenbatzeko eta bateriaren parametroetarako bihurketa, elektrizitatea, tenperatura, tentsioa, karga-zenbakia, etab. Coulombiak ezin ditu aldagaiak neurtu, ez adimenik. Txip mota honetako DS2762-k 25MΩ-ko zehaztasun handiko erresistentzia puztuak ditu, tenperatura, bateriaren tentsioa eta korrontea ere kontrola ditzake, 1-Wire busaren bidez komunikatuta, bateria paketeari edo bateria paketean edo ostalari sisteman dagoen mikrokontrolagailuari datu guztiak irakurtzeko aukera emanez.

Kostu baxuko sistema malgu bat osa dezakezu, baina ezagutza esanguratsu bat ulertu behar duzu eta garapen-lanak, softwareak, ereduak eta IC saltzaileek hornitutako zenbait garapen-kostuak murriztu ditzakete. Beste metodo bat potentzia-neurgailua erabiltzea da quaguity kalkulatzeko, eta horrek elektrizitatearen neurketak egin ditzake ikasteko algoritmoekin eta beharrezko neurketa guztiekin. Bateria adimendunek normalean potentzia-neurgailuak erabiltzen dituzte monitorizazio automatikoa egiteko, potentzia-neurgailu integratuak erabiltzeko beharrezkoa den garapen-lan gutxiago erabiliz, produktuen zerrendako denbora laburtzen laguntzen dute.

DS2780 guztiz integratutako potentzia-neurgailu bat da, ostalariari SOC-a 1-Wire busaren bidez irakurtzeko aukera ematen diona, eta litio ioizko bateriarako beharrezko segurtasun babes-zirkuitua hornitzen du. Beste aukera bat potentzia-neurgailu programagarri bat erabiltzea da, mikrokontrolagailu bat barne, malgutasun handia eman dezakeena. Adibidez, MAX1781, RISC core, E2PROM eta RAM barne integrazioa.

Garatzaileek bateriaren modelizazioa, potentzia-neurgailuaren programazioa eta beharrezko neurketak lor ditzakete. SOC adierazle sinple eta zehatza barneko LED unitatearen bidez inplementa daiteke. Ondorioa Elkarrekin erlazionatutako hainbat parametrok eraginda, bateria kargagarrien elektrizitatearen neurketa lan konplexua bihurtzen da.

Neurketa sinpleak ezin ditu emaitza zehatzak eman, garrantzirik gabeko aplikazio batzuetan soilik aplikagarria. Prest egindako kontagailu elektrikoa erabiliz, elektrizitate neurketa fidagarria eta doitasun handikoa lor daiteke.