Литий батареясын зарядтауды болжау әдістерін салыстыру (SOC) болжау әдісін салыстыру

Авторы: Iflowpower –Портативті электр станциясының жеткізушісі

Біріншіден, заряд күйі (SOC) зарядтың күйін білдіреді, бұл батареяның зарядталған күйін білдіреді. Электр, энергия және т.б. сияқты әртүрлі бұрыштардан SOC әр түрлі мағынаға ие.

АҚШ Жетілдірілген Батарея Федерациясының (USABC) SOC кеңінен қолданылды, атап айтқанда, қалған қуаттағы номиналды сыйымдылықтың қатынасы және белгілі бір разряд жылдамдығында бірдей шарттар. Сәйкес есептеу формуласы: qm, I тұрақты токқа сәйкес аккумулятор зарядсызданған кездегі максималды разрядтау сыйымдылығы; Q (in) T уақытында, батарея батареяның астындағы батареяны босатады. Екіншіден, литий-иондық батарея зарядының күйін болжау әдісі Литий-иондық аккумулятордың заряд күйі аккумуляторды басқару жүйесінің маңызды параметрлерінің бірі болып табылады, сонымен қатар бүкіл автомобиль мен аккумулятордың тепе-теңдік жұмысының заряды мен разрядын бақылау стратегиясының негізі болып табылады.

Алайда, литий-иондық аккумулятордың күрделілігіне байланысты оның жыртылған күйін тікелей өлшеу арқылы алуға болмайды, тек аккумулятордың белгілі бір сыртқы сипаттамаларына сәйкес, мысалы, батареяның ішкі кедергісі, ашық тізбектегі кернеу, температура, ағымдағы және т.б. қатысты параметрлерді, байланысты параметрлерді пайдалана отырып. Сипаттамалық қисық немесе есептеу формуласы заряд күйін болжау жұмысын аяқтау үшін.

Литий-ионды аккумулятордың заряд күйін бағалау сызықты емес. Қазіргі уақытта разрядтық эксперимент, ашық тізбектегі кернеу әдісі, қауіпсіздік нүктелері, Кальман сүзу әдісі, нейрондық желі әдісі және т.б. үшін қазіргі кезде кең таралған әдіс маңызды болып табылады. тұрақты ток кезінде, разряд шекті кернеуге жеткенде разрядтың мөлшерін есептеңіз.

Тұрақты ток мәнінің алдын ала өңдеу мәні және разряд қуатының мәні разрядталған кезде қолданылатын разряд уақыты. Зарядтау экспериментінің әдісі көбінесе зертханалық жағдайларда аккумулятордың зарядтау күйін бағалайды және көптеген аккумулятор өндірушілері аккумуляторды сынау үшін зарядсыздандыру әдісін пайдаланады. Оның маңызды артықшылығы - әдіс қарапайым және бағалау дәлдігі салыстырмалы түрде жоғары.

Кемшілігі де атап өтіледі: жүктеуге болмайды және өлшеу уақытының көп мөлшерін алу үшін және зарядсыздануды өлшеу кезінде батарея үзілуі керек, сондықтан батарея желіден тыс орналастырылады, сондықтан оны онлайн режимінде өлшеу мүмкін емес. Жүргізу кезінде электромобиль аккумуляторы жұмыс жағдайында жұмыс істеді және оның разряд тогы тұрақты емес, бұл әдіс қолданылмайды. Дегенмен, разрядтық эксперимент әдісін аккумулятордың күрделі жөндеуін және параметр моделін анықтауда қолдануға болады.

2 Ашық тізбектегі кернеу әдісі Батарея ұзақ уақыттан кейін салыстырмалы түрде тұрақты болады және ашық тізбектегі кернеу мен аккумулятордың зарядталған күйі арасындағы функционалдық байланыс та салыстырмалы түрде тұрақты. Егер сіз аккумулятордың заряд күйінің мәнін алғыңыз келсе, тек аккумулятордың екі жағындағы ашық тізбектегі кернеуді өлшеп, OCV-SOC қисығына қарсы сәйкес ақпаратты алуыңыз керек. Ашық тізбектегі кернеу әдісінің артықшылығы қарапайым жұмыс істейді, заряд күйінің мәнін алу үшін ашу кернеуінің мәнін басқару сипаттамасының қисық картасын өлшеңіз.

Дегенмен, көптеген кемшіліктер бар: Біріншіден, нақты мәндерді алу үшін ол батареяның кернеуін салыстырмалы түрде тұрақты күйге келтіруі керек, бірақ батареяның ұзақ уақыт тұруына жиі рұқсат етіледі, осылайша нақты уақыт режимінде бақылау жүзеге асырылады. талаптарын қанағаттандыру мүмкін емес. Электр көлігі ұзақ уақыт тұрақ. Батареяның зарядтау коэффициенті әртүрлі болған кезде, токтың ауытқуы батареяның ашылуының кернеуін өзгертетіндіктен, батарея жинағының ашық тізбегі кернеуі сәйкес келмейді, осылайша болжанған қалған қуат пен батареяның нақты қалған қуаты үлкен ауытқуға ие болады.

3 AmateThe Points Францияның интегралдық заңы жүйенің белгілі бір сыртқы ерекшеліктеріне, мысалы, ток, уақыт, температура компенсациясы және т.б. сәйкес уақыт пен токты біріктіру арқылы батареяның ішкі бөлігін пайдалануды қарастырмайды, кейде кейбір өтемақыларды қосады. коэффициенті батареяның заряд күйін бағалау үшін аккумулятордан шығатын қуаттың жалпы мөлшерін есептеу үшін есептеледі. Қазіргі уақытта жұмыс уақыты батареяларды басқару жүйелерінде кеңінен қолданылады.

Қауіпсіздік нүктелері әдісінің есептеу формуласы келесідей: Формула, SOC0 – аккумулятор зарядының күйінің бастапқы электрлік мәні; CE – аккумулятордың номиналды сыйымдылығы; i (t) – аккумулятордың T уақытындағы зарядтау және разряд тогы; Т – зарядтау және босату уақыты; η зарядтау және разряд коэффициенті болып табылады және ол әдетте зарядтау разрядының үлкейту және температураны түзету коэффициентіне негізделген зарядтау және разряд процесі кезінде батареяның ішіндегі батареяның қуаттың шығынын білдіретін Каллен тиімділік коэффициенті деп аталады. . Қауіпсіздік интегралдық заңының артықшылығы аккумулятордың өзінің шектеулері салыстырмалы түрде аз, есептеу әдісі қарапайым, сенімді және аккумулятордың заряд күйін нақты уақытта бағалауды жүзеге асыра алады. Кемшілігі - бақылауда қауіпсіздікті өлшеу әдісі анықталғандықтан, егер токтың жинау дәлдігі жоғары болмаса, берілген бастапқы заряд күйінде белгілі бір қателік бар, жүйенің жұмыс уақыты ұзарған кезде қате біртіндеп жинақталады. , осылайша заряд күйінің болжам нәтижесіне әсер етеді.

Ал қауіпсіздік нүктелері әдісі тек сыртқы сипаттамалар бойынша талданатындықтан, көп буында белгілі бір қателік бар. Оны қауіпсіздік нүктелері әдісінің есептеу формуласынан көруге болады және батареяның бастапқы қуаты есептеу нәтижелерінің дәлдігіне үлкен әсер етеді. Токты өлшеудің дәлдігін жақсарту үшін әдетте жоғары өнімді ток датчиктері өлшенеді, бірақ ол артады.

Осы мақсатта көптеген ғалымдар ашық тізбектегі кернеу әдісін қолданды, ал қолданбалы қауіпсіздік интегралдық әдісі екеуімен біріктірілген. Ашық тізбектегі кернеу әдісі аккумулятордың бастапқы заряд күйін бағалау үшін қолданылады, ал біріктірілген түзету әдісі нақты уақытта қолданылады және есептеу дәлдігін жақсарту үшін түзету коэффициенттерін қосады. 4 Кальман сүзу әдісі Кальман сүзу алгоритмі статистикалық бағалау категориясына жататын уақыттық домен күйінің кеңістік теориясының минималды эквивалентті бағасы, ал макросы бақылау сигналына шу әсерін азайту және жою болып табылады.

Өзегі ең жақсы. Жүйенің кірісі алғышарт негізіндегі күй айнымалылары үшін жарамды деп есептеледі. Бұл алгоритмнің негізгі принципі шу мен сигналдың жай-күй кеңістігінің моделін алгоритмдік модель ретінде, өлшенген кезде ағымдағы уақыттың байқалатын мәні мен алдыңғы уақыттың болжалды мәнін пайдалану және күй айнымалысының бағалауын жаңарту болып табылады. .

Карман сүзу алгоритмі литий-иондық аккумулятор зарядының маңызды күйін болжайды және алдын ала болжамның мәнін түзету үшін өлшенген кернеу мәнін пайдаланады. Кальман фильтрлеу әдісінің артықшылығы - компьютер нақты уақыт режимінде деректерді оперативті өңдеуге жарамды, қолдану ауқымы кең, сызықты емес жүйелер үшін қолдануға болады және көлік жүргізу кезінде электр көліктерінің заряд күйін болжауға жақсы әсер етеді. Кальман сүзу әдісінің кемшілігі батарея моделінің дәлдігі тәуелді болып табылады, алгоритм болжау нәтижелерінің дәлдігі мен дәлдігін жақсарту үшін сенімді батарея моделін құру.

Сонымен қатар, Калман фильтрлеу әдісінің алгоритмі күрделірек, сондықтан оның есептеу көлемі салыстырмалы түрде үлкен және оператордың өнімділігі жоғары. 5 Нейрондық желінің неврологиялық желісінің мақсаты - параллель құрылым және күшті оқу мүмкіндігі арқылы адамның интеллектінің мінез-құлқын имитациялау, деректер өрнектерін алу және сыртқы қоздырылған кезде сәйкес шығыс реакциясын бере алады және жақсы сызықтық емес картаны жасай алады. Нейрондық желі әдісінің принципі литий-иондық аккумулятордың күйіне қолданылады: жаттығу үлгісі ретінде сыртқы деректер, мысалы, сәйкес кернеулердің, токтардың үлкен саны және аккумулятордың заряд күйі деректері пайдаланылады. нейрондық желідегі ақпараттың бағыты.

Болжамды заряд күйі аккумулятордың заряд күйін болжау мәнін алу үшін жаңа деректерді енгізу арқылы жобалық талаптардың қателік диапазонына жеткенде таралу және қателерді беру қайталанатын оқыту мен өзгертудің кері таралуы. Нейрондық желі әдісінің артықшылығын әртүрлі батареялардың оң күйін бағалау үшін бағалауға болады. Ол кеңінен қолданылады.

Арнайы математикалық модельді құрмаңыз. Батареядағы күрделі химиялық өзгерістерді ескермеңіз, тек сәйкес үлгіні таңдаңыз және жақсырақ нейрондық желі үлгісін орнатыңыз, үлгі деректері неғұрлым көп болса, оны бағалау дәлдігі соғұрлым жоғары болады; батареяның зарядталған күйін кез келген уақытта анықтауға болады. Нейрондық желі әдісінің кемшілігі мынада: дәлдік, үлгі сыйымдылығы және деректер үлгілерінің үлгінің таралуы, үлгі сыйымдылығы және үлгіні тарату және оқыту әдістері батареяның батареясына қатты әсер етеді.

Үшіншіден, бірнеше маңызды литий-ионды батарея зарядтарының ағымдағы болжау әдісімен қарапайым кіріспе үшін осы мақаланы қорытындылау және олардың сәйкес артықшылықтары мен кемшіліктерін егжей-тегжейлі талдайды. Қазіргі уақытта интеграциялық әдіс әлі де ең көп қолданылатын оң күйді болжау әдісі болып табылады. Дегенмен, қауіпсіздік нүктесінің қауіпсіздік нүктелерінің шектеулеріне байланысты, ол көбінесе ашық тізбектегі кернеулер сияқты басқа әдістермен және литий-ионды батареяның бастапқы зарядын тексерудің басқа әдістерімен аяқталады.

Даму тенденциялары тұрғысынан литий-иондық аккумулятордың зарядталған күйін болжау факторлары барған сайын жан-жақты болып табылады және пайдаланылатын болжау әдістері көбінесе болжау нәтижелерін дәлірек ететін бірнеше әдістерді кешенді қолдану болып табылады. Сонымен қатар, қазіргі уақытта ол зарядталған электр энергиясын болжау дәлдігін одан әрі жақсарту үшін нақтыға жақынырақ литий-иондық аккумулятордың эквивалентті схемасын жасауда.