การเปรียบเทียบวิธีการทำนายการชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแบบ SOC

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Портативті электр станциясының жеткізушісі

ประการแรก สถานะการชาร์จ (SOC) ซึ่งหมายความว่า SOC คือสถานะการชาร์จ ซึ่งหมายถึงสถานะการชาร์จของแบตเตอรี่ เมื่อมองจากมุมที่แตกต่างกัน เช่น ไฟฟ้า พลังงาน ฯลฯ SOC ก็มีความหมายที่แตกต่างกันออกไป

SOC ของ US Advanced Battery Federation (USABC) ถูกใช้กันอย่างแพร่หลาย นั่นคือ อัตราส่วนระหว่างความจุที่ได้รับการจัดอันดับภายใต้พลังงานที่เหลืออยู่และเงื่อนไขเดียวกันที่อัตราการคายประจุที่กำหนด สูตรการคำนวณที่สอดคล้องกันคือ: qm คือความสามารถในการคายประจุสูงสุดเมื่อแบตเตอรี่คายประจุตามกระแสคงที่ I; Q (in) ในเวลา T แบตเตอรี่จะปล่อยแบตเตอรี่ออกจากใต้แบตเตอรี่ ประการที่สอง วิธีการคาดการณ์สถานะการชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน สถานะการชาร์จของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเป็นหนึ่งในพารามิเตอร์ที่สำคัญของระบบการจัดการแบตเตอรี่ แต่ยังเป็นพื้นฐานสำหรับกลยุทธ์การควบคุมการชาร์จและการคายประจุของรถยนต์ทั้งหมดและการทำงานสมดุลของแบตเตอรี่อีกด้วย

อย่างไรก็ตาม เนื่องจากความซับซ้อนของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเอง สถานะการฉีกขาดไม่สามารถวัดได้โดยตรง ต้องวัดจากลักษณะภายนอกบางประการของแบตเตอรี่เท่านั้น เช่น ความต้านทานภายในของแบตเตอรี่ แรงดันไฟฟ้าวงจรเปิด อุณหภูมิ กระแสไฟฟ้า ฯลฯ พารามิเตอร์ที่เกี่ยวข้อง โดยใช้พารามิเตอร์ที่เกี่ยวข้อง เส้นโค้งลักษณะเฉพาะหรือสูตรคำนวณเพื่อทำการคาดการณ์สถานะประจุให้เสร็จสมบูรณ์

การประมาณสถานะการชาร์จของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนไม่ใช่เชิงเส้น ในปัจจุบัน วิธีการทั่วไปที่ใช้กันในปัจจุบันมีความสำคัญในการทดลองปล่อยประจุ วิธีการแรงดันวงจรเปิด จุดความปลอดภัย วิธีการกรอง Kalman วิธีการเครือข่ายประสาท ฯลฯ 1 หลักการทดสอบการคายประจุแบบทดลองคือการทำให้แบตเตอรี่อยู่ในสถานะการคายประจุอย่างต่อเนื่องด้วยกระแสคงที่ คำนวณปริมาณการคายประจุเมื่อการคายประจุถึงแรงดันตัด

ค่าการเตรียมการล่วงหน้าของค่ากระแสคงที่และระยะเวลาการคายประจุที่ใช้เมื่อค่ากำลังการคายประจุถูกคายประจุ วิธีการทดลองการคายประจุมักจะประมาณสถานะการชาร์จของแบตเตอรี่ภายใต้เงื่อนไขในห้องปฏิบัติการ และผู้ผลิตแบตเตอรี่หลายรายยังใช้วิธีการคายประจุเพื่อทดสอบแบตเตอรี่ด้วย ข้อได้เปรียบที่สำคัญคือวิธีการนี้ง่าย และความแม่นยำในการประมาณค่าก็ค่อนข้างสูง

ข้อเสียที่สำคัญอีกประการหนึ่งก็คือ ไม่สามารถโหลดได้ และใช้เวลาในการวัดเป็นจำนวนมาก อีกทั้งเมื่อทำการวัดค่าการคายประจุ จะต้องหยุดการทำงานของแบตเตอรี่ ทำให้แบตเตอรี่ถูกวางไว้แบบออฟไลน์ จึงไม่สามารถวัดแบบออนไลน์ได้ แบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้าขณะขับขี่กำลังทำงานและกระแสไฟคายประจุไม่คงที่ วิธีนี้ไม่สามารถใช้ได้ อย่างไรก็ตาม วิธีการทดลองการคายประจุสามารถนำมาใช้ในการกำหนดแบบจำลองการยกเครื่องแบตเตอรี่และพารามิเตอร์ได้

วิธีการแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิด 2. แบตเตอรี่จะค่อนข้างเสถียรหลังจากเวลาผ่านไปนาน และความสัมพันธ์เชิงการทำงานระหว่างแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิดและสถานะการชาร์จแบตเตอรี่ก็ค่อนข้างเสถียรเช่นกัน หากต้องการรับค่าสถานะการชาร์จของแบตเตอรี่ คุณเพียงต้องวัดแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิดที่ปลายทั้งสองด้านของแบตเตอรี่ จากนั้นรับข้อมูลที่สอดคล้องกันเทียบกับเส้นโค้ง OCV-SOC ข้อดีของวิธีแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิดคือใช้งานง่าย เพียงวัดแผนที่เส้นโค้งลักษณะการควบคุมค่าแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิดเพื่อรับค่าสถานะประจุ

อย่างไรก็ตาม ยังมีข้อบกพร่องหลายประการ ประการแรก เพื่อให้ได้ค่าที่แม่นยำ จะต้องทำให้แรงดันไฟของแบตเตอรี่อยู่ในสถานะที่ค่อนข้างเสถียร แต่บ่อยครั้งที่แบตเตอรี่ต้องหยุดทำงานเป็นเวลานาน ทำให้ไม่สามารถปฏิบัติตามข้อกำหนดการตรวจสอบแบบเรียลไทม์ได้ รถยนต์ไฟฟ้าจอดนาน เมื่ออัตราการชาร์จแบตเตอรี่แตกต่างกัน เนื่องจากความผันผวนของกระแสทำให้แรงดันไฟเปิดแบตเตอรี่เปลี่ยนไป แรงดันไฟวงจรเปิดของชุดแบตเตอรี่จึงไม่สม่ำเสมอ ทำให้พลังงานที่เหลือที่คาดการณ์ไว้และพลังงานที่เหลือจริงของแบตเตอรี่จึงมีความเบี่ยงเบนมาก

3. กฎ Integral ของ AmateThe Points France ไม่ได้คำนึงถึงการใช้งานภายในแบตเตอรี่ตามคุณลักษณะภายนอกบางประการของระบบ เช่น กระแส เวลา การชดเชยอุณหภูมิ ฯลฯ โดยการรวมเวลาและกระแส บางครั้งอาจเพิ่มการชดเชยบางอย่างเข้าไป ปัจจัยนี้จะถูกคำนวณเพื่อคำนวณปริมาณพลังงานรวมที่ไหลออกจากแบตเตอรี่ เพื่อประมาณสถานะการชาร์จของแบตเตอรี่ ปัจจุบันเวลาในการดำเนินงานถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบการจัดการแบตเตอรี่

สูตรการคำนวณของวิธีคะแนนความปลอดภัยมีดังนี้ สูตร SOC0 คือค่าไฟฟ้าเริ่มต้นของสถานะการชาร์จแบตเตอรี่ CE คือความจุที่กำหนดของแบตเตอรี่ i (t) คือกระแสชาร์จและปล่อยประจุของแบตเตอรี่ในเวลา T T คือเวลาในการชาร์จและปล่อยประจุ η คือค่าสัมประสิทธิ์อัตราการชาร์จและปล่อยประจุ เรียกว่าค่าสัมประสิทธิ์ประสิทธิภาพคัลเลน ซึ่งแสดงถึงการสูญเสียพลังงานของแบตเตอรี่ภายในแบตเตอรี่ในระหว่างกระบวนการชาร์จและปล่อยประจุ ซึ่งโดยทั่วไปจะขึ้นอยู่กับปัจจัยการแก้ไขการขยายและอุณหภูมิของการชาร์จและปล่อยประจุ ข้อดีของกฎอินทิกรัลด้านความปลอดภัยก็คือข้อจำกัดของแบตเตอรี่เองนั้นค่อนข้างเล็ก วิธีการคำนวณก็ง่าย เชื่อถือได้ และสามารถประมาณการสถานะการชาร์จของแบตเตอรี่ได้แบบเรียลไทม์ ข้อเสียคือเนื่องจากตรวจพบวิธีการวัดความปลอดภัยในการควบคุม หากความแม่นยำในการรวบรวมกระแสไฟฟ้าไม่สูง สถานะการชาร์จเริ่มต้นที่กำหนดจะมีข้อผิดพลาดบางอย่าง และเมื่อเวลาการทำงานของระบบขยายออก ข้อผิดพลาดจะค่อยๆ สะสมขึ้น ส่งผลให้ผลการทำนายสถานะการชาร์จได้รับผลกระทบ

และเนื่องจากวิธีการจุดความปลอดภัยได้รับการวิเคราะห์จากคุณลักษณะภายนอกเท่านั้น จึงมีข้อผิดพลาดบางประการในการเชื่อมโยงหลายรายการ จะเห็นได้จากสูตรการคำนวณของวิธีการจุดความปลอดภัย และพลังงานเริ่มต้นของแบตเตอรี่มีผลอย่างมากต่อความแม่นยำของผลการคำนวณ เพื่อปรับปรุงความแม่นยำของการวัดกระแสไฟฟ้า มักจะวัดเซ็นเซอร์กระแสไฟฟ้าประสิทธิภาพสูง แต่จะมีการเพิ่มขึ้น

เพื่อจุดประสงค์นี้ นักวิชาการจำนวนมากจึงนำวิธีการวัดแรงดันไฟฟ้าแบบวงจรเปิดมาประยุกต์ใช้ในขณะที่วิธีการวัดความปลอดภัยแบบรวมของแอปพลิเคชันก็รวมเข้ากับทั้งสองวิธี ใช้หลักการแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิดเพื่อประมาณสถานะการชาร์จเริ่มต้นของแบตเตอรี่ และใช้วิธีการแก้ไขแบบบูรณาการแบบเรียลไทม์ และเพิ่มปัจจัยการแก้ไขเพื่อปรับปรุงความแม่นยำในการคำนวณ 4 วิธีการกรอง Kalman อัลกอริทึมการกรอง Kalman คือการประมาณค่าเทียบเท่าขั้นต่ำของทฤษฎีพื้นที่สถานะโดเมนเวลา ซึ่งอยู่ในประเภทของการประมาณทางสถิติ และมาโครก็คือการลดและกำจัดผลกระทบของสัญญาณรบกวนต่อสัญญาณการสังเกต

แกนคือที่สุด คาดว่าอินพุตของระบบจะถูกต้องสำหรับตัวแปรสถานะตามพื้นฐานสมมติฐาน หลักการพื้นฐานของอัลกอริทึมนี้คือการใช้แบบจำลองสถานะพื้นที่ของสัญญาณรบกวนและสัญญาณเป็นแบบจำลองอัลกอริทึม เมื่อวัดแล้ว จะให้ค่าที่สังเกตได้ของเวลาปัจจุบันและค่าประมาณของเวลาที่ผ่านมา และอัปเดตค่าประมาณของตัวแปรสถานะ

อัลกอริทึมการกรอง Karman จะทำนายปริมาณประจุแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน และใช้ค่าแรงดันไฟฟ้าที่วัดได้เพื่อแก้ไขค่าของการทำนายเบื้องต้น ข้อดีของวิธีการกรอง Kalman คือคอมพิวเตอร์เหมาะสำหรับการประมวลผลข้อมูลการทำงานแบบเรียลไทม์ มีขอบเขตการใช้งานที่กว้าง สามารถใช้กับระบบที่ไม่เป็นเชิงเส้น และมีผลดีต่อการคาดการณ์สถานะการชาร์จของรถยนต์ไฟฟ้าในระหว่างการขับขี่ ข้อเสียของวิธีการกรอง Kalman ก็คือความแม่นยำของแบบจำลองแบตเตอรี่ขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ เพื่อปรับปรุงความแม่นยำและความถูกต้องของผลการพยากรณ์อัลกอริทึม และสร้างแบบจำลองแบตเตอรี่ที่เชื่อถือได้

นอกจากนี้ อัลกอริทึมของวิธีการกรอง Kalman ยังซับซ้อนกว่า จึงมีปริมาณการคำนวณค่อนข้างมาก และยังมีประสิทธิภาพตัวดำเนินการสูงอีกด้วย วัตถุประสงค์ 5 ของเครือข่ายประสาทของเครือข่ายประสาทคือการเลียนแบบพฤติกรรมสติปัญญาของมนุษย์ผ่านโครงสร้างคู่ขนานและความสามารถในการเรียนรู้ที่แข็งแกร่งเพื่อรับการแสดงออกของข้อมูล และสามารถให้การตอบสนองเอาต์พุตที่สอดคล้องกันเมื่อถูกกระตุ้นจากภายนอก และสร้างการทำแผนที่แบบไม่เชิงเส้นที่ดี หลักการของวิธีการเครือข่ายประสาทเทียมนั้นใช้กับสถานะของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน โดยข้อมูลภายนอก เช่น แรงดันไฟฟ้า กระแสไฟฟ้า และข้อมูลสถานะการชาร์จของแบตเตอรี่จำนวนมาก จะถูกใช้เป็นตัวอย่างในการฝึก และทิศทางไปข้างหน้าของข้อมูลในเครือข่ายประสาทเทียมนั้นเอง

การแพร่กระจายแบบย้อนกลับของการแพร่กระจายและการถ่ายโอนข้อผิดพลาดจะทำซ้ำการฝึกอบรมและการปรับเปลี่ยนเมื่อสถานะการชาร์จที่คาดการณ์ไว้ถึงช่วงข้อผิดพลาดของข้อกำหนดการออกแบบ โดยป้อนข้อมูลใหม่เพื่อรับค่าการคาดการณ์สถานะการชาร์จของแบตเตอรี่ ข้อดีของวิธีการเครือข่ายประสาทเทียมสามารถประมาณได้ในการประมาณสถานะบวกของแบตเตอรี่ต่างๆ มีการนำไปประยุกต์ใช้อย่างแพร่หลาย

อย่าสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่เฉพาะเจาะจง อย่าพิจารณาการเปลี่ยนแปลงทางเคมีที่ซับซ้อนในแบตเตอรี่ เพียงแค่เลือกตัวอย่างที่เหมาะสม และสร้างแบบจำลองเครือข่ายประสาทที่ดีขึ้น ยิ่งมีข้อมูลตัวอย่างมากเท่าใด ความแม่นยำในการประมาณค่าก็จะสูงขึ้นเท่านั้น และยังสามารถกำหนดสถานะการชาร์จของแบตเตอรี่ได้ตลอดเวลา ข้อเสียของวิธีการใช้เครือข่ายประสาทเทียมก็คือ ความแม่นยำ ความจุของตัวอย่าง และการกระจายตัวอย่างข้อมูล ความจุของตัวอย่าง และการกระจายตัวอย่างและวิธีการฝึกอบรมนั้นได้รับอิทธิพลอย่างมากต่อแบตเตอรี่ของแบตเตอรี่

ประการที่สาม สรุปบทความนี้เป็นการแนะนำแบบง่ายๆ เกี่ยวกับวิธีการคาดการณ์ปัจจุบันของการชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่สำคัญหลายๆ แบบ และวิเคราะห์ข้อดีและข้อเสียของแต่ละแบบโดยละเอียด ในปัจจุบัน วิธีการบูรณาการยังคงเป็นวิธีการทำนายสถานะเชิงบวกที่มีการใช้มากที่สุด อย่างไรก็ตาม เนื่องจากข้อจำกัดของจุดความปลอดภัยของจุดความปลอดภัย จึงมักจะต้องทำการทดสอบด้วยวิธีอื่น เช่น แรงดันไฟวงจรเปิด และวิธีอื่นเพื่อทดสอบการชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนครั้งแรก

จากมุมมองของแนวโน้มการพัฒนา ปัจจัยในการคาดการณ์สถานะการชาร์จของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีความครอบคลุมมากขึ้นเรื่อยๆ และวิธีการคาดการณ์ที่ใช้มักเป็นการประยุกต์ใช้หลายๆ วิธีอย่างครอบคลุม ทำให้ผลการพยากรณ์แม่นยำมากขึ้น นอกจากนี้ ปัจจุบันกำลังพัฒนาโมเดลวงจรเทียบเท่าของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนซึ่งมีความใกล้เคียงกับของจริงมากขึ้น ดังนั้นจึงปรับปรุงความแม่นยำในการคาดการณ์พลังงานไฟฟ้าที่ถูกชาร์จให้ดียิ่งขึ้น