Litija uzlādes un izlādes teorija un elektroenerģijas aprēķina metodes izstrāde
2. Ievads akumulatora mērītājā
2.1. Elektrības skaitītāja funkcijas ieviešana
Akumulatora pārvaldību var uzskatīt par enerģijas pārvaldības daļu.Akumulatora pārvaldībā elektrības skaitītājs ir atbildīgs par akumulatora jaudas novērtēšanu.Tās pamatfunkcija ir uzraudzīt spriegumu, uzlādes/izlādes strāvu un akumulatora temperatūru, kā arī novērtēt akumulatora uzlādes stāvokli (SOC) un pilnu uzlādes jaudu (FCC).Ir divas tipiskas metodes, lai novērtētu akumulatora uzlādes stāvokli: atvērtās ķēdes sprieguma metode (OCV) un kulonometriskā metode.Otra metode ir RICHTEK izstrādātais dinamiskā sprieguma algoritms.
2.2 Atvērtās ķēdes sprieguma metode
Elektrības skaitītāju ir viegli realizēt, izmantojot atvērtās ķēdes sprieguma metodi, ko var iegūt, pārbaudot atbilstošo atvērtās ķēdes sprieguma uzlādes stāvokli.Tiek pieņemts, ka atvērtās ķēdes spriegums ir akumulatora spailes spriegums, ja akumulators atrodas ilgāk par 30 minūtēm.
Akumulatora sprieguma līkne mainīsies atkarībā no slodzes, temperatūras un akumulatora novecošanas.Tāpēc fiksēts atvērtas ķēdes voltmetrs nevar pilnībā attēlot uzlādes stāvokli;Uzlādes stāvokli nevar noteikt, meklējot tikai tabulu.Citiem vārdiem sakot, ja uzlādes stāvoklis tiek novērtēts, tikai meklējot tabulu, kļūda būs liela.
Zemāk redzamajā attēlā redzams, ka viena un tā paša akumulatora sprieguma uzlādes stāvoklis (SOC) ļoti atšķiras, izmantojot atvērtās ķēdes sprieguma metodi uzlādes un izlādes laikā.
5. attēls. Akumulatora spriegums uzlādes un izlādes apstākļos
Zemāk redzamajā attēlā redzams, ka uzlādes stāvoklis izlādes laikā dažādās slodzēs ļoti atšķiras.Tātad būtībā atvērtās ķēdes sprieguma metode ir piemērota tikai sistēmām, kurām nepieciešama zema uzlādes stāvokļa precizitāte, piemēram, automašīnām, kurās izmanto svina-skābes akumulatorus vai nepārtrauktās barošanas avotus.
6. attēls. Akumulatora spriegums pie dažādām slodzēm izlādes laikā
2.3 Kulometriskā metode
Kulometrijas darbības princips ir pieslēgt noteikšanas rezistoru uz akumulatora uzlādes/izlādes ceļa.ADC mēra noteikšanas pretestības spriegumu un pārvērš to uzlādējamā vai izlādētā akumulatora pašreizējā vērtībā.Reāllaika skaitītājs (RTC) var integrēt pašreizējo vērtību ar laiku, lai uzzinātu, cik kulonu plūst.
7. attēls. Kulona mērīšanas metodes pamatdarba režīms
Kulometriskā metode var precīzi aprēķināt reāllaika uzlādes stāvokli uzlādes vai izlādes laikā.Izmantojot uzlādes kulonu skaitītāju un izlādes kulonu skaitītāju, tas var aprēķināt atlikušo elektrisko jaudu (RM) un pilno uzlādes jaudu (FCC).Tajā pašā laikā atlikušo uzlādes jaudu (RM) un pilnu uzlādes jaudu (FCC) var izmantot arī, lai aprēķinātu uzlādes stāvokli (SOC=RM/FCC).Turklāt tas var arī novērtēt atlikušo laiku, piemēram, jaudas izsīkumu (TTE) un jaudas pilnību (TTF).
8. attēls. Kulona metodes aprēķina formula
Ir divi galvenie faktori, kas izraisa kulonu metroloģijas precizitātes novirzi.Pirmais ir nobīdes kļūdu uzkrāšanās strāvas noteikšanā un ADC mērījumos.Lai gan ar pašreizējām tehnoloģijām mērījumu kļūda ir salīdzinoši neliela, ja nav labas metodes tās novēršanai, kļūda ar laiku palielināsies.Zemāk redzamajā attēlā redzams, ka praktiskā pielietojumā, ja laika ilgumā nav korekcijas, uzkrātā kļūda ir neierobežota.
9. attēls. Kulona metodes kumulatīvā kļūda
Lai novērstu uzkrāto kļūdu, normālā akumulatora darbībā ir iespējami trīs laika punkti: uzlādes beigas (EOC), izlādes beigas (EOD) un atpūta (Relax).Akumulators ir pilnībā uzlādēts, un uzlādes stāvoklim (SOC) jābūt 100%, kad ir sasniegts uzlādes beigu stāvoklis.Izlādes beigu stāvoklis nozīmē, ka akumulators ir pilnībā izlādējies un uzlādes stāvoklim (SOC) jābūt 0%;Tā var būt absolūta sprieguma vērtība vai mainīties līdz ar slodzi.Sasniedzot miera stāvokli, akumulators netiek ne uzlādēts, ne izlādējies, un tas paliek šādā stāvoklī ilgu laiku.Ja lietotājs vēlas izmantot akumulatora atpūtas stāvokli, lai labotu kulometriskās metodes kļūdu, viņam šobrīd ir jāizmanto atvērtas ķēdes voltmetrs.Zemāk redzamais attēls parāda, ka uzlādes stāvokļa kļūdu iepriekšminētajos apstākļos var labot.
10. attēls. Kulonometriskās metodes kumulatīvās kļūdas novēršanas nosacījumi
Otrs galvenais faktors, kas izraisa kulonu mērīšanas metodes precizitātes novirzi, ir pilnas uzlādes jaudas (FCC) kļūda, kas ir atšķirība starp akumulatora projektēto jaudu un reālo akumulatora pilnās uzlādes jaudu.Pilnu uzlādes jaudu (FCC) ietekmēs temperatūra, novecošanās, slodze un citi faktori.Tāpēc kulonometriskajai metodei ļoti svarīga ir pilnībā uzlādētas jaudas atkārtotas mācīšanās un kompensācijas metode.Zemāk esošajā attēlā parādīta SOC kļūdas tendence, kad pilna uzlādes jauda ir pārvērtēta un novērtēta par zemu.
11. attēls. Kļūdu tendence, kad pilna uzlādes jauda ir pārvērtēta un novērtēta par zemu
Ievietošanas laiks: 15. februāris 2023