Coulombovo počítanie

Na odhad SOC sa ma pýtali viackrát, než dokážem spočítať. Otázka zvyčajne prichádza, keď niečí balík ukazuje 30% na meradle, ale po dvoch minútach sa vypne. Deväťkrát z desiatich sa hlavná príčina vracia k chybnému počítaniu Coulomba.

Coulomb Counting

Coulombove počítacie stopy sa nabíjajú a nabíjajú. Na papieri celkom jednoduché. Postupom času integrujete prúd, udržiavate priebežný záznam a tento záznam vám povie, koľko šťavy zostáva v bunke.

Vzorky BMS sú aktuálne-zvyčajne niekde medzi 10 Hz a 100 Hz v závislosti od aplikácie-a každá vzorka sa vynásobí časovým intervalom. Pridajte ich. Odpočítajte od svojej počiatočnej kapacity. Tu je vaše číslo SOC.

Tu je to, čo učebnice dostatočne nezdôrazňujú. Ten prúdový senzor, na ktorý sa spoliehate, má posunutý posun. Má chybu zisku. Má teplotný koeficient. Typický automobilový skrat môže špecifikovať ±0,5 %, ale to je za ideálnych podmienok pri 25 stupňoch. Strčte to pod kapotu vo Phoenixe v júli a pozeráte sa na rôzne čísla.

V roku 2019 som pracoval na 48V mierne hybridnom programe. Mali sme shunt Vishay s hodnotou 100 μΩ. Krásna špecifikácia. V laboratóriu bolo všetko perfektne sledované. Nasaďte ho do vozidla, ktoré vykonáva regeneratívne brzdenie pri zastavovaní-a{7}}prejazde, a po šiestich hodinách sa SOC posunul o 8 %. Tepelná hmota skratu nedokázala držať krok s aktuálnymi prechodnými javmi. Nakoniec sme pridali vyhradený teplotný senzor na samotný bočník a spustili kompenzačný algoritmus vo firmvéri BMS.

Coulomb Counting

Tento štípe ľudí neustále. Váš snímač Hallovho efektu alebo shunt má spodnú hranicu hluku. Pod možnou hodnotou 500 mA na typickom akumulátore EV sa pomer signálu-k{4}}šumu rozpadá. Ale bunka sa stále vybíja-. BMS stále čerpá pokojový prúd. Stykače majú netesnosť.

Za dvoj{0}}týždňové obdobie parkovania sa tieto malé prúdy sčítavajú. Videl som, že balíky strácajú 3-4% SOC, ktoré Coulombov počítadlo nikdy nezaregistrovalo. Majiteľ sa vracia z dovolenky, meradlo ukazuje 85 %, no skutočná kapacita sa blíži k 81 %. Urobte to niekoľkokrát a vaše rekalibračné okná to nedokážu dohnať.

Niektoré tímy používajú paralelný model samo{0}}vybíjania. Iní si len vynútia rekalibráciu OCV po akejkoľvek dobe odpočinku dlhšej ako 4 hodiny. Neexistuje žiadna dokonalá odpoveď. Ľudia z ISO 26262 sa vás budú pýtať, ako to riešite vo svojej FMEA, a radšej by ste mali mať zdokumentovanú stratégiu.

Bunka, ktorú ste charakterizovali počas vývoja, nie je bunka, ktorú máte po 500 cykloch. Nominálna kapacita klesá. Vnútorný odpor stúpa. Ale počítadlo Coulomb to nevie, pokiaľ mu to nepoviete.

Napríklad integrované integrované obvody TI-série BQ34-spúšťajú interné sledovanie impedancie a upravujú kapacitu plného nabitia v priebehu času. Ide o modelový-prístup navrstvený na základnom Coulombovom počítaní. Maxim 17205 robí niečo podobné. Pre vlastné návrhy BMS si to vytvárate sami a vyžaduje to overené údaje o starnutí z vašej špecifickej bunkovej chémie.

Bunky NCM sa tu správajú odlišne od LFP. LFP má ploché napäťové plató, vďaka ktorému sú korekcie založené na OCV-takmer nepoužiteľné v rozsahu 20 – 80 % SOC. Spoliehate sa na to, že Coulomb viac počíta, čo znamená, že na vašej aktuálnej presnosti snímania záleží ešte viac.

Coulomb Counting

Plné nabitie je váš priateľ. Keď napätie dosiahne prah ukončenia a prúd sa zužuje pod C/20 alebo akoukoľvek hranicou, resetujete sa na 100 %. Jednoduché. Spoľahlivý. Funguje vždy, keď sa vaša nabíjačka a BMS dohodnú na tom, čo znamená „plné“.

Koniec vybíjania je zložitejší. Koleno napätia je strmé, závisí od teploty-a ovplyvnené nedávnou históriou zaťaženia. Väčšina systémov sa pri prázdnom neprekalibruje. Používajú len plné nabitie ako kotviaci bod a dôverujú počítaniu medzi tým.

Niektoré stacionárne skladovacie zariadenia vykonávajú pravidelné testy kapacity. Raz za mesiac systém vykoná kontrolované úplné vybitie a dobitie. To vám dáva základnú pravdu. Prevádzkovatelia vozového parku s EV to niekedy robia tiež. Je to prevádzkovo nepríjemné, ale rieši problém s driftom.

Coulombovo počítanie nie je sofistikovaný algoritmus. Je to sčítanie a odčítanie s množstvom zdrojov chýb. Sofistikovanosť spočíva v pochopení, odkiaľ chyby pochádzajú, a v stratégiách na ich zviazanie.

Správny výber aktuálneho snímača. Pochopte teplotné správanie. Naplánujte si stratégiu rekalibrácie skôr, ako napíšete jeden riadok kódu. Testujte so skutočnými článkami pri skutočných teplotách pri realistických profiloch zaťaženia. Nastavenie lavice s napájacím zdrojom a elektronickou záťažou vám neukáže problémy, ktoré uvidíte v teréne.