Литийдің заряды мен разрядының теориясы және электр энергиясын есептеу әдісін жобалау
2. Батарея өлшегішімен таныстыру
2.1 Электр есептегішін енгізу функциясы
Батареяны басқаруды қуатты басқару бөлігі ретінде қарастыруға болады.Аккумуляторды басқаруда электр есептегіш батареяның сыйымдылығын бағалауға жауап береді.Оның негізгі функциясы кернеуді, зарядтау/разрядтау тогын және батарея температурасын бақылау және батареяның заряд күйін (SOC) және толық зарядтау сыйымдылығын (FCC) бағалау болып табылады.Батарея зарядының күйін бағалаудың екі типтік әдісі бар: ашық тізбектегі кернеу әдісі (OCV) және кулонометриялық әдіс.Басқа әдіс - RICHTEK әзірлеген динамикалық кернеу алгоритмі.
2.2 Ашық тізбектегі кернеу әдісі
Ашық тізбектегі кернеу әдісін пайдаланып электр есептегішті жүзеге асыру оңай, оны ашық тізбектегі кернеудің тиісті заряд күйін тексеру арқылы алуға болады.Ашық тізбектегі кернеу батарея 30 минуттан астам жұмыс істеп тұрған кездегі батарея терминалының кернеуі болып есептеледі.
Батарея кернеуінің қисығы әртүрлі жүктемеге, температураға және батареяның ескіруіне байланысты өзгереді.Сондықтан тұрақты ашық вольтметр заряд күйін толық көрсете алмайды;Жалғыз кестені қарау арқылы заряд күйін бағалау мүмкін емес.Басқаша айтқанда, егер заряд күйі тек кестені іздеу арқылы бағаланса, қате үлкен болады.
Төмендегі суретте бірдей аккумуляторлық кернеудің заряд күйі (SOC) зарядтау және разрядтау кезіндегі ашық тізбектегі кернеу әдісімен өте әртүрлі екенін көрсетеді.
Сурет 5. Зарядтау және разрядтау жағдайында аккумулятордың кернеуі
Төмендегі суреттен разряд кезінде әртүрлі жүктемелер кезінде заряд күйінің айтарлықтай өзгеретінін көруге болады.Негізінде, ашық тізбектегі кернеу әдісі заряд күйінің төмен дәлдігін қажет ететін жүйелер үшін ғана жарамды, мысалы, қорғасын-қышқылды аккумуляторларды немесе үздіксіз қуат көздерін пайдаланатын автомобильдер.
Сурет 6. Зарядтау кезіндегі әртүрлі жүктемелердегі аккумулятордың кернеуі
2.3 Кулометриялық әдіс
Кулометрияның жұмыс принципі аккумулятордың зарядтау/разрядтау жолында анықтау резисторын қосу болып табылады.ADC анықтау кедергісіндегі кернеуді өлшейді және оны зарядталған немесе зарядсызданған батареяның ағымдағы мәніне түрлендіреді.Нақты уақыттағы есептегіш (RTC) қанша кулон ағып жатқанын білу үшін ағымдағы мәнді уақытпен біріктіре алады.
Сурет 7. Кулондық өлшеу әдісінің негізгі жұмыс режимі
Кулометриялық әдіс зарядтау немесе разрядтау кезінде нақты уақыттағы заряд күйін дәл есептей алады.Зарядтау кулондық есептегішімен және разрядтық кулондық есептегішпен ол қалдық электр сыйымдылығын (RM) және толық заряд сыйымдылығын (FCC) есептей алады.Сонымен бірге қалған зарядтау сыйымдылығын (RM) және толық зарядтау сыйымдылығын (FCC) заряд күйін есептеу үшін де пайдалануға болады (SOC=RM/FCC).Бұған қоса, ол қуат таусылуы (TTE) және қуаттың толықтығы (TTF) сияқты қалған уақытты да бағалай алады.
Сурет 8. Кулон әдісінің есептеу формуласы
Кулондық метрологияның дәлдігінің ауытқуын тудыратын екі негізгі фактор бар.Біріншісі – токты сезінуде және ADC өлшеуде орын ауыстыру қателігінің жинақталуы.Өлшеу қателігі қазіргі технологиямен салыстырмалы түрде аз болғанымен, оны жоюдың жақсы әдісі болмаса, қате уақыт өте келе артады.Төмендегі суретте практикалық қолдануда уақыт ұзақтығында түзету болмаса, жинақталған қателік шектеусіз екенін көрсетеді.
Сурет 9. Кулон әдісінің жиынтық қатесі
Жинақталған қатені жою үшін батареяның қалыпты жұмысында үш мүмкін уақыт кезеңі бар: зарядтың аяқталуы (EOC), разрядтың аяқталуы (EOD) және демалыс (Relax).Батарея толығымен зарядталған және зарядтау аяқталу жағдайына жеткенде заряд күйі (SOC) 100% болуы керек.Тазартудың аяқталу жағдайы батареяның толық зарядсызданғанын және заряд күйі (SOC) 0% болуы керек дегенді білдіреді;Ол кернеудің абсолютті мәні немесе жүктемеге байланысты өзгеруі мүмкін.Демалыс күйіне жеткенде аккумулятор заряды да, заряды да таусылған жоқ және ол ұзақ уақыт бойы осы күйде қалады.Пайдаланушы кулонометриялық әдіс қатесін түзету үшін аккумулятордың тыныштық күйін пайдаланғысы келсе, ол осы уақытта ашық тізбекті вольтметрді пайдалануы керек.Төмендегі суретте жоғарыда көрсетілген шарттарда заряд күйінің қателігін түзетуге болатыны көрсетілген.
10-сурет. Кулометриялық әдістің жиынтық қателігін жою шарттары
Кулондық өлшеу әдісінің дәлдігінің ауытқуын тудыратын екінші негізгі фактор - толық зарядтау сыйымдылығы (FCC) қатесі, ол аккумулятордың жобалық сыйымдылығы мен аккумулятордың нақты толық зарядтау сыйымдылығы арасындағы айырмашылық болып табылады.Толық зарядтау сыйымдылығына (FCC) температура, қартаю, жүктеме және басқа факторлар әсер етеді.Сондықтан толық зарядталған сыйымдылықты қайта үйрену және өтеу әдісі кулонометриялық әдіс үшін өте маңызды.Төмендегі суретте толық заряд сыйымдылығы асыра бағаланған және төмен бағаланған кезде SOC қателігінің үрдісі көрсетілген.
Сурет 11. Толық зарядтау сыйымдылығы асыра бағаланған және төмен бағаланған кездегі қате үрдісі
Жіберу уақыты: 15 ақпан 2023 ж