Pochopení driftu SOC

Proč vám skáče procento nabití baterie a jak to opravit

Ukazuje vám monitor baterie 30 %, ale pak náhle klesne na 5 %? Nebo možná skočí z 90 % rovnou na 100 % během několika sekund?

Toto je běžný jev známý jako „drift SOC (State of Charge)“. Nejedná se o závadu vaší baterie; Je to charakteristika fungování lithiových baterií a jak monitory baterií vypočítávají jejich nabití.

Tato příručka přesně vysvětluje, co se děje uvnitř vaší baterie, proč k tomu dochází a jak to jednoduše opravit.

Problém: „Plochá křivka napětí“

Abyste pochopili drift SOC, musíte nejprve pochopit rozdíl mezi olověnou baterií a lithiovou (LiFePO4) baterií.

1. „Ukazatel paliva“ olověné baterie

Tradiční olověná baterie se chová jako palivová nádrž automobilu. Jak spotřebováváte energii, napětí klesá v přímé, předvídatelné linii. Monitor se může jednoduše podívat na napětí (např. 12,2 V) a téměř přesně vědět, kolik kapacity zbývá (např. 50 %). Je snadné to měřit.

2. Lithiová „okrajová“ baterie

LiFePO4 baterie je jiná. Je navržena tak, aby poskytovala stabilní napájení po velmi dlouhou dobu. Její napětí zůstává téměř stejné, ať už je nabitá na 80 % nebo 30 %.

To je skvělé pro provoz vašich spotřebičů, ale pro monitor baterie je to noční můra. Monitor nemůže použít napětí k odhadnutí procentuálního zastoupení, protože napětí se sotva mění.

Jak váš monitor počítá energii (Coulombovské počítání)

Protože se nemůže spoléhat na napětí, BMS uvnitř baterie používá metodu zvanou „Coulombovské počítání“ (stejně jako externí bočníky).

Představte si, že stojíte u dveří s klikrem a počítáte lidi vstupující a vycházející z budovy.

• Víte, že budova začala se 100 lidmi (plná).
• Napočítáte 50 lidí, kteří odcházejí.
• Předpokládáte, že zbývá 50 lidí.

Toto dělá váš BMS. Měří proud (A) přicházející a odcházející v čase a vypočítává zbývající kapacitu (Ampérhodiny).

Proč dochází k „skoku“ (Drift)

Coulombovské počítání je neuvěřitelně přesné v průběhu dne nebo týdne. Ale v průběhu měsíců se začínají hromadit drobné chyby měření.

• Chyba měření 0,1 % dnes nevadí.
• Ale po 3 měsících neustálého nabíjení a vybíjení se tato chyba 0,1 % nahromadila do 10 %, 20 % nebo dokonce 30 % odchylky.

Váš monitor si myslí, že je baterie na 40 % na základě svého počtu. Fyzicky jsou však články baterie ve skutečnosti prázdné.

Efekt „fantomového zatížení“

Aby byla zajištěna bezpečnost a zvládly zátěž s vysokým výkonem, jsou jednotky TITAN Lithium BMS kalibrovány tak, aby ignorovaly extrémně malé proudy, které mohou vypadat jako elektrický šum – pokud bychom zvýšili citlivost na 0,2 A, otevře se tím okno pro BMS, aby „viděla“ elektrický šum jako proud – pokud si BMS myslí, že proud protéká, i když neteče, mohlo by to zmást bezpečnostní logiku. Pokud je například baterie „plná“ (ochrana proti přepětí aktivní), BMS čeká na vybíjecí proud, než vám umožní další nabíjení. Pokud se „šum“ jeví jako vybíjecí proud, systém BMS může znovu otevřít nabíjecí port, i když je baterie již plně nabitá, což vede k riziku přebíjení/požáru.

Prahová hodnota 0,6 A:
Náš systém BMS má prahovou hodnotu citlivosti přibližně 0,6 A (zhruba 8 wattů při 12 V). Pokud používáte velmi malé zátěže – například jednu LED žárovku, USB nabíječku telefonu nebo pohotovostní světlo na televizoru – které odebírají méně než 0,6 A, systém BMS to může zaregistrovat jako 0 A.

Výsledek:
Pokud provozujete zátěž 0,4 A celou noc (10 hodin), fyzicky jste odebrali 4 Ah energie. Systém BMS si však myslí, že jste odebrali 0 Ah. Obrazovka bude stále ukazovat 100 %, ale baterie je ve skutečnosti na 96 %.

Oprava: Opětovná synchronizace systému

Abychom to vyřešili, musíme BMS „resetovat počítadlo“ zpět na známou hodnotu 100 %. V lithiových bateriích TITAN jsme do naší ochranné logiky zabudovali specifický bod resetování.

Řešení: Plné 100% nabití

Baterii musíte plně nabít, dokud se nestane jedna ze dvou věcí:

1. Spouštěče ochrany proti přepětí baterie (přibližně 14,4 V)
2. Spouštěče ochrany proti přepětí článků (přibližně 3,60 V na každém článku)

Když nabíječka dosáhne tohoto limitu napětí baterie, ochrana BMS se krátce aktivuje a zastaví nabíjení. V tomto okamžiku BMS s absolutní jistotou ví, že baterie je fyzicky 100% nabitá.

Okamžitě resetuje své interní počítadlo na 100 %, čímž eliminuje všechny nahromaděné chyby driftu. Váš monitor bude nyní dokonale synchronizován se skutečnou energií uvnitř baterie.