Įkrovos lygio poslinkio supratimas

Kodėl jūsų akumuliatoriaus procentas šokteli ir kaip tai ištaisyti

Ar jūsų akumuliatoriaus indikatorius rodo 30 %, bet staiga nukrenta iki 5 %? O galbūt jis per kelias sekundes iš karto šokteli nuo 90 % iki 100 %?

Tai dažnas reiškinys, vadinamas „Įkrovos būsenos poslinkiu“ Tai nėra jūsų akumuliatoriaus gedimas; Tai būdinga ličio baterijų veikimo ir jų įkrovimo parametrų charakteristika.

Šiame vadove tiksliai paaiškinama, kas vyksta jūsų baterijos viduje, kodėl tai vyksta ir kaip paprastai tai ištaisyti.

Problema: „Plokščioji įtampos kreivė“

Norint suprasti SOC dreifą, pirmiausia reikia suprasti skirtumą tarp švino-rūgšties baterijos ir ličio (LiFePO4) baterijos.

1. Švino-rūgšties „degalų matuoklis“

Tradicinė švino-rūgšties baterija elgiasi kaip automobilio degalų bakas. Naudojant energiją, įtampa krenta tiesia, nuspėjama linija. Stebėtojas gali tiesiog pažvelgti į įtampą (pvz., 12,2 V) ir beveik tiksliai žinoti, kiek talpos liko (pvz., 50 %). Tai lengva išmatuoti.

Švino rūgšties įtampos kreivės grafikas
1 pav. Švino rūgšties įtampa krenta tiesiškai, todėl ją lengva skaitykite.

2. Ličio „Cliff Edge“

LiFePO4 akumuliatorius yra kitoks. Jis sukurtas taip, kad labai ilgą laiką tiektų stabilią energiją. Jo įtampa išlieka beveik tokia pati, nesvarbu, ar jis įkrautas 80 %, ar 30 %.

Tai puikiai tinka prietaisams valdyti, bet akumuliatoriaus stebėjimo prietaisui tai yra tikras košmaras. Monitorius negali naudoti įtampos procentinei daliai atspėti, nes įtampa beveik nekinta.

Ličio plokščios įtampos kreivės grafikas
2 pav.: LiFePO4 išlaiko plokščią įtampą iki pat pabaigos, todėl sunku kad įvertintumėte likusią talpą.

Kaip jūsų monitorius skaičiuoja energiją (Kulono skaičiavimas)

Kadangi negali pasikliauti įtampa, akumuliatoriaus viduje esanti BMS naudoja metodą, vadinamą „Kulono skaičiavimu“ (tas pats, kas išoriniai šuntai).

Įsivaizduokite, kad stovite prie durų su spragteliu ir skaičiuojate įeinančius ir išeinančius iš pastato žmones.

  • Žinote, kad pastate buvo 100 žmonių (pilnas).
  • Suskaičiuojate 50 išeinančių žmonių.
  • Manote, kad liko 50 žmonių.

Tai ir daro jūsų BMS. Jis matuoja įeinančią ir išeinančią srovę (amperais) laikui bėgant, kad apskaičiuotų likusį pajėgumą (ampervalandėmis).

TITANO LITIO AKUMULIATORIUS
Ah
BMS JUTIKLIS



→ ĮVESTIS (ĮKRAUNAMAS)


← OUT (Naudojimas)
3 pav.: Animacija, rodanti BMS „skaičiuojančią“ energiją jai įeinant ir išeinant.

Kodėl įvyksta „šuolis“ (dreifas)

Kulombo skaičiavimas yra neįtikėtinai tikslus per dieną ar savaitę. Tačiau per mėnesius pradeda kauptis mažytės matavimo paklaidos.

  • 0,1 % matavimo paklaida šiandien nesvarbi.
  • Tačiau po 3 mėnesių nuolatinio įkrovimo ir iškrovimo ta 0,1 % paklaida susikaupė į 10 %, 20 % ar net 30 % neatitikimą.

Jūsų monitorius, mano, kad akumuliatoriaus įkrova yra 40 %, remiantis jo skaičiavimu. Tačiau fiziškai akumuliatoriaus elementai iš tikrųjų yra tušti.

„Vaiduoklinės apkrovos“ efektas

Siekiant užtikrinti saugumą ir valdyti dideles apkrovas, TITAN ličio BMS įrenginiai yra sukalibruoti taip, kad ignoruotų itin mažas sroves, kurios gali atrodyti kaip elektrinis triukšmas. Jei padidintume jautrumą iki 0,2 A, tai atvertų langą BMS, kad elektrinis triukšmas būtų „matomas“ kaip srovė. jei BMS mano, kad srovė teka, kai taip nėra, tai gali supainioti saugos logiką. Pavyzdžiui, jei akumuliatorius yra „pilnas“ (aktyvi apsauga nuo viršįtampio), BMS laukia, kol pamatys iškrovimo srovę, prieš leisdamas vėl įkrauti. Jei „triukšmas“ atrodo kaip iškrovimo srovė, BMS gali vėl atidaryti įkrovimo prievadą, kai akumuliatorius jau įkrautas, todėl gali kilti perkrovimo / gaisro pavojus.

0,6 A riba:
Mūsų BMS jautrumo riba yra maždaug 0,6 ampero (maždaug 8 vatai esant 12 V įtampai). Jei naudojate labai mažas apkrovas, pvz., vieną LED lemputę, USB telefono įkroviklį arba televizoriaus budėjimo režimo lemputę, kurios sunaudoja mažiau nei 0,6 A, BMS gali tai užregistruoti kaip 0 amperų.

Rezultatas:
Jei visą naktį (10 valandų) naudojate 0,4 A apkrovą, fiziškai sunaudojate 4 Ah energijos. Tačiau BMS mano, kad sunaudojote 0 Ah. Ekrane vis tiek bus rodoma 100 % įtampa, bet iš tikrųjų akumuliatoriaus įkrova yra 96 ​​%.



REALYBĖ
(Fizinė energija)








BMS EKRANAS
⚠️


„Vaiduokliškos apkrovos“ (<0,6 A) praslenka pro jutiklį...Reali energija išsenka, bet ekranas išlieka 40 %...Įtampos kritimas! BMS šokteli iki 0%.
4 pav.: Kaip vaiduokliškos apkrovos sukuria SOC dreifą ir galimus šuolius.

Automatiniai pataisymai (šuoliai)

Kad bandytų tai ištaisyti automatiškai, BMS stebi ramybės būseną. Jei aptinka neatitikimą, jis „peršokinėja“ procentą, kad atitiktų įtampą:

  • 90 % korekcija: Jei akumuliatoriaus įtampa viršija 13,6 V, BMS pataiso rodmenis iki 90 %.
  • Žemos įtampos korekcija: Jei elemento įtampa nukrenta žemiau 3,0 V, BMS akimirksniu sumažina rodmenis iki mažos talpos (maždaug 10–15 %), kad įspėtų jus apie būtinybę nedelsiant įkrauti.

Ištaisymas: sistemos pakartotinis sinchronizavimas

Norėdami tai ištaisyti, turime priversti BMS „atstatyti savo skaitiklį“ į žinomą 100 % tašką. TITAN ličio baterijose į savo apsaugos logiką įtraukėme specialų atstatymo tašką.

Sprendimas: pilnas 100 % įkrovimas

Bateriją reikia visiškai įkrauti, kol įvyks vienas iš dviejų dalykų:

  1. Bakterio viršįtampio apsaugos suveikimai (apie 14,4 V)
  2. Elementų viršįtampio apsaugos suveikimai (apie 3,60 V bet kuriame elemente)

Kai įkroviklis priverčia bateriją pasiekti šią įtampos ribą, BMS apsauga trumpam įsijungia, kad sustabdytų įkrovimą. Tiksliai šiuo metu BMS tiksliai žino, kad baterija yra fiziškai 100 % įkrauta.

Ji akimirksniu atstato savo vidinį skaitiklį į 100 %, pašalindama visas sukauptas dreifo klaidas. Dabar jūsų monitorius bus puikiai sinchronizuotas su faktine baterijos energija.

BMS atstatymo logikos iliustracija
5 pav.: Pasiekus 14,4 V, BMS priverčiamas iš naujo nustatyti SOC 100 %.

Prevencinė priežiūra

Rekomenduojame visiškai įkrauti akumuliatorių, kol jis pasieks 100 % (ir suaktyvins BMS atstatymą) bent kartą per 3 mėnesius. Šis reguliarus „sinchronizavimas“ užtikrina, kad jūsų SOC rodmenys išliktų tikslūs ištisus metus.