การนับคูลอมบ์

ฉันถูกถามเกี่ยวกับการประมาณค่า SOC หลายครั้งเกินกว่าจะนับได้ คำถามนี้มักจะเกิดขึ้นเมื่อแพ็คของใครบางคนแสดง 30% บนเกจ แต่ปิดตัวลงในอีกสองนาทีต่อมา เก้าครั้งในสิบ สาเหตุที่แท้จริงย้อนกลับไปถึงการนับคูลอมบ์ที่ผิดพลาด

Coulomb Counting

คูลอมบ์นับแทร็กชาร์จเข้าและชาร์จออก ค่อนข้างเรียบง่ายบนกระดาษ คุณรวมกระแสไฟฟ้าเมื่อเวลาผ่านไป นับต่อเนื่อง และจำนวนนั้นจะบอกคุณว่ามีน้ำเหลืออยู่ในเซลล์เท่าใด

ตัวอย่าง BMS ในปัจจุบัน-โดยปกติจะอยู่ระหว่าง 10 Hz ถึง 100 Hz ขึ้นอยู่กับการใช้งาน- และแต่ละตัวอย่างจะคูณด้วยช่วงเวลา เพิ่มพวกเขาขึ้นมา ลบออกจากกำลังการผลิตเริ่มต้นของคุณ มีหมายเลข SOC ของคุณ

นี่คือสิ่งที่ตำราเรียนไม่ได้เน้นเพียงพอ เซ็นเซอร์ปัจจุบันที่คุณใช้อยู่นั้นมีออฟเซ็ตดริฟท์ มันมีข้อผิดพลาดที่ได้รับ มีค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิ การแบ่งส่วนยานยนต์โดยทั่วไปอาจกำหนดไว้ที่ ±0.5% แต่อยู่ภายใต้สภาวะที่เหมาะสมที่ 25 องศา ติดไว้ใต้ฝากระโปรงในฟีนิกซ์ในเดือนกรกฎาคม และคุณกำลังดูตัวเลขที่แตกต่างกัน

ย้อนกลับไปเมื่อปี 2019 ฉันเคยทำงานกับโปรแกรม Mild Hybrid ขนาด 48V เรามีค่าแบ่ง Vishay ที่ 100 μΩ สเปกสวยๆครับ ในห้องทดลอง ทุกอย่างมีการติดตามอย่างสมบูรณ์แบบ นำมันไปไว้ในยานพาหนะที่ทำการเบรกแบบใหม่ในการหยุด-และ-การจราจร และหลังจากผ่านไปหกชั่วโมง SOC ก็ลอยไป 8% มวลความร้อนของตัวแบ่งไม่สามารถทันกระแสชั่วคราวได้ ในที่สุดเราก็เพิ่มเซ็นเซอร์อุณหภูมิเฉพาะบนตัวสับเปลี่ยนเอง และเรียกใช้อัลกอริธึมการชดเชยในเฟิร์มแวร์ BMS

Coulomb Counting

อันนี้กัดคนตลอดเวลา เซ็นเซอร์เอฟเฟกต์ฮอลล์หรือตัวแบ่งของคุณมีพื้นเสียงรบกวน ต่ำกว่า 500 mA สำหรับชุด EV ทั่วไป อัตราส่วนสัญญาณ-ต่อ-สัญญาณรบกวนจะลดลง แต่เซลล์ยังคงคายประจุเอง- BMS ยังคงดึงกระแสไฟฟ้านิ่ง คอนแทคเตอร์มีการรั่วไหล

ในช่วงระยะเวลาจอดรถสอง-สัปดาห์ กระแสน้ำขนาดเล็กเหล่านี้จะรวมกัน ฉันเคยเห็นแพ็กสูญเสีย SOC 3-4% ซึ่งตัวนับคูลอมบ์ไม่เคยลงทะเบียนเลย เจ้าของกลับมาจากพักร้อน เกจแสดง 85% แต่ความจุจริงเกือบ 81% ทำแบบนั้นสักสองสามครั้ง และหน้าต่างการปรับเทียบใหม่ของคุณตามไม่ทัน

บางทีมใช้โมเดลการปลดปล่อยตัวเอง-แบบขนาน ส่วนอื่นๆ เพียงบังคับให้มีการปรับเทียบ OCV ใหม่หลังจากช่วงพักใดๆ เกิน 4 ชั่วโมง ไม่มีคำตอบที่สมบูรณ์แบบ เจ้าหน้าที่ ISO 26262 จะถามคุณว่าคุณจัดการเรื่องนี้ใน FMEA ของคุณอย่างไร และคุณควรมีกลยุทธ์ที่ได้รับการบันทึกไว้จะดีกว่า

เซลล์ที่คุณมีลักษณะเฉพาะในระหว่างการพัฒนาไม่ใช่เซลล์ที่คุณมีหลังจากผ่านไป 500 รอบ ความจุที่ระบุลดลง ความต้านทานภายในเพิ่มขึ้น แต่เครื่องนับคูลอมบ์จะไม่รู้ เว้นแต่คุณจะบอกมัน

เกจ IC ของ TI- ซีรีส์ BQ34 เช่น -เรียกใช้การติดตามอิมพีแดนซ์ภายในและปรับความสามารถในการชาร์จเต็มเมื่อเวลาผ่านไป นั่นเป็นวิธีการแบบอิงโมเดล-ที่ซ้อนทับกับการนับคูลอมบ์พื้นฐาน Maxim 17205 ทำสิ่งที่คล้ายกัน สำหรับการออกแบบ BMS แบบกำหนดเอง คุณกำลังสร้างสิ่งนี้ด้วยตัวเอง และต้องใช้ข้อมูลอายุที่ได้รับการตรวจสอบแล้วจากเคมีของเซลล์เฉพาะของคุณ

เซลล์ NCM มีพฤติกรรมแตกต่างจาก LFP ที่นี่ LFP มีแรงดันไฟฟ้าคงที่ซึ่งทำให้การแก้ไขตาม OCV- แทบไม่มีประโยชน์ในช่วง SOC 20-80% คุณติดอยู่กับการนับคูลอมบ์มากขึ้น ซึ่งหมายความว่าความแม่นยำในการตรวจจับในปัจจุบันของคุณมีความสำคัญมากยิ่งขึ้น

Coulomb Counting

ชาร์จเต็มคือเพื่อนของคุณ เมื่อแรงดันไฟฟ้าถึงเกณฑ์การสิ้นสุดและกระแสไฟเทเปอร์ต่ำกว่า C/20 หรือค่าคัทออฟใดๆ ก็ตาม คุณจะรีเซ็ตเป็น 100% เรียบง่าย. เชื่อถือได้. ใช้งานได้ทุกครั้งโดยสมมติว่าอุปกรณ์ชาร์จและ BMS ของคุณเห็นด้วยกับความหมายของ "เต็ม"

การสิ้นสุดการจำหน่ายนั้นยุ่งยากกว่า แรงดันไฟฟ้าที่เข่าสูงชัน ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ- และได้รับผลกระทบจากประวัติการโหลดล่าสุด ระบบส่วนใหญ่ไม่ปรับเทียบใหม่เมื่อว่างเปล่า พวกเขาใช้ประจุเต็มเป็นจุดยึดและเชื่อถือการนับในระหว่างนั้น

การติดตั้งที่เก็บข้อมูลแบบอยู่กับที่บางรายการจะทำการทดสอบความจุเป็นระยะ ระบบจะควบคุมการคายประจุและชาร์จจนเต็มเดือนละครั้ง นั่นทำให้คุณมีความจริงพื้นฐาน ผู้ประกอบการยานพาหนะที่มี EV บางครั้งก็ทำเช่นนี้เช่นกัน มันน่ารำคาญในการปฏิบัติงานแต่ช่วยแก้ปัญหาการดริฟท์ได้

การนับคูลอมบ์ไม่ใช่อัลกอริธึมที่ซับซ้อน เป็นการบวกและการลบที่มีแหล่งที่มาของข้อผิดพลาดมากมาย ความซับซ้อนอยู่ที่การทำความเข้าใจว่าข้อผิดพลาดมาจากไหนและมีกลยุทธ์ที่จะผูกมัดข้อผิดพลาดเหล่านั้น

เลือกเซ็นเซอร์ปัจจุบันของคุณให้ถูกต้อง ทำความเข้าใจพฤติกรรมอุณหภูมิ วางแผนกลยุทธ์การปรับเทียบใหม่ก่อนที่จะเขียนโค้ดเพียงบรรทัดเดียว ทดสอบกับเซลล์จริงที่อุณหภูมิจริงภายใต้โปรไฟล์โหลดที่สมจริง การติดตั้งโต๊ะพร้อมแหล่งจ่ายไฟและโหลดอิเล็กทรอนิกส์จะไม่แสดงให้คุณเห็นถึงปัญหาที่คุณจะพบในภาคสนาม