Kiel taksi la staton de ŝarĝo?
SOC-takso
La stato de ŝargo (SOC) de baterio estas unu el la plej gravaj parametroj dum kuirilaro. Ĉar SOC estas tuŝita de faktoroj kiel ŝargo/senŝargiĝo (nuna), temperaturo, mem-senŝargiĝo kaj maljuniĝo, kuirilaroj elmontras altan nelinearecon dum uzo, malfaciligante precizan SOC-takso.
SOC-taksmetodoj
Ofte uzataSOC-taksmetodojinkludu la senŝargiĝan eksperimentmetodon, amper-horan integrigan metodon, malferman-cirkvitan tensiometodon, ŝarĝtensian metodon, internan rezistan metodon, neŭralan retometodon kaj Kalman-filtrigan metodon.
1) Malŝarĝa eksperimenta metodo. La senŝargiĝa eksperimentmetodo estas la plej fidinda SOC-taksa metodo. Ĝi uzas konstantan kurenton por kontinua malŝarĝo, kaj la produkto de la malŝarĝa fluo kaj tempo estas la restanta ŝargo. La senŝargiĝa eksperimenta metodo estas ofte uzata en laboratorioj kaj aplikebla al ĉiuj kuirilaroj, sed ĝi havas du signifajn malavantaĝojn: unue, ĝi postulas grandan kvanton da tempo; due, la funkciado de la kuirilaro devas esti interrompita. La senŝargiĝa eksperimenta metodo ne taŭgas por elektraj veturiloj en moviĝo, sed ĝi povas esti uzata por prizorgado de elektraj veturiloj-kuirilaroj.
2)Amper-hora integriga metodo. La amper-hora integriga metodo estas la plej ofte uzata SOC-taksometodo. Tamen ĉi tiu metodo havas la jenajn problemojn: malprecizaaktuala mezuradokondukas al SOC-kalkuldevio, kaj eraroj akumuliĝas dum tempo kaj iĝas pli grandaj; ŝarĝo-malŝarĝa efikeco de la baterio devas esti konsiderata; eraroj estas pli grandaj sub alta-temperaturaj kondiĉoj aŭ kiam la baterio fluktuas perforte. Malpreciza nuna mezurado povas esti solvita per uzado de alt-efikecaj kurentsensiloj, sed la kosto pliiĝas; solvi ŝarĝan-efikecon de malŝarĝo postulas regi grandan kvanton da eksperimentaj datumoj kaj establi empiriajn formulojn por ŝargo-efikeco. La amper-hora integriga metodo povas esti uzata por ĉiuj elektraj veturiloj. Se la nuna mezurado estas preciza kaj ekzistas sufiĉaj datenoj por la komenca taksadstato, ĝi povas esti simpla kaj fidinda SOC-taksometodo.
3)Metodo de malferma-cirkvita tensio. La malferma-cirkvita tensio de baterio ĉe la fino de malŝarĝo estas proksima al la baterio elektromova forto. La elektromova forto de kobalta-acida baterio estas funkcio de elektrolitkoncentriĝo, kiu malpliiĝas proporcie kun baterio malŝarĝo, do la malferma-cirkvita tensio povas esti uzata por taksi SOC. La lineareco de la malferma-cirkvita tensio kontraŭ SOC-rilato por MH/Ni-baterioj kaj litio-jonaj baterioj ne estas same bona kiel tiu de kobaltaj-acidobaterioj, sed ilia ekvivalenta rilato ankoraŭ povas esti uzata por taksi SOC, precipe kun pli bonaj rezultoj ĉe la komenco kaj fino de ŝargado. Grava malavantaĝo de la metodo de malferma-cirkvita tensio estas, ke la kuirilaro bezonas ripozi dum longa tempo por stabiligi la tension, kaj necesas pluraj horoj aŭ eĉ pli ol dek horoj por ke la kuirilaro-stato resaniĝu de funkciado al stabileco, kio kaŭzas certajn malfacilaĵojn en mezurado; determini kiom longe ripozi ankaŭ estas problemo, do ĉi tiu metodo, kiam uzata sole, taŭgas nur por elektraj veturiloj en la parkumita ŝtato. La malferma-cirkvita tensiometodo havas bonan SOC-taksan rendimenton ĉe la komenco kaj fino de ŝargado kaj ofte estas uzata en kombinaĵo kun la amper-hora integriga metodo.
4) Metodo de ŝarĝo de tensio. Ĉe la tuja malŝarĝo komenciĝas, la tensio rapide ŝanĝiĝas de la malferma-cirkvita tensiostato al la ŝarĝa tensiostato. Kiam la bateria ŝarĝfluo restas konstanta, la padrono de ŝarĝtensiovario kun SOC estas simila al tiu de malferma-cirkvita tensio kun SOC. La avantaĝo de la metodo de ŝarĝa tensio estas ke ĝi povas taksi la SOC de la bateripakaĵo en reala tempo kaj havas bonajn rezultojn dum konstanta-kurenta malŝarĝo. En praktikaj aplikoj, la bateriotensio de la ŝoforo alportas malfacilaĵojn al la uzo de ŝarĝtensio. Por solvi ĉi tiun problemon, matematika modelo de bateria tensiodatenoj, sendependa dinamika ŝarĝotensio, kaj SOC estas necesa; tial, la metodo de ŝarĝo-tensio malofte estas aplikata al realaj veturiloj sed estas ofte uzata kiel kriterio por baterŝargo-senŝargiĝinterrompo.
5) Interna Rezista Metodo. Bateria interna rezisto estas dividita en AC-internan reziston kaj DC-interan reziston, kiuj ambaŭ estas proksime rilataj al SOC (Ŝtato de Ŝarĝo). Bateria AC-impedanco estas transiga funkcio inter bateriotensio kaj kurento, kompleksa variablo reprezentanta la reziston de la baterio al AC-fluo, kaj estas mezurita per AC-impedancomezurilo. Bateria AC-impedanco estas tre tuŝita de temperaturo; ĉu mezuri ĝin en malferma-cirkvita stato post kiam la baterio instaliĝis aŭ dum ŝargado kaj malŝarĝo estas polemika kaj malofte uzata en realaj veturiloj. Dc interna rezisto reprezentas la reziston de la baterio al Dc-kurento, egala al la rilatumo de la ŝanĝo en bateriotensio al la ŝanĝo en kurento dum mallongega periodo. En efektiva mezurado, la baterio estas ŝargita aŭ malŝarĝita je konstanta kurento komencanta de malferma-cirkvita stato; la diferenco inter la ŝarĝa tensio kaj la malferma-cirkvita tensio dum la sama tempoperiodo, dividita per la nuna valoro, estas la DC interna rezisto. Por plumbaj-acidaj baterioj, la Dc interna rezisto pliiĝas signife en la postaj stadioj de malŝarĝo kaj povas esti uzata por taksi la baterio SOC; la DC-interna rezista vario de MH/Ni-kuirilaroj kaj litio-jonaj baterioj diferencas de tiu de plumba-acidaj kuirilaroj kaj estas malpli ofte uzata. La grandeco de la Dc interna rezisto estas trafita per la kalkula tempoperiodo. Se la tempoperiodo estas pli mallonga ol 10ms, nur la ohma interna rezisto povas esti detektita; se la tempoperiodo estas pli longa, la interna rezisto iĝas pli kompleksa. Precize mezuri la internan reziston de ununura ĉelo estas malfacila, kio estas malavantaĝo de la Dc interna rezistmetodo. La interna rezistmetodo taŭgas por taksi la staton de ŝargo (SOC) de baterio en la pli postaj stadioj de malŝarĝo kaj povas esti uzata en kombinaĵo kun la amper-hora integriga metodo.
6) Metodo de neŭrala reto. Baterio estas tre nelinia sistemo, kaj estas malfacile establi precizan matematikan modelon por sia ŝargo-elŝargi procezo. Neŭralaj retoj posedas fundamentajn neliniajn karakterizaĵojn, paralelan strukturon kaj lernan kapablon. Ili povas produkti ekvivalentajn produktaĵojn por eksteraj ekscitoj kaj tiel simuli bateriajn dinamikajn karakterizaĵojn por taksi SOC. Tipa 3-tavola neŭrala reto estas ofte uzita por taksi baterioSOC: la nombro da neŭronoj en la enigaĵo kaj produktaĵtavoloj estas determinita per la faktaj problempostuloj kaj estas ĝenerale linia funkcio; la nombro da neŭronoj en la kaŝita tavolo dependas de la komplekseco de la problemo kaj la bezonata analizprecizeco. Ofte uzataj enirvariabloj por taksado de baterio SOC inkluzivas tension, fluon, akumulitan malŝarĝitan kapaciton, temperaturon, internan reziston kaj ĉirkaŭan temperaturon. Ĉu la elekto de neŭralaj enigvariabloj estas taŭga kaj ĉu la nombro da variabloj taŭgas rekte influas la precizecon de la modelo kaj la komputilan ŝarĝon. La neŭrala reto-metodo aplikeblas al diversaj kuirilaroj, sed ĝia malavantaĝo estas, ke ĝi postulas grandan kvanton da referencaj datumoj por trejnado, kaj la taksa eraro estas tre tuŝita de la trejna datumo kaj trejna metodo.
7)Kalman-filtrila metodo. La kernideo de Kalman-filtrilteorio estas fari la optimuman takson de la stato de dinamika sistemo en la signifo de minimuma varianco. Se aplikite al baterio SOC-takso, la baterio estas rigardita kiel dinamika sistemo kaj SOC estas unu el siaj internaj statoj. Esplorado pri la Kalman-filtrilmetodo por taksi baterio SOC nur komenciĝis en la lastaj jaroj. Ĉi tiu metodo taŭgas por diversaj kuirilaroj kaj, kompare kun aliaj metodoj, estas precipe taŭga por SOC-takso de elektraj veturilaj bateriopakaĵoj kun grandaj aktualaj fluktuoj. Ĝi ne nur disponigas la SOC-takso sed ankaŭ donas la taksaderaron de SOC. Tamen, la malavantaĝo de ĉi tiu metodo estas ke la algoritmo estas tro kompleksa kaj postulas altan komputilan kapablecon de la sistemo, do ĝi ankoraŭ ne eniris la praktikan stadion.
Tra-profunda esplorado pri malsamaj SOC-taksometodoj, la amper-hora integriga metodo estis komence elektita kiel la bazo. Precize mezurante baterian kurenton, kombinite kun la metodo de malferma-cirkvita tensio kaj konsiderante faktorojn kiel baterioŝargo-efikeco de malŝarĝo, temperaturo, maljuniĝo kaj mem-malŝarĝo, oni atingas dinamikan administradon de la potenca baterio de puraj elektraj veturiloj. Por puraj elektraj veturiloj, la kuirilaro esence funkcias en plena-ŝargo kaj plena-malŝarĝa stato, kie la plej granda parto de la ŝargprocezo estas konstanta-nuna ŝargado. Post kiam ŝarĝo estas kompletigita, ekzistas relative stabila komenca valordeterminadpunkto (kiam ŝarĝo estas kompletigita, SOC estas 100% aŭ iomete troŝarĝita). Se la ŝarĝo-malŝarĝa efikeco de la baterio estas tre alta (super 95%), la ŝarĝo-malŝarĝa efikeco povas esti proksimuma kiel 1 aŭ egala al certa konstanta valoro. Uzi ĉi tiun metodon por kalkuli SOC povas atingi relative bonajn rezultojn. La akumulita eraro de ĉiu ŝarĝo-elŝuta ciklo estas baze eliminita kiam la sekva ŝargado estas kompletigita kune kun la rekalibrado de la komenca SOC-valoro.
Farante alt-precizajn mezuradojn de bateria tensio, kurento kaj temperaturinformoj por certigi la precizecon de SOC-takso-enigaĵoj; establante efikan bateriomodelon per teoria analizo kaj alĝustigo de eksperimentaj datumoj; korektante SOC ĉe la fino de pagendaĵo kaj senŝargiĝo por elimini akumulitajn SOC-erarojn; kaj konsiderante bateriajn ŝargojn-malŝarĝajn efikecfaktorojn, temperaturon, maljuniĝon, kaj mem-senŝargitajn efikojn, alta-precizeca takso de sistema SOC estas atingita. La bateria stato-de-algoritmo pri taksado de ŝargo estas montrita en Figuro 17-12.
(1) SOC komenca valorkalkula metodoLa SOC-komenca valoro estas akirita per multobligado de la SOC stokita ĉe potenco-malŝaltita kaj la SOC akirita de la temperaturo-OCV-SOC serĉtabelo per koeficiento rilata al la sistemo eksterreta tempo. La komenca valoro de SOC devas esti legita ĉiufoje kiam la sistemo ekŝaltas.
(2) Kalkulo de individua ĉela SOC-valoro kaj korekto de individua ĉela SOC-valoro bazita sur SOH-valoroLa bateriokapacito estas akirita rigardante la tablon uzante temperaturon kaj ŝargan fluon, kaj la bateriokapacito estas korektita rigardante la tablon uzante SOH. La fluo estas integrita uzante la amper-horan metodon kaj tiam dividita per la kapablo akiri la SOC-ŝanĝvaloron. La SOC-ŝanĝvaloro estas aldonita al la komenca valoro por akiri la individuan ĉelan SOC-valoron.
(3) Kalkulo de kuirilaro SOCSe la sistemo denove estas ŝaltita, la legita SOC komenca valoro estas prenita kiel la bateripakaĵo SOC; se en senŝargiĝkondiĉo, la bateripakaĵo SOC legas la minimuman valoron inter la individuaj ĉelaj SOCoj; se en ŝarĝa kondiĉo kaj ŝarĝo ne finiĝas, la kuirilaro SOC legas la maksimuman modulan SOC-valoron; se en ŝarĝa kondiĉo kaj ŝarĝo estas finita, la baterio SOC estas agordita al 1.
(4)Individua ĉela SOC-korekta metodo ĉe la fino de ŝargo/senŝargiĝoSe la sistemo estas en ŝarga kondiĉo kaj la bateripakaĵo SOC estas pli granda ol 0.8, la sistemo estas difinita kiel ĉe la fino de ŝargado; se la sistemo estas en malŝarĝa kondiĉo kaj la bateripakaĵo SOC estas malpli ol 0.3, la sistemo estas difinita kiel ĉe la fino de malŝarĝo. Se la sistemo estas ĉe la fino de ŝargo/senŝargiĝo, la SOC devas esti korektita. La SOC-kalkulmetodo ĉe la fino de ŝargo/senŝargiĝo devas akiri la SOC-valoron rigardante la tablon uzante temperaturon, ŝargon/senŝargiĝfluon, kaj tension.
