روش های محاسبه SOC

SOC چیست؟

وضعیت شارژ باتری (SOC) نسبت شارژ فعلی موجود به کل ظرفیت شارژ است که معمولاً به صورت درصد بیان می شود. محاسبه دقیق SOC بسیار مهم استسیستم مدیریت باتری (BMS)زیرا به تعیین انرژی باقیمانده، مدیریت مصرف باتری وفرآیندهای شارژ و دشارژ را کنترل کنید، در نتیجه طول عمر باتری را افزایش می دهد.

دو روش اصلی که برای محاسبه SOC استفاده می شود، روش یکپارچه سازی جریان و روش ولتاژ مدار باز است. هر دو مزایا و معایب خود را دارند و هر کدام خطاهای خاصی را معرفی می کنند. بنابراین، در کاربردهای عملی، این روش ها اغلب برای بهبود دقت ترکیب می شوند.

 

1. روش ادغام فعلی

روش یکپارچه سازی جریان، SOC را با ادغام جریان های شارژ و دشارژ محاسبه می کند. مزیت آن در سادگی و عدم نیاز به کالیبراسیون است. مراحل به شرح زیر است:

1. SOC را در شروع شارژ یا دشارژ ضبط کنید.
2. جریان را در هنگام شارژ و دشارژ اندازه گیری کنید.
3. جریان را یکپارچه کنید تا تغییر شارژ را پیدا کنید.
4. SOC فعلی را با استفاده از SOC اولیه و تغییر شارژ محاسبه کنید.

فرمول این است:

SOC=SOC اولیه+Q∫(I⋅dt)​

کجاI جریان، Q ظرفیت باتری و dt بازه زمانی است.

توجه به این نکته ضروری است که به دلیل مقاومت داخلی و سایر عوامل، روش ادغام فعلی دارای درجه ای از خطا است. علاوه بر این، برای دستیابی به نتایج دقیق‌تر، به دوره‌های طولانی‌تری شارژ و دشارژ نیاز دارد.

 

2. روش ولتاژ مدار باز

روش ولتاژ مدار باز (OCV) SOC را با اندازه گیری ولتاژ باتری در زمانی که بار وجود ندارد محاسبه می کند. سادگی آن مزیت اصلی آن است زیرا نیازی به اندازه گیری جریان ندارد. مراحل عبارتند از:

1. رابطه بین SOC و OCV را بر اساس مدل باتری و داده های سازنده ایجاد کنید.
2. OCV باتری را اندازه گیری کنید.
3. SOC را با استفاده از رابطه SOC-OCV محاسبه کنید.

توجه داشته باشید که منحنی SOC-OCV با استفاده و طول عمر باتری تغییر می کند و برای حفظ دقت نیاز به کالیبراسیون دوره ای دارد. مقاومت داخلی نیز بر این روش تأثیر می‌گذارد و خطاها در حالت‌های دبی بالا قابل توجه‌تر هستند.

 

3. ترکیب روشهای ادغام فعلی و OCV

برای بهبود دقت، روش های ادغام فعلی و OCV اغلب با هم ترکیب می شوند. مراحل این رویکرد عبارتند از:

1. از روش ادغام فعلی برای ردیابی شارژ و دشارژ استفاده کنید و SOC1 را بدست آورید.
2. OCV را اندازه بگیرید و از رابطه SOC-OCV برای محاسبه SOC2 استفاده کنید.
3. SOC1 و SOC2 را با هم ترکیب کنید تا SOC نهایی را بدست آورید.

فرمول این است:

SOC=k1⋅SOC1+k2⋅SOC2

کجاk1 و k2 ضرایب وزنی هستند که به 1 جمع می شوند. انتخاب ضرایب به مصرف باتری، زمان تست و دقت بستگی دارد. به طور معمول، k1 برای آزمایش‌های شارژ/دشارژ طولانی‌تر بزرگ‌تر است، و k2 برای اندازه‌گیری‌های دقیق‌تر OCV بزرگ‌تر است.

کالیبراسیون و اصلاح برای اطمینان از دقت هنگام ترکیب روش ها مورد نیاز است، زیرا مقاومت داخلی و دما نیز بر نتایج تأثیر می گذارد.

 

نتیجه گیری

روش ادغام فعلی و روش OCV تکنیک های اولیه برای محاسبه SOC هستند که هر کدام مزایا و معایب خاص خود را دارند. ترکیب هر دو روش می تواند دقت و قابلیت اطمینان را افزایش دهد. با این حال، کالیبراسیون و اصلاح برای تعیین دقیق SOC ضروری است.