روش‌های محاسبه‌ی SOC

مرکز عملیات امنیت (SOC) چیست؟

وضعیت شارژ (SOC) یک باتری، نسبت شارژ فعلی موجود به کل ظرفیت شارژ است که معمولاً به صورت درصد بیان می‌شود. محاسبه دقیق SOC در ... بسیار مهم است.سیستم مدیریت باتری (BMS)زیرا به تعیین انرژی باقیمانده، مدیریت مصرف باتری و ... کمک می‌کند.کنترل فرآیندهای شارژ و دشارژ، و در نتیجه طول عمر باتری را افزایش می‌دهد.

دو روش اصلی مورد استفاده برای محاسبه SOC، روش انتگرال‌گیری جریان و روش ولتاژ مدار باز هستند. هر دو مزایا و معایب خود را دارند و هر کدام خطاهای خاصی را ایجاد می‌کنند. بنابراین، در کاربردهای عملی، این روش‌ها اغلب برای بهبود دقت با هم ترکیب می‌شوند.

 

۱. روش ادغام فعلی

روش انتگرال‌گیری فعلی، SOC را با انتگرال‌گیری جریان‌های شارژ و دشارژ محاسبه می‌کند. مزیت آن سادگی آن است و نیازی به کالیبراسیون ندارد. مراحل به شرح زیر است:

1. SOC را در شروع شارژ یا دشارژ ثبت کنید.
2. جریان را در حین شارژ و دشارژ اندازه گیری کنید.
3. برای یافتن تغییر بار، جریان را انتگرال بگیرید.
4. با استفاده از SOC اولیه و تغییر بار، SOC فعلی را محاسبه کنید.

فرمول این است:

SOC=SOC اولیه + Q∫(I⋅dt)​

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

لازم به ذکر است که به دلیل مقاومت داخلی و سایر عوامل، روش ادغام فعلی دارای درجه‌ای از خطا است. علاوه بر این، برای دستیابی به نتایج دقیق‌تر، به دوره‌های طولانی‌تر شارژ و دشارژ نیاز است.

 

۲. روش ولتاژ مدار باز

روش ولتاژ مدار باز (OCV) با اندازه‌گیری ولتاژ باتری در زمانی که باری وجود ندارد، SOC را محاسبه می‌کند. سادگی آن مزیت اصلی آن است زیرا نیازی به اندازه‌گیری جریان ندارد. مراحل عبارتند از:

1. رابطه بین SOC و OCV را بر اساس مدل باتری و داده‌های سازنده تعیین کنید.
2. OCV باتری را اندازه بگیرید.
3. با استفاده از رابطه SOC-OCV، SOC را محاسبه کنید.

توجه داشته باشید که منحنی SOC-OCV با توجه به میزان استفاده و طول عمر باتری تغییر می‌کند و برای حفظ دقت، نیاز به کالیبراسیون دوره‌ای دارد. مقاومت داخلی نیز بر این روش تأثیر می‌گذارد و خطاها در حالت‌های دشارژ بالا قابل توجه‌تر هستند.

 

۳. ترکیب روش‌های یکپارچه‌سازی جریان و OCV

برای بهبود دقت، روش‌های فعلی ادغام و OCV اغلب با هم ترکیب می‌شوند. 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 اندازه‌گیری کنید و از رابطه SOC-OCV برای محاسبه SOC2 استفاده کنید.
3. برای بدست آوردن SOC نهایی، SOC1 و SOC2 را با هم ترکیب کنید.

فرمول این است:

SOC=k1⋅SOC1+k2⋅SOC2

کجاk1 و k2 ضرایب وزنی هستند که مجموع آنها برابر با ۱ می‌شود. انتخاب ضرایب به میزان استفاده از باتری، زمان آزمایش و دقت بستگی دارد. معمولاً k1 برای آزمایش‌های شارژ/دشارژ طولانی‌تر و k2 برای اندازه‌گیری‌های دقیق‌تر OCV بزرگتر است.

برای اطمینان از دقت هنگام ترکیب روش‌ها، کالیبراسیون و تصحیح لازم است، زیرا مقاومت داخلی و دما نیز بر نتایج تأثیر می‌گذارند.

 

نتیجه‌گیری

روش ادغام فعلی و روش OCV تکنیک‌های اصلی برای محاسبه SOC هستند که هر کدام مزایا و معایب خاص خود را دارند. ترکیب هر دو روش می‌تواند دقت و قابلیت اطمینان را افزایش دهد. با این حال، کالیبراسیون و تصحیح برای تعیین دقیق SOC ضروری است.