שיטות חישוב SOC

מה זה SOC?

מצב טעינה של סוללה (SOC) הוא היחס בין הטעינה הנוכחית הזמינה לבין קיבולת הטעינה הכוללת, מבוטא בדרך כלל באחוזים. חישוב מדויק של SOC הוא חיוני ב-מערכת ניהול סוללות (BMS)מכיוון שהוא עוזר לקבוע את האנרגיה שנותרה, לנהל את השימוש בסוללה, וכןלשלוט בתהליכי טעינה ופריקה, ובכך להאריך את אורך חיי הסוללה.

שתי השיטות העיקריות המשמשות לחישוב SOC הן שיטת האינטגרציה הנוכחית ושיטת המתח הפתוח. לשניהם יש יתרונות וחסרונות, וכל אחד מציג שגיאות מסוימות. לכן, ביישומים מעשיים, שיטות אלה משולבות לעתים קרובות כדי לשפר את הדיוק.

 

1. שיטת האינטגרציה הנוכחית

שיטת האינטגרציה הנוכחית מחשבת את ה-SOC על ידי שילוב זרמי הטעינה והפריקה. היתרון שלו טמון בפשטות שלו, לא מצריך כיול. השלבים הם כדלקמן:

1. רשום את ה-SOC בתחילת הטעינה או הפריקה.
2. מדוד את הזרם במהלך טעינה ופריקה.
3. שלב את הזרם כדי למצוא את השינוי באחריות.
4. חשב את ה-SOC הנוכחי באמצעות ה-SOC הראשוני ושינוי הטעינה.

הנוסחה היא:

SOC=initial SOC+Q∫(I⋅dt)​

אֵיפֹהI הוא הזרם, Q הוא קיבולת הסוללה, ו- dt הוא מרווח הזמן.

חשוב לציין שבשל התנגדות פנימית וגורמים נוספים, לשיטת האינטגרציה הנוכחית יש מידה של טעות. יתרה מכך, זה דורש תקופות ארוכות יותר של טעינה ופריקה כדי להשיג תוצאות מדויקות יותר.

 

2. שיטת מתח במעגל פתוח

שיטת המתח הפתוח (OCV) מחשבת את ה-SOC על ידי מדידת מתח הסוללה כאשר אין עומס. הפשטות שלו היא היתרון העיקרי שלו שכן הוא אינו דורש מדידת זרם. השלבים הם:

1. קבע את הקשר בין SOC ו-OCV בהתבסס על דגם הסוללה ונתוני היצרן.
2. מדוד את OCV של הסוללה.
3. חשב את ה-SOC באמצעות הקשר SOC-OCV.

שים לב שעקומת SOC-OCV משתנה עם השימוש ותוחלת החיים של הסוללה, מה שמצריך כיול תקופתי כדי לשמור על דיוק. התנגדות פנימית משפיעה גם על שיטה זו, ושגיאות משמעותיות יותר במצבי פריקה גבוהים.

 

3. שילוב שיטות אינטגרציה נוכחית ו-OCV

כדי לשפר את הדיוק, לעתים קרובות משולבים שיטות האינטגרציה הנוכחיות ו-OCV. השלבים לגישה זו הם:

1. השתמש בשיטת האינטגרציה הנוכחית כדי לעקוב אחר הטעינה והפריקה, תוך השגת SOC1.
2. מדוד את ה-OCV והשתמש בקשר SOC-OCV כדי לחשב SOC2.
3. שלב את SOC1 ו- SOC2 כדי לקבל את ה-SOC הסופי.

הנוסחה היא:

SOC=k1⋅SOC1+k2⋅SOC2

אֵיפֹהk1 ו-k2 הם מקדמי משקל המסכמים ל-1. בחירת המקדמים תלויה בשימוש בסוללה, בזמן הבדיקה ובדיוק. בדרך כלל, k1 גדול יותר עבור בדיקות טעינה/פריקה ארוכות יותר, ו-k2 גדול יותר עבור מדידות OCV מדויקות יותר.

יש צורך בכיול ותיקון כדי להבטיח דיוק בעת שילוב שיטות, שכן התנגדות פנימית וטמפרטורה משפיעות גם על התוצאות.

 

מַסְקָנָה

שיטת האינטגרציה הנוכחית ושיטת OCV הן הטכניקות העיקריות לחישוב SOC, לכל אחת יתרונות וחסרונות משלה. שילוב של שתי השיטות יכול לשפר את הדיוק והאמינות. עם זאת, כיול ותיקון חיוניים לקביעת SOC מדויקת.