लिथियम चार्ज और डिस्चार्ज का सिद्धांत और बिजली गणना पद्धति का डिजाइन
2. बैटरी मीटर का परिचय
2.1 बिजली मीटर का कार्य परिचय
बैटरी प्रबंधन को शक्ति प्रबंधन के भाग के रूप में माना जा सकता है।बैटरी प्रबंधन में, बैटरी की क्षमता का अनुमान लगाने के लिए बिजली मीटर जिम्मेदार होता है।इसका मूल कार्य वोल्टेज, चार्ज / डिस्चार्ज करंट और बैटरी तापमान की निगरानी करना और चार्ज की स्थिति (SOC) और बैटरी की पूर्ण चार्ज क्षमता (FCC) का अनुमान लगाना है।बैटरी के आवेश की स्थिति का अनुमान लगाने के लिए दो विशिष्ट विधियाँ हैं: ओपन-सर्किट वोल्टेज विधि (OCV) और कूपोमेट्रिक विधि।दूसरी विधि डायनेमिक वोल्टेज एल्गोरिथम है जिसे RICHTEK द्वारा डिज़ाइन किया गया है।
2.2 ओपन सर्किट वोल्टेज विधि
ओपन-सर्किट वोल्टेज विधि का उपयोग करके बिजली मीटर का एहसास करना आसान है, जिसे ओपन-सर्किट वोल्टेज के संबंधित स्थिति की जांच करके प्राप्त किया जा सकता है।ओपन सर्किट वोल्टेज को बैटरी टर्मिनल वोल्टेज माना जाता है जब बैटरी 30 मिनट से अधिक समय तक आराम करती है।
बैटरी वोल्टेज वक्र विभिन्न भार, तापमान और बैटरी उम्र बढ़ने के साथ अलग-अलग होगा।इसलिए, एक निश्चित ओपन-सर्किट वाल्टमीटर पूरी तरह से आवेश की स्थिति का प्रतिनिधित्व नहीं कर सकता है;अकेले तालिका को देखकर आवेश की स्थिति का अनुमान नहीं लगाया जा सकता है।दूसरे शब्दों में, यदि आवेश की स्थिति का अनुमान केवल तालिका को देखकर लगाया जाता है, तो त्रुटि बड़ी होगी।
नीचे दिए गए आंकड़े से पता चलता है कि चार्जिंग और डिस्चार्जिंग के तहत ओपन-सर्किट वोल्टेज विधि द्वारा एक ही बैटरी वोल्टेज के चार्ज (एसओसी) की स्थिति बहुत अलग है।
चित्रा 5. चार्जिंग और डिस्चार्जिंग स्थितियों के तहत बैटरी वोल्टेज
यह नीचे दिए गए चित्र से देखा जा सकता है कि निर्वहन के दौरान विभिन्न भारों के तहत आवेश की स्थिति बहुत भिन्न होती है।तो मूल रूप से, ओपन-सर्किट वोल्टेज विधि केवल उन प्रणालियों के लिए उपयुक्त है, जिन्हें आवेश की स्थिति की कम सटीकता की आवश्यकता होती है, जैसे कि लीड-एसिड बैटरी या निर्बाध बिजली आपूर्ति का उपयोग करने वाली कारें।
चित्रा 6. निर्वहन के दौरान विभिन्न भारों के तहत बैटरी वोल्टेज
2.3 कूलोमेट्रिक विधि
कूलोमेट्री का ऑपरेटिंग सिद्धांत बैटरी के चार्जिंग/डिस्चार्जिंग पथ पर एक डिटेक्शन रेसिस्टर को कनेक्ट करना है।एडीसी वोल्टेज का पता लगाने के प्रतिरोध पर मापता है और इसे चार्ज या डिस्चार्ज होने वाली बैटरी के वर्तमान मूल्य में परिवर्तित करता है।रीयल-टाइम काउंटर (आरटीसी) वर्तमान मूल्य को समय के साथ एकीकृत कर सकता है यह जानने के लिए कि कितने कूपलम्ब बह रहे हैं।
चित्रा 7. कूलम्ब माप पद्धति का मूल कार्य मोड
कूलोमेट्रिक विधि चार्जिंग या डिस्चार्जिंग के दौरान वास्तविक समय की स्थिति की सटीक गणना कर सकती है।चार्ज कूलम्ब काउंटर और डिस्चार्ज कूलम्ब काउंटर के साथ, यह अवशिष्ट विद्युत क्षमता (आरएम) और पूर्ण चार्ज क्षमता (एफसीसी) की गणना कर सकता है।इसी समय, शेष आवेश क्षमता (RM) और पूर्ण आवेश क्षमता (FCC) का उपयोग आवेश की स्थिति (SOC=RM/FCC) की गणना के लिए भी किया जा सकता है।इसके अलावा, यह बचे हुए समय का भी अनुमान लगा सकता है, जैसे कि पावर थकावट (टीटीई) और पावर फुलनेस (टीटीएफ)।
चित्र 8. कूलम्ब विधि का परिकलन सूत्र
दो मुख्य कारक हैं जो कूलम्ब मैट्रोलोजी की सटीकता विचलन का कारण बनते हैं।पहला वर्तमान संवेदन और एडीसी माप में ऑफसेट त्रुटि का संचय है।हालांकि वर्तमान तकनीक के साथ माप त्रुटि अपेक्षाकृत छोटी है, अगर इसे खत्म करने का कोई अच्छा तरीका नहीं है, तो समय के साथ त्रुटि बढ़ेगी।नीचे दिया गया आंकड़ा दिखाता है कि व्यावहारिक अनुप्रयोग में, यदि समय अवधि में कोई सुधार नहीं होता है, तो संचित त्रुटि असीमित होती है।
चित्र 9. कूलम्ब विधि की संचयी त्रुटि
संचित त्रुटि को खत्म करने के लिए, सामान्य बैटरी ऑपरेशन में तीन संभावित समय बिंदु होते हैं: चार्ज का अंत (ईओसी), डिस्चार्ज का अंत (ईओडी) और आराम (आराम)।बैटरी पूरी तरह से चार्ज है और चार्जिंग समाप्ति की स्थिति तक पहुंचने पर चार्ज की स्थिति (SOC) 100% होनी चाहिए।डिस्चार्ज एंड कंडीशन का मतलब है कि बैटरी पूरी तरह से डिस्चार्ज हो चुकी है और चार्ज की स्थिति (SOC) 0% होनी चाहिए;यह एक पूर्ण वोल्टेज मान या भार के साथ परिवर्तन हो सकता है।आराम की स्थिति में पहुंचने पर बैटरी न तो चार्ज होती है और न ही डिस्चार्ज होती है और यह लंबे समय तक इसी अवस्था में रहती है।यदि उपयोगकर्ता कूपोमेट्रिक विधि की त्रुटि को ठीक करने के लिए बैटरी की शेष स्थिति का उपयोग करना चाहता है, तो उसे इस समय एक ओपन-सर्किट वोल्टमीटर का उपयोग करना चाहिए।नीचे दिए गए आंकड़े से पता चलता है कि उपरोक्त शर्तों के तहत चार्ज त्रुटि की स्थिति को ठीक किया जा सकता है।
चित्रा 10. कूलोमेट्रिक विधि की संचयी त्रुटि को समाप्त करने की शर्तें
कूलम्ब मीटरिंग विधि की सटीकता विचलन का दूसरा मुख्य कारक पूर्ण चार्ज क्षमता (FCC) त्रुटि है, जो बैटरी की डिज़ाइन क्षमता और बैटरी की वास्तविक पूर्ण चार्ज क्षमता के बीच का अंतर है।पूर्ण चार्ज क्षमता (एफसीसी) तापमान, उम्र बढ़ने, भार और अन्य कारकों से प्रभावित होगी।इसलिए, कूलोमेट्रिक विधि के लिए पूरी तरह से चार्ज क्षमता का री-लर्निंग और मुआवजा तरीका बहुत महत्वपूर्ण है।नीचे दिया गया आंकड़ा एसओसी त्रुटि की प्रवृत्ति को दर्शाता है जब पूर्ण चार्ज क्षमता को अधिक और कम करके आंका जाता है।
चित्र 11. त्रुटि प्रवृत्ति जब पूर्ण चार्ज क्षमता को अधिक और कम करके आंका जाता है
पोस्ट करने का समय: फरवरी-15-2023