Co je to Coulomb Counting?
Byl jsem dotazován na odhad SOC vícekrát, než dokážu spočítat. Otázka se obvykle objeví, když něčí batoh ukazuje na měřidle 30 %, ale po dvou minutách se vypne. Devětkrát z deseti se hlavní příčina vrací k Coulombovu chybnému počítání.
Koncept
Coulombovy počítací stopy se nabíjejí a nabíjejí. Na papíře docela jednoduché. Postupem času integrujete proud, udržujete průběžný záznam a tento záznam vám říká, kolik šťávy v buňce zbývá.
Vzorky BMS jsou aktuální-obvykle někde mezi 10 Hz a 100 Hz v závislosti na aplikaci-a každý vzorek se vynásobí časovým intervalem. Sečtěte je. Odečtěte od své počáteční kapacity. Tady je vaše číslo SOC.
Kde se to oškliví
Zde je to, co učebnice dostatečně nezdůrazňují. Ten proudový senzor, na který se spoléháš, má offsetový drift. Má chybu zisku. Má teplotní koeficient. Typický automobilový bočník může mít hodnotu ±0,5 %, ale to je za ideálních podmínek při 25 stupních. Strč to pod kapotu ve Phoenixu v červenci a díváš se na různá čísla.
V roce 2019 jsem pracoval na 48V mild hybridním programu. Měli jsme bočník Vishay dimenzovaný na 100 μΩ. Krásný spec. list. V laboratoři bylo vše perfektně sledováno. Umístěte jej do vozidla, které provádí regenerativní brzdění při zastavování-a{7}}provozu, a po šesti hodinách se SOC posunul o 8 %. Tepelná hmota bočníku nemohla držet krok s aktuálními přechodovými jevy. Nakonec jsme přidali vyhrazený teplotní senzor na samotný bočník a spustili kompenzační algoritmus ve firmwaru BMS.
Problém nízkého proudu
Tenhle kouše lidi pořád. Váš senzor Hallova efektu nebo shunt má hladinu šumu. Pod možná 500 mA na typickém EV balení se poměr signálu -k-šumu rozpadá. Ale článek se stále vybíjí-. BMS stále odebírá klidový proud. Stykače mají netěsnost.
Během dvou{0}}týdenního období parkování se tyto malé proudy sčítají. Viděl jsem, že balíčky ztrácejí 3-4% SOC, které počítadlo Coulomb nikdy nezaregistrovalo. Majitel se vrací z dovolené, měřidlo ukazuje 85 %, ale skutečná kapacita se blíží 81 %. Udělejte to několikrát a vaše rekalibrační okna nemohou dohnat.
Některé týmy používají paralelní model samo{0}}vybíjení. Jiní si pouze vynutí rekalibraci OCV po jakékoli době odpočinku delší než 4 hodiny. Neexistuje žádná dokonalá odpověď. Lidé z ISO 26262 se vás zeptají, jak to řešíte ve vaší FMEA, a raději mějte zdokumentovanou strategii.
Slábnutí kapacity
Buňka, kterou jste charakterizovali během vývoje, není buňka, kterou máte po 500 cyklech. Nominální kapacita klesá. Vnitřní odpor stoupá. Ale Coulombův počítadlo to neví, pokud mu to neřeknete.
Měřicí integrované obvody TI-řady BQ34, například-provádějí sledování vnitřní impedance a v průběhu času upravují kapacitu plného nabití. To je model-založený na základním coulombovském počítání. Maxim 17205 dělá něco podobného. U vlastních návrhů BMS si to vytváříte sami a vyžaduje to ověřená data stárnutí z vaší specifické buněčné chemie.
Buňky NCM se zde chovají odlišně od LFP. LFP má ploché napěťové plató, které činí korekce založené na OCV-téměř nepoužitelnými v rozsahu 20–80 % SOC. Spoléháte se na to, že Coulomb více počítal, což znamená, že na vaší aktuální přesnosti snímání záleží ještě víc.
Praktická rekalibrace
Plné nabití je váš přítel. Když napětí dosáhne prahové hodnoty ukončení a proud se zužuje pod C/20 nebo jaká je vaše mezní hodnota, resetujete se na 100 %. Jednoduchý. Spolehlivý. Funguje pokaždé, když se vaše nabíječka a BMS dohodnou na tom, co znamená „plný“.
Konec vybíjení je složitější. Koleno napětí je strmé, závislé na teplotě-a ovlivněné nedávnou historií zatížení. Většina systémů se při prázdném stavu nepřekalibruje. Pouze používají plné nabití jako kotevní bod a důvěřují počítání mezi tím.
Některá zařízení pro stacionární úložiště provádějí pravidelné testy kapacity. Jednou za měsíc systém provede kontrolované úplné vybití a dobití. To vám dává základní pravdu. Provozovatelé vozového parku s EV to někdy dělají také. Je to provozně nepříjemné, ale řeší problém s driftem.
Co říkám novým inženýrům
Coulombovo počítání není sofistikovaný algoritmus. Je to sčítání a odčítání se spoustou zdrojů chyb. Sofistikovanost spočívá v pochopení, odkud chyby pocházejí, a ve strategii, jak je svázat.
Správný výběr aktuálního senzoru. Porozumět teplotnímu chování. Než napíšete jediný řádek kódu, naplánujte si strategii rekalibrace. Testujte se skutečnými články při skutečných teplotách při realistických profilech zatížení. Nastavení lavice s napájecím zdrojem a elektronickou zátěží vám neukáže problémy, které uvidíte v terénu.
