Metodi di calcolo SOC

Che cosa è SOC?

Lo stato di carica (SOC) di una batteria è il rapporto tra la carica attuale disponibile e la capacità di carica totale, solitamente espresso in percentuale. Calcolare accuratamente lo SOC è fondamentale in unSistema di gestione della batteria (BMS)poiché aiuta a determinare l'energia rimanente, a gestire l'utilizzo della batteria econtrollare i processi di carica e scarica, prolungando così la durata della batteria.

I due metodi principali utilizzati per calcolare il SOC sono il metodo di integrazione della corrente e il metodo della tensione a circuito aperto. Entrambi presentano vantaggi e svantaggi e ciascuno introduce determinati errori. Pertanto, nelle applicazioni pratiche, questi metodi vengono spesso combinati per migliorare la precisione.

 

1. Metodo di integrazione corrente

Il metodo di integrazione della corrente calcola il SOC integrando le correnti di carica e scarica. Il suo vantaggio risiede nella semplicità, non richiedendo calibrazione. I passaggi sono i seguenti:

1. Registrare lo SOC all'inizio della carica o della scarica.
2. Misurare la corrente durante la carica e la scarica.
3. Integrare la corrente per trovare la variazione di carica.
4. Calcolare lo SOC attuale utilizzando lo SOC iniziale e la variazione di carica.

La formula è:

SOC=SOC iniziale+Q∫(I⋅dt)​

DoveI è la corrente, Q è la capacità della batteria e dt è l'intervallo di tempo.

È importante notare che, a causa della resistenza interna e di altri fattori, il metodo di integrazione attuale presenta un certo grado di errore. Inoltre, richiede periodi di carica e scarica più lunghi per ottenere risultati più accurati.

 

2. Metodo della tensione a circuito aperto

Il metodo della tensione a circuito aperto (OCV) calcola il SOC misurando la tensione della batteria in assenza di carico. La sua semplicità è il suo principale vantaggio, in quanto non richiede la misurazione della corrente. I passaggi sono:

1. Stabilire la relazione tra SOC e OCV in base al modello della batteria e ai dati del produttore.
2. Misurare l'OCV della batteria.
3. Calcolare lo SOC utilizzando la relazione SOC-OCV.

Si noti che la curva SOC-OCV cambia con l'utilizzo e la durata della batteria, richiedendo una calibrazione periodica per mantenerne la precisione. Anche la resistenza interna influisce su questo metodo e gli errori sono più significativi in ​​condizioni di scarica elevata.

 

3. Combinazione di metodi di integrazione attuali e OCV

Per migliorare l'accuratezza, gli attuali metodi di integrazione e OCV vengono spesso combinati. I passaggi di questo approccio sono:

1. Utilizzare il metodo di integrazione della corrente per tracciare la carica e la scarica, ottenendo SOC1.
2. Misurare l'OCV e utilizzare la relazione SOC-OCV per calcolare SOC2.
3. Combinando SOC1 e SOC2 si ottiene il SOC finale.

La formula è:

SOC=k1⋅SOC1+k2⋅SOC2

Dovek1 e k2 sono coefficienti di peso la cui somma è 1. La scelta dei coefficienti dipende dall'utilizzo della batteria, dalla durata del test e dalla precisione. In genere, k1 è maggiore per test di carica/scarica più lunghi, mentre k2 è maggiore per misurazioni OCV più precise.

Per garantire la precisione quando si combinano metodi diversi, è necessaria la calibrazione e la correzione, poiché anche la resistenza interna e la temperatura influiscono sui risultati.

 

Conclusione

L'attuale metodo di integrazione e il metodo OCV sono le tecniche principali per il calcolo del SOC, ciascuna con i suoi pro e contro. La combinazione di entrambi i metodi può migliorare l'accuratezza e l'affidabilità. Tuttavia, la calibrazione e la correzione sono essenziali per una determinazione precisa del SOC.