Metodi di calcolo SOC

Che cos'è un SOC?

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

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

 

1. Metodo di integrazione corrente

Il metodo di integrazione attuale calcola lo stato di carica (SOC) integrando le correnti di carica e scarica. Il suo vantaggio risiede nella semplicità, in quanto non richiede calibrazione. I passaggi sono i seguenti:

1. Registrare lo stato di carica (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. Calcola lo stato di carica attuale utilizzando lo stato di carica iniziale e la variazione di carica.

La formula è:

SOC=SOC iniziale+Q∫(I⋅dt)​

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

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

 

2. Metodo della tensione a circuito aperto

Il metodo della tensione a circuito aperto (OCV) calcola lo stato di carica (SOC) misurando la tensione della batteria in assenza di carico. Il suo principale vantaggio risiede nella semplicità, in quanto non richiede la misurazione della corrente. I passaggi sono i seguenti:

1. Stabilire la relazione tra SOC e OCV in base al modello della batteria e ai dati del produttore.
2. Misurare la tensione a circuito aperto (OCV) della batteria.
3. Calcola lo stato di carica (SOC) utilizzando la relazione SOC-OCV.

Si noti che la curva SOC-OCV varia in base all'utilizzo e alla 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 a livelli di scarica elevati.

 

3. Combinazione dei metodi di integrazione corrente e OCV

Per migliorare la precisione, i metodi di integrazione corrente e OCV vengono spesso combinati. I passaggi per questo approccio sono:

1. Utilizzare il metodo di integrazione corrente per monitorare la carica e la scarica, ottenendo SOC1.
2. Misurare l'OCV e utilizzare la relazione SOC-OCV per calcolare SOC2.
3. Unisci SOC1 e SOC2 per ottenere il SOC finale.

La formula è:

SOC=k1⋅SOC1+k2⋅SOC2

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

La calibrazione e la correzione sono necessarie per garantire la precisione quando si combinano diversi metodi, poiché anche la resistenza interna e la temperatura influiscono sui risultati.

 

Conclusione

Il metodo di integrazione corrente e il metodo OCV sono le tecniche principali per il calcolo dello stato di carica (SOC), ognuna con i propri vantaggi e svantaggi. La combinazione di entrambi i metodi può migliorare la precisione e l'affidabilità. Tuttavia, la calibrazione e la correzione sono essenziali per una determinazione precisa del SOC.