Metodi di calcolo del SOC

Cos'è il 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 il SOC è cruciale in aSistema 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 dell'integrazione della corrente e il metodo della tensione a circuito aperto. Entrambi hanno i loro vantaggi e svantaggi e ciascuno introduce alcuni errori. Pertanto, nelle applicazioni pratiche, questi metodi vengono spesso combinati per migliorare la precisione.

 

1. Metodo di integrazione attuale

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

1. Registrare il SOC all'inizio della carica o della scarica.
2. Misurare la corrente durante la carica e la scarica.
3. Integra la corrente per trovare la variazione di carica.
4. Calcolare il SOC attuale utilizzando il 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, l'attuale metodo di integrazione 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 quando non è presente 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 di batteria e ai dati del produttore.
2. Misurare l'OCV della batteria.
3. Calcolare il 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 mantenere la precisione. Anche la resistenza interna influisce su questo metodo e gli errori sono più significativi in ​​stati di scarica elevata.

 

3. Combinazione dell'integrazione attuale e dei metodi OCV

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

1. Utilizzare l'attuale metodo di integrazione per tracciare la carica e la scarica, ottenendo SOC1.
2. Misurare l'OCV e utilizzare la relazione SOC-OCV per calcolare SOC2.
3. Combina SOC1 e SOC2 per ottenere 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, dal tempo di test e dalla precisione. In genere, k1 è maggiore per test di carica/scarica più lunghi e k2 è maggiore per misurazioni OCV più precise.

La calibrazione e la correzione sono necessarie per garantire l'accuratezza quando si combinano i metodi, 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, ciascuno con i propri pro e contro. 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.