લિથિયમ બેટરીની ચાર્જ સ્થિતિ (SOC)નો અંદાજ કાઢવો તકનીકી રીતે મુશ્કેલ છે, ખાસ કરીને એપ્લીકેશનમાં જ્યાં બેટરી સંપૂર્ણપણે ચાર્જ થતી નથી અથવા સંપૂર્ણ રીતે ડિસ્ચાર્જ થતી નથી. આવા કાર્યક્રમો હાઇબ્રિડ ઇલેક્ટ્રિક વાહનો (HEVs) છે. પડકાર લિથિયમ બેટરીની ખૂબ જ ફ્લેટ વોલ્ટેજ ડિસ્ચાર્જ લાક્ષણિકતાઓમાંથી ઉદ્ભવે છે. વોલ્ટેજ ભાગ્યે જ 70% SOC થી 20% SOC માં બદલાય છે. વાસ્તવમાં, તાપમાનના ફેરફારોને કારણે વોલ્ટેજની વિવિધતા ડિસ્ચાર્જને કારણે વોલ્ટેજની વિવિધતા જેવી જ છે, તેથી જો SOC વોલ્ટેજમાંથી મેળવવામાં આવે છે, તો કોષના તાપમાનને વળતર આપવું આવશ્યક છે.
બીજો પડકાર એ છે કે બેટરીની ક્ષમતા સૌથી નીચી ક્ષમતાવાળા કોષની ક્ષમતા દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે, તેથી SOC ને સેલના ટર્મિનલ વોલ્ટેજના આધારે નહીં, પરંતુ સૌથી નબળા સેલના ટર્મિનલ વોલ્ટેજના આધારે નક્કી કરવું જોઈએ. આ બધું થોડું અઘરું લાગે છે. તો શા માટે આપણે કોષમાં વહેતા પ્રવાહના કુલ જથ્થાને ખાલી ન રાખીએ અને તેને વહેતા પ્રવાહ સાથે સંતુલિત કરીએ? આને કુલમેટ્રિક ગણતરી તરીકે ઓળખવામાં આવે છે અને તે પર્યાપ્ત સરળ લાગે છે, પરંતુ આ પદ્ધતિમાં ઘણી મુશ્કેલીઓ છે.
બેટરીઓસંપૂર્ણ બેટરી નથી. તમે તેમનામાં જે નાખો છો તે તેઓ ક્યારેય પરત કરતા નથી. ચાર્જિંગ દરમિયાન લિકેજ કરંટ છે, જે તાપમાન, ચાર્જ દર, ચાર્જની સ્થિતિ અને વૃદ્ધાવસ્થા સાથે બદલાય છે.
બેટરીની ક્ષમતા પણ ડિસ્ચાર્જના દર સાથે બિન-રેખીય રીતે બદલાય છે. ઝડપી ડિસ્ચાર્જ, ક્ષમતા ઓછી. 0.5C ડિસ્ચાર્જથી 5C ડિસ્ચાર્જ સુધી, ઘટાડો 15% જેટલો ઊંચો હોઈ શકે છે.
બેટરીમાં ઊંચા તાપમાને નોંધપાત્ર રીતે વધુ લિકેજ પ્રવાહ હોય છે. બૅટરીના આંતરિક કોષો બાહ્ય કોષો કરતાં વધુ ગરમ થઈ શકે છે, તેથી બૅટરીમાંથી સેલ લિકેજ અસમાન હશે.
ક્ષમતા એ તાપમાનનું કાર્ય પણ છે. કેટલાક લિથિયમ રસાયણો અન્ય કરતા વધુ પ્રભાવિત થાય છે.
આ અસમાનતાને વળતર આપવા માટે, બેટરીની અંદર સેલ બેલેન્સિંગનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. આ વધારાનો લિકેજ પ્રવાહ બેટરીની બહાર માપી શકાય તેવું નથી.
કોષના જીવન અને સમય જતાં બેટરીની ક્ષમતા સતત ઘટતી જાય છે.
વર્તમાન માપમાં કોઈપણ નાની ઓફસેટ એકીકૃત કરવામાં આવશે અને સમય જતાં તે મોટી સંખ્યામાં બની શકે છે, જે SOC ની ચોકસાઈને ગંભીરપણે અસર કરશે.
ઉપરોક્ત તમામ બાબતો સમય જતાં ચોકસાઈમાં ડ્રિફ્ટમાં પરિણમશે સિવાય કે નિયમિત કેલિબ્રેશન હાથ ધરવામાં આવે, પરંતુ આ ત્યારે જ શક્ય છે જ્યારે બેટરી લગભગ ડિસ્ચાર્જ થઈ ગઈ હોય અથવા લગભગ ભરાઈ ગઈ હોય. HEV એપ્લિકેશન્સમાં બેટરીને લગભગ 50% ચાર્જ પર રાખવી શ્રેષ્ઠ છે, તેથી મીટરિંગની ચોકસાઈને વિશ્વસનીય રીતે સુધારવાની એક સંભવિત રીત એ છે કે સમયાંતરે બેટરીને સંપૂર્ણ ચાર્જ કરવી. શુદ્ધ ઇલેક્ટ્રિક વાહનો નિયમિતપણે સંપૂર્ણ અથવા લગભગ સંપૂર્ણ ચાર્જ કરવામાં આવે છે, તેથી કુલમેટ્રિક ગણતરીઓ પર આધારિત મીટરિંગ ખૂબ જ સચોટ હોઈ શકે છે, ખાસ કરીને જો અન્ય બેટરી સમસ્યાઓ માટે વળતર આપવામાં આવે.
કુલમેટ્રિક ગણતરીમાં સારી ચોકસાઈની ચાવી એ વિશાળ ગતિશીલ શ્રેણી પર સારી વર્તમાન શોધ છે.
વર્તમાન માપવાની પરંપરાગત પદ્ધતિ આપણા માટે શંટ છે, પરંતુ જ્યારે ઉચ્ચ (250A+) પ્રવાહ સામેલ હોય ત્યારે આ પદ્ધતિઓ નીચે પડી જાય છે. પાવર વપરાશને લીધે, શંટને ઓછી પ્રતિકારની જરૂર છે. નીચા (50mA) પ્રવાહોને માપવા માટે નીચા પ્રતિકાર શન્ટ યોગ્ય નથી. આ તરત જ સૌથી મહત્વપૂર્ણ પ્રશ્ન ઉભો કરે છે: માપવા માટે લઘુત્તમ અને મહત્તમ પ્રવાહો શું છે? આને ગતિશીલ શ્રેણી કહેવામાં આવે છે.
100Ahr ની બેટરી ક્ષમતા ધારી રહ્યા છીએ, સ્વીકાર્ય સંકલન ભૂલનો આશરે અંદાજ.
4 Amp ભૂલ એક દિવસમાં 100% ભૂલો પેદા કરશે અથવા 0.4A ભૂલ એક દિવસમાં 10% ભૂલો પેદા કરશે.
4/7A ભૂલ એક અઠવાડિયાની અંદર 100% ભૂલો પેદા કરશે અથવા 60mA ભૂલ એક અઠવાડિયાની અંદર 10% ભૂલો પેદા કરશે.
4/28A ભૂલ મહિનામાં 100% ભૂલ પેદા કરશે અથવા 15mA ભૂલ મહિનામાં 10% ભૂલ પેદા કરશે, જે કદાચ શ્રેષ્ઠ માપ છે જે ચાર્જિંગ અથવા સંપૂર્ણ ડિસ્ચાર્જને કારણે પુનઃપ્રાપ્તિ વિના અપેક્ષિત કરી શકાય છે.
હવે ચાલો શંટને જોઈએ જે વર્તમાનને માપે છે. 250A માટે, 1m ઓહ્મ શંટ ઊંચી બાજુ પર હશે અને 62.5W ઉત્પન્ન કરશે. જો કે, 15mA પર તે માત્ર 15 માઇક્રોવોલ્ટ્સ ઉત્પન્ન કરશે, જે પૃષ્ઠભૂમિ અવાજમાં ખોવાઈ જશે. ગતિશીલ શ્રેણી 250A/15mA = 17,000:1 છે. જો 14-બીટ A/D કન્વર્ટર અવાજ, ઑફસેટ અને ડ્રિફ્ટમાં સિગ્નલને ખરેખર "જોઈ" શકે છે, તો 14-બીટ A/D કન્વર્ટર જરૂરી છે. ઓફસેટનું મહત્વનું કારણ થર્મોકોલ દ્વારા જનરેટ થયેલ વોલ્ટેજ અને ગ્રાઉન્ડ લૂપ ઓફસેટ છે.
મૂળભૂત રીતે, ત્યાં કોઈ સેન્સર નથી કે જે આ ગતિશીલ શ્રેણીમાં વર્તમાનને માપી શકે. ટ્રેક્શન અને ચાર્જિંગ ઉદાહરણોમાંથી ઊંચા પ્રવાહને માપવા માટે ઉચ્ચ વર્તમાન સેન્સરની જરૂર છે, જ્યારે નીચા વર્તમાન સેન્સરની જરૂર છે, ઉદાહરણ તરીકે, એક્સેસરીઝ અને કોઈપણ શૂન્ય વર્તમાન સ્થિતિમાંથી કરંટ માપવા માટે. નીચા વર્તમાન સેન્સર પણ ઉચ્ચ પ્રવાહને "જુએ" હોવાથી, તે સંતૃપ્તિ સિવાય, આ દ્વારા નુકસાન અથવા બગડી શકતું નથી. આ તરત જ શંટ પ્રવાહની ગણતરી કરે છે.
એક ઉકેલ
સેન્સરનું ખૂબ જ યોગ્ય કુટુંબ ઓપન લૂપ હોલ ઇફેક્ટ કરંટ સેન્સર છે. આ ઉપકરણોને ઉચ્ચ પ્રવાહોથી નુકસાન થશે નહીં અને Raztec એ એક સેન્સર શ્રેણી વિકસાવી છે જે વાસ્તવમાં એક કંડક્ટર દ્વારા મિલિએમ્પ રેન્જમાં પ્રવાહોને માપી શકે છે. 100mV/AT નું ટ્રાન્સફર ફંક્શન વ્યવહારુ છે, તેથી 15mA કરંટ ઉપયોગી 1.5mV પેદા કરશે. શ્રેષ્ઠ ઉપલબ્ધ કોર સામગ્રીનો ઉપયોગ કરીને, સિંગલ મિલિએમ્પ રેન્જમાં ખૂબ જ ઓછી રિમેનન્સ પણ પ્રાપ્ત કરી શકાય છે. 100mV/AT પર, સંતૃપ્તિ 25 Amps ઉપર થશે. નીચા પ્રોગ્રામિંગ ગેઇન અલબત્ત ઉચ્ચ પ્રવાહ માટે પરવાનગી આપે છે.
પરંપરાગત ઉચ્ચ વર્તમાન સેન્સર્સનો ઉપયોગ કરીને ઉચ્ચ પ્રવાહો માપવામાં આવે છે. એક સેન્સરથી બીજા પર સ્વિચ કરવા માટે સરળ તર્કની જરૂર છે.
Raztec ની કોરલેસ સેન્સરની નવી શ્રેણી ઉચ્ચ વર્તમાન સેન્સર માટે ઉત્તમ પસંદગી છે. આ ઉપકરણો ઉત્તમ રેખીયતા, સ્થિરતા અને શૂન્ય હિસ્ટેરેસિસ ઓફર કરે છે. તેઓ યાંત્રિક રૂપરેખાંકનો અને વર્તમાન શ્રેણીઓની વિશાળ શ્રેણીમાં સરળતાથી સ્વીકાર્ય છે. આ ઉપકરણોને ઉત્કૃષ્ટ પ્રદર્શન સાથે નવી પેઢીના ચુંબકીય ક્ષેત્ર સેન્સરના ઉપયોગ દ્વારા વ્યવહારુ બનાવવામાં આવે છે.
બંને પ્રકારના સેન્સર જરૂરી પ્રવાહોની અત્યંત ગતિશીલ શ્રેણી સાથે સિગ્નલ-ટુ-અવાજ ગુણોત્તરનું સંચાલન કરવા માટે ફાયદાકારક રહે છે.
જો કે, આત્યંતિક સચોટતા બિનજરૂરી હશે કારણ કે બેટરી પોતે એક સચોટ કુલોમ્બ કાઉન્ટર નથી. ચાર્જ અને ડિસ્ચાર્જ વચ્ચે 5% ની ભૂલ એ બેટરી માટે લાક્ષણિક છે જ્યાં વધુ અસંગતતાઓ અસ્તિત્વમાં છે. આને ધ્યાનમાં રાખીને, મૂળભૂત બેટરી મોડેલનો ઉપયોગ કરીને પ્રમાણમાં સરળ તકનીકનો ઉપયોગ કરી શકાય છે. મોડેલમાં નો-લોડ ટર્મિનલ વોલ્ટેજ વિરુદ્ધ ક્ષમતા, ચાર્જ વોલ્ટેજ વિરુદ્ધ ક્ષમતા, ડિસ્ચાર્જ અને ચાર્જ પ્રતિકારનો સમાવેશ થઈ શકે છે જે ક્ષમતા અને ચાર્જ/ડિસ્ચાર્જ ચક્ર સાથે સુધારી શકાય છે. અવક્ષય અને પુનઃપ્રાપ્તિ વોલ્ટેજ સમય સ્થિરાંકોને સમાવવા માટે યોગ્ય માપેલ વોલ્ટેજ સમય સ્થિરાંકો સ્થાપિત કરવાની જરૂર છે.
સારી ગુણવત્તાની લિથિયમ બેટરીનો નોંધપાત્ર ફાયદો એ છે કે તેઓ ઉચ્ચ ડિસ્ચાર્જ દરે ખૂબ ઓછી ક્ષમતા ગુમાવે છે. આ હકીકત ગણતરીઓને સરળ બનાવે છે. તેમની પાસે ખૂબ જ ઓછો લિકેજ પ્રવાહ પણ છે. સિસ્ટમ લિકેજ વધુ હોઈ શકે છે.
આ ટેકનિક કુલોમ્બ ગણતરીની જરૂરિયાત વિના યોગ્ય પરિમાણો સ્થાપિત કર્યા પછી વાસ્તવિક બાકી રહેલી ક્ષમતાના થોડા ટકા પોઈન્ટની અંદર ચાર્જ અંદાજની સ્થિતિને સક્ષમ કરે છે. બેટરી કુલોમ્બ કાઉન્ટર બની જાય છે.
વર્તમાન સેન્સરમાં ભૂલ સ્ત્રોતો
ઉપર સૂચવ્યા મુજબ, ઑફસેટ ભૂલ કુલમેટ્રિક ગણતરી માટે મહત્વપૂર્ણ છે અને શૂન્ય વર્તમાન પરિસ્થિતિઓ હેઠળ સેન્સર ઑફસેટને શૂન્ય પર માપાંકિત કરવા માટે SOC મોનિટરની અંદર જોગવાઈ કરવી જોઈએ. આ સામાન્ય રીતે ફેક્ટરી ઇન્સ્ટોલેશન દરમિયાન જ શક્ય છે. જો કે, સિસ્ટમો અસ્તિત્વમાં હોઈ શકે છે જે શૂન્ય પ્રવાહ નક્કી કરે છે અને તેથી ઑફસેટના સ્વચાલિત પુનઃકેલિબ્રેશનને મંજૂરી આપે છે. આ એક આદર્શ પરિસ્થિતિ છે કારણ કે ડ્રિફ્ટને સમાવી શકાય છે.
કમનસીબે, તમામ સેન્સર ટેકનોલોજી થર્મલ ઓફસેટ ડ્રિફ્ટ ઉત્પન્ન કરે છે, અને વર્તમાન સેન્સર કોઈ અપવાદ નથી. હવે આપણે જોઈ શકીએ છીએ કે આ એક નિર્ણાયક ગુણવત્તા છે. Raztec ખાતે ગુણવત્તાયુક્ત ઘટકો અને સાવચેત ડિઝાઇનનો ઉપયોગ કરીને, અમે <0.25mA/K ની ડ્રિફ્ટ રેન્જ સાથે થર્મલી સ્થિર વર્તમાન સેન્સરની શ્રેણી વિકસાવી છે. 20K ના તાપમાનમાં ફેરફાર માટે, આ મહત્તમ 5mA ની ભૂલ પેદા કરી શકે છે.
ચુંબકીય સર્કિટનો સમાવેશ કરતા વર્તમાન સેન્સર્સમાં ભૂલનો બીજો સામાન્ય સ્ત્રોત એ બાકી રહેલા ચુંબકત્વને કારણે થતી હિસ્ટેરેસિસ ભૂલ છે. આ ઘણીવાર 400mA સુધીનું હોય છે, જે આવા સેન્સરને બેટરી મોનિટરિંગ માટે અયોગ્ય બનાવે છે. શ્રેષ્ઠ ચુંબકીય સામગ્રી પસંદ કરીને, Raztec એ આ ગુણવત્તાને 20mA સુધી ઘટાડી દીધી છે અને સમય જતાં આ ભૂલ ખરેખર ઘટી છે. જો ઓછી ભૂલની જરૂર હોય, તો ડિમેગ્નેટાઇઝેશન શક્ય છે, પરંતુ નોંધપાત્ર જટિલતા ઉમેરે છે.
એક નાની ભૂલ એ તાપમાન સાથે ટ્રાન્સફર ફંક્શન કેલિબ્રેશનનું ડ્રિફ્ટ છે, પરંતુ માસ સેન્સર માટે આ અસર તાપમાન સાથે કોષની કામગીરીના ડ્રિફ્ટ કરતાં ઘણી નાની છે.
SOC અંદાજ માટે શ્રેષ્ઠ અભિગમ એ છે કે સ્થિર નો-લોડ વોલ્ટેજ, IXR દ્વારા વળતર આપવામાં આવતા સેલ વોલ્ટેજ, કુલમેટ્રિક ગણતરીઓ અને પરિમાણોનું તાપમાન વળતર જેવી તકનીકોના સંયોજનનો ઉપયોગ કરવો. ઉદાહરણ તરીકે, નો-લોડ અથવા લો-લોડ બેટરી વોલ્ટેજ માટે SOC નો અંદાજ લગાવીને લાંબા ગાળાની એકીકરણ ભૂલોને અવગણી શકાય છે.
પોસ્ટ સમય: ઓગસ્ટ-09-2022