Калибровка аккумуляторов SMBus с отслеживанием импеданса

Появление технологии

Умный аккумулятор был назван чудом инженерной архитектуры, когда его впервые представили Intel и Duracell в 1994 году. В отличие от обычного аккумулятора, который заряжается по алгоритму зарядного устройства, умный аккумулятор становится главным контроллером заряда. Он также обеспечивает отображение состояния заряда (SoC), фиксирует данные о производительности и выявляет аномалии. Для точности показателей умный аккумулятор требует периодической калибровки.

Необходимость калибровки

У большинства пользователей аккумуляторов не хватает терпения на плановое обслуживание, и они ждут неизбежного, что проявляется в постепенной потере точности внутреннего указателя уровня топлива. Между тем, мы ездим на электромобилях с подобной системой управления аккумулятором (BMS), которая не требует калибровки. Что это нам дает с точки зрения калибровки?

При отсутствии калибровки производитель устройства советует пользователю периодически выполнять полный разряд устройства, чтобы установить флажок полного разряда, а затем полный заряд, чтобы установить флажок полного заряда. Это устанавливает линейную линию между полным и разряженным аккумулятором для считывания SoC. Со временем линия снова размывается, и возникает необходимость в повторной калибровке.

BMS для литиевых АКБ

Защищает батареи от перезаряда, глубокого разряда, перегрева и сверхвысокого тока

Victron VE.Bus BMS V2 – система управления литиевыми аккумуляторами LiFePO4 Smart

Умная система управления батареями LiFePO4 Smart от Victron

Купить

SmallBMS – BMS для LiFePO4 Smart аккумуляторов Victron

 Компактная система управления батареями Victron Lithium Smart (LiFePO4), обеспечивающая базовую защиту аккумуляторов от глубокого разряда, чрезмерного заряда и перегрева.

Купить

Smart BMS CL 12/100 – интеллектуальная защита LiFePO4 батарей в 12В системах от Victron Energy

Совмещает ограничение тока от генератора, Bluetooth-мониторинг, аварийные выходы и модульное взаимодействие с другими устройствами Victron – всё в одном устройстве!

Купить

Посмотреть больше

Такой цикл калибровки не учитывает уменьшение емкости аккумулятора. Полностью заряженный аккумулятор с полезной емкостью 50% сократит время работы вдвое, с часа до 30 минут. Емкость является главным показателем состояния, который определяет срок службы аккумулятора.

Полезная емкость аккумулятора SMBus определяется показателем полной зарядной емкости (FCC). В новом аккумуляторе FCC составляет 100%. Это число уменьшается по мере старения аккумулятора.

Современный умный аккумулятор с отслеживанием импеданса периодически обновляет полезную емкость во время нормального использования. Обновление емкости происходит, когда индикатор уровня заряда может наблюдать значительное изменение в SoC во время измерения энергии, поступающей в аккумулятор или из него. Обновления импеданса обычно требуют цикла обучения.

Наша аналогия иллюстрирует аккумулятор в форме стакана с 20% неиспользуемой емкости, 30% старого заряда и 30% измеренного нового заряда. Достижение SoC 80% позволяет рассчитать полезную емкость, которая является суммой остаточного заряда и добавленной энергии. Формула также применяется в обратном направлении путем измерения энергии разряда.

Принципы определения SoC

SoC определяется путем измерения напряжения и температуры, когда аккумулятор находится в состоянии покоя, когда напряжение стабилизировалось после перемешивания, вызванного зарядом и разрядом. Внутренние таблицы хранят связь между SoC, напряжением и температурой.

Обучение и оптимизация

Современный умный аккумулятор обновляет свою расчетную емкость каждый раз, когда есть такая возможность, во время зарядки или разрядки в течение беспрепятственного времени, после чего следует достаточно длительный период покоя для получения достоверных показателей SoC по напряжению. Наилучших результатов достигают, применяя намеренный полный цикл с заданным производителем алгоритмом обучения, который может длиться 24 часа и выполняться с помощью анализатора аккумулятора. Подобные процедуры обучения также рекомендуются для электромобиля, позволяя транспортному средству отдыхать несколько часов на разных уровнях SoC перед зарядкой. Умный аккумулятор действительно умный, но показатели все равно могут отличаться на 10–20%.