หน้าที่หลักของระบบการจัดการแบตเตอรี่

หน้าที่หลักของระบบการจัดการแบตเตอรี่

2.1 SOC estimation

SOC ใช้เพื่ออธิบายพลังงานแบตเตอรี่ที่เหลืออยู่และเป็นหนึ่งในพารามิเตอร์ที่สำคัญที่สุดในการใช้งานแบตเตอรี่ การประมาณค่า SOC เป็นเกณฑ์ในการพิจารณาการคิดค่าบริการและการใช้จ่ายเกินกำลังของแบตเตอรี่ การประมาณค่าที่ถูกต้องสามารถหลีกเลี่ยงปัญหาการชาร์จไฟและการปลดแบตเตอรี่จนเต็มเพื่อให้สามารถทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือมากขึ้น

การประมาณค่าของแบตเตอรี่ SOC แสดงถึงความไม่เป็นเชิงเส้นที่แรงมากภายใต้อิทธิพลของสภาพแวดล้อมในการทำงานภายในและการเปลี่ยนแปลงสภาพแวดล้อมภายนอก มีปัจจัยภายในและภายนอกจำนวนมากที่มีผลต่อความจุของแบตเตอรี่เช่นอุณหภูมิของแบตเตอรี่อายุการใช้งานแบตเตอรี่ความต้านทานภายในของแบตเตอรี่ ฯลฯ เป็นเรื่องที่ยากมากที่จะต้องทำการประมาณ SOC ได้อย่างแม่นยำ

วิธีการประมาณค่า SOC ที่มีอยู่มีดังนี้

(1) วิธีการวัดชั่วโมง วิธีการวัด Anshi ไม่ได้พิจารณาการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างภายในและสถานะของแบตเตอรี่ดังนั้นจึงมีข้อดีของโครงสร้างที่เรียบง่ายและการใช้งานที่สะดวก แต่ความถูกต้องของวิธีการไม่สูง ถ้าความถูกต้องของการวัดค่าในปัจจุบันไม่สูงเมื่อเวลาผ่านไปข้อผิดพลาดสะสม SOC จะเพิ่มขึ้นต่อไปส่งผลต่อผลลัพธ์สุดท้าย วิธีนี้เหมาะสำหรับการวัดค่า SOC ของแบตเตอรี่ในรถยนต์ไฟฟ้า ถ้าความถูกต้องของการวัดสามารถปรับปรุงได้วิธีวัดค่า SOC แบบง่ายๆและเชื่อถือได้

(2) วิธีแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิด แรงดันไฟฟ้าวงจรเปิดของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีความสัมพันธ์เชิงเส้นกับ SOC ซึ่งสามารถใช้เพื่อกำหนดสถานะภายในของแบตเตอรี่ อย่างไรก็ตามเนื่องจากข้อกำหนดในการวัดที่เข้มงวดแบตเตอรี่ต้องมีอย่างน้อย 1 ชั่วโมงซึ่งไม่เหมาะสำหรับการตรวจจับแบตเตอรี่แบบออนไลน์ในเวลาจริงในรถยนต์ไฟฟ้า ภายใต้สถานการณ์ปกติเนื่องจากวิธีแรงดันไฟฟ้าแบบเปิดวงจรความถูกต้องของการประมาณค่าเริ่มต้นและครั้งสุดท้ายของการชาร์จของเครื่องชาร์จมีค่าค่อนข้างสูงและมักใช้วิธีแรงดันไฟฟ้าวงจรไฟฟ้าร่วมกับวิธีการวัดแอมป์มิเตอร์

(3) วิธีการกรองคาลมาน วิธีการกรองคาลมานเหมาะอย่างยิ่งกับแบตเตอรี่ไฮบริดที่มีความผันผวนสูงเนื่องจากความสามารถในการแก้ไขข้อผิดพลาดที่ยอดเยี่ยม ข้อเสียของวิธีการประมาณนี้คือต้องใช้ความเร็วในการประมวลผลสูงของระบบ

(4) วิธีเครือข่ายประสาทเทียม เครือข่ายประสาทเทียมมีคุณสมบัติต่าง ๆ เช่นการประมวลผลแบบขนานแบบกระจายการทำแผนที่แบบไม่เชิงเส้นและการเรียนรู้แบบปรับตัวเพื่อให้สามารถใช้เพื่อจำลองการเปลี่ยนแปลงของแบตเตอร์รี่และประมาณค่า SOC ได้ อย่างไรก็ตามวิธีนี้ต้องการข้อมูลอ้างอิงจำนวนมากสำหรับเครือข่ายประสาทเทียมเพื่อการเรียนรู้และข้อมูลและวิธีการฝึกอบรมจะต้องสูงข้อผิดพลาดที่ยอมรับไม่ได้จะเกิดขึ้น

2.2 การบริหารความสมดุล

มีหลายขั้นตอนในกระบวนการผลิตแบตเตอรี่และความแตกต่างอาจทำให้เกิดความไม่สอดคล้อง ความแตกต่างในเซลล์แบตเตอรี่ส่วนใหญ่จะสะท้อนให้เห็นถึงการเปลี่ยนแปลงความต้านทานภายในและความสามารถในช่วงเวลาและอุณหภูมิ ความแตกต่างระหว่างเซลล์มีความเป็นไปได้สูงที่จะทำให้เกิดการ overcharge หรือ overdischarge ทำให้แบตเตอรี่เสียหาย การบรรลุความสมดุลของแบตเตอรี่ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานของแบตเตอรี่เพื่อยืดอายุการใช้งานแบตเตอรี่และเพิ่มความปลอดภัย ในขั้นตอนนี้วิธีการสมดุลหลักในประเทศและต่างประเทศมีดังนี้:

(1) วิธี Equalization Equalization วิธีนี้เป็นตัวแทนหลักของวิธีการปลดปล่อยพลังงานประเภท วิธีการนี้ทำได้ง่ายและค่าใช้จ่ายต่ำ แต่การสูญเสียพลังงานค่อนข้างใหญ่และมีประสิทธิภาพต่ำ เหมาะสำหรับระบบที่มีประจุไฟและการจ่ายกระแสไฟขนาดเล็ก

(2) วิธีการเก็บประจุแบบสลับ (Switched capacitance) วิธีนี้เป็นตัวแทนหลักของวิธีการปลดปล่อยไอเสียแบบไม่ใช้พลังงานซึ่งทำขึ้นเพื่อหาข้อบกพร่องในการปรับความต้านทาน อย่างไรก็ตามวงจรควบคุมมีความซับซ้อนความเร็วในการทำให้เท่าเทียมกันช้าและใช้เวลานานซึ่งไม่เหมาะสำหรับการใช้งานในปัจจุบันที่มีขนาดใหญ่

(3) วิธีการปรับความสมดุลของหม้อแปลงไฟฟ้า วิธีนี้ใช้โครงสร้างสมมาตรของหม้อแปลงแบบมัลติคดเคี้ยวของชุดควบคุมแบตเตอรี่ ข้อบกพร่องของมันคือวงจรที่ซับซ้อนอุปกรณ์จำนวนมากและมีปริมาตรมากเกินไปซึ่งไม่ง่ายที่จะขยายชุดแบตเตอรี่ เหมาะสำหรับการชาร์จประจุกระแสไฟขนาดใหญ่

(4) ความสมดุลของจุดศูนย์กลาง วิธีนี้สามารถถ่ายโอนชุดแบตเตอรี่ทั้งหมดไปยังเซลล์แบตเตอรี่ได้อย่างรวดเร็วและโมดูลการปรับระดับเสียงส่วนกลางมีขนาดเล็กลง อย่างไรก็ตามการทำงานแบบสมดุลของแบตเตอรี่หลายชนิดไม่สามารถทำได้แบบขนานและจำเป็นต้องใช้สายเคเบิลจำนวนมากซึ่งไม่เหมาะสำหรับแบตเตอรี่ที่มีแบตเตอรี่จำนวนมาก

2.3 การจัดการความร้อน

อุณหภูมิมีผลต่อสมรรถนะแบตเตอรี่ทุกด้าน เขตข้อมูลอุณหภูมิจะไม่ทำให้เกิดความไม่สอดคล้องกันของชุดแบตเตอรี่จึงจำเป็นต้องจัดการ วัตถุประสงค์ของการจัดการความร้อนคือการรักษาอุณหภูมิของระบบแบตเตอรี่ภายในช่วงที่กำหนดโดยการให้ความร้อนหรือการกระจายความร้อนและเพื่อรักษาความสม่ำเสมอของอุณหภูมิภายในแบตเตอรี่ให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้

การจัดการอุณหภูมิส่วนใหญ่จะทำหน้าที่สี่อย่างต่อไปนี้: (1) การให้ความร้อนอย่างรวดเร็วของชุดแบตเตอรี่ภายใต้สภาวะความต้านทานต่ำ (2) ให้แน่ใจว่าการกระจายสม่ำเสมอของเขตข้อมูลอุณหภูมิของแบตเตอรี่; (3) วัดและตรวจสอบอุณหภูมิของแบตเตอรี่อย่างถูกต้อง (4) ในก้อนแบตเตอรี่เมื่ออุณหภูมิสูงเกินไปปริมาณความร้อนจะกระจายตัวออกอย่างรวดเร็ว วิธีการระบายความร้อนที่ใช้โดยทั่วไป ได้แก่ วิธีการพาความเร่งธรรมชาติวิธีการพาอากาศหมุนเวียนวิธีการไหลของของเหลววิธีวัสดุเปลี่ยนเฟสและวิธีการจัดการความร้อน วิธีการทำความร้อนทั่วไป ได้แก่ วิธีการทำความร้อนภายในแบตเตอรี่วิธีการให้ความร้อนแผ่นความร้อนวิธีการแจ็คเก็ตและวิธีการปั๊มความร้อน