Comu stimari lu statu di càrrica?
Stima SOC
Lu statu di càrrica (SOC) di na battirìa è unu dî paràmitri cchiù mpurtanti duranti l'usu dâ battirìa. Siccomu lu SOC è nfruenzatu di fattura comu lu tassu di càrrica/di scaricamentu (attuali), la timpiratura, l'autu- discharge e l'invicchiamentu, li batterii mustranu n'auta nunlinianza duranti l'usu, facennu difficili la stima dû SOC accurata.
Mètudi di stima SOC
Usatu di sòlituMètudi di stima SOCnchiùjiri lu mètudu di spirimentu di scarica, lu mètudu di ntigrazzioni ampere{0}} uri, apertu lu mètudu di vurtaggiu di caricu, mètudu di vurtaggiu di càrricu, mètudu di risistenza nterni, mètudu di riti niurali e mètudu di filtrazzioni di Kalman.
1) Mètudu ri spirimentu ri scàrricu. Lu mètudu dû spirimentu di scarica è lu mètudu di stima SOC cchiù affidàbbili. Usa na currenti custanti pi scarica cuntinui, e lu pruduttu dâ currenti di scarica e dû tempu è la càrrica ristanti. Lu mètudu dû spirimentu ri scarica è spissu usatu nnî labburatori e è applicabbili a tutti li batteri, ma havi dui svantaggi ‘mpurtanti: apprima, ci voli 'na quantità ranni ri tiempu; ‘n secunnu locu, l’upirazzioni dâ battirìa havi a èssiri ‘ntirrutta. Lu mètudu di spirimentu di scarica nun è adattu pî veiculi elèttrici ‘n movimentu, ma pò èssiri usatu pû mantinimentu dî batteri elèttrici dî veiculi.
2) Ampere- un mètudu di ntigrazzioni. Lu mètudu di ntigrazzioni- è lu mètudu di stima SOC cchiù usatu. Cumunca, stu mètudu havi li prubblemi siquenti: ‘mpricisimisurazzioni attualiporta â diviazzioni di càrculu SOC e l'erruri s'accumulunu nnô tempu e addivèntanu cchiù granni; càrrica- s'àvi a cunzidirari l'efficienza dâ battirìa; l'erruri su' cchiù granni sutta li cunnizzioni di- timpiratura o quannu la battirìa cancia viulentimenti. La misurazzioni dâ currenti inaccurata po èssiri arrisurbuta usannu sinsura di currenti auta{3}}}, ma lu costu aumenta; arrisòrbiri a càrricazziuna - efficienza discharge abbisogna di mastriari na granni quantità di dati spirimintali e stabbiliri li furmuli ‘mpìrichi pâ càrrica - sirge efficienza. Lu mètudu di ntigrazzioni-, po èssiri usata pi tutti li battirìi di veiculi elèttrici. Si la misurazzioni attuali è accurata e ci su' dati sufficienti pû statu di stima nizziali, po èssiri un mètudu di stima SOC sèmplici e affidàbbili.
3) Open- mètudu di vurtaggiu di circhiu. Lu vurtaggiu apertu- di na battirìa â fini dû scaricamentu è vicinu â forza elettrumotiva dâ battirìa. La forza elettrumotiva di na battirìa cubbalitazziunad{5}} è na funzioni di cuncintrazzioni di elittruliti, ca diminuisci prupurziunamenti cu scaricamentu dâ battirìa, adunca lu vurtaggiu apertu-}} po èssiri usatu pi stimari lu SOC. La liniarità dû vurtaggiu apertu e SOC pî batteri e li litiu MH/Ni e li litium-} nun è bonu comu chiḍḍu dû cubbartu-}}}}}}}}}}}}}}}}}}} cce, ma la rilazziuni currispunnenti po èssiri usata pi stimari SOC, supratuttu cu risurtati megghiu all'inizziu e â fini dâ càrrica. Un svantaggiu mpurtanti dû mètudu di vurtaggiu apertu di circoitu è ca la battirìa àvi bisognu di ripusari pi assai tempu pi stabbilizzari la vurtaggiu, e ci volunu assai uri o macari cchiù assai di deci uri pi ricupirari l’upirazzioni a stabbilità, ca causa certi difficultàti nnâ misurazzioni; ditirminari quantu tempu è puru nu prubblema, adunca stu mètudu quannu veni usatu sulu è adattu sulu ê veiculi elèttrici ntô statu parcheggiatu. Lu mètudu di vurtaggiu arpurita- àvi nu bonu rinnimentu di stima SOC all'inizziu e la parti dâ càrrica e veni spissu usatu 'n cumminazzioni cû mètudu di ntigrazzioni ampere-}}.
4) Mètudu di tinzioni Carica. Ntô scaricamentu istantaneu accumincia, lu vurtaggiu cancia rapidamenti dû statu di vurtaggiu apertu a l'apertura ô statu di vurtaggiu di càrricu. Quannu la currenti di càrricu dâ battirìa arresta custanti, lu schema di variazzioni di vurtaggiu di càrricu cu SOC è simili a chiḍḍu di vurtaggiu apertu-}. Lu vantaggiu dû mètudu di vurtaggiu di càrricu è ca po stimari lu SOC dû pacchettu di battirìa ‘n tempu riali e àvi risultati boni duranti la custanti-}. Nna applicazzioni pràtichi, la tinzioni dâ battirìa dû cunnutturi porta difficultà a l'usu dâ tinzioni di càrricu. Pi arrisòrbiri stu prubblema, un mudeḍḍu matimàticu di dati di vurtaggiu dâ battirìa, vurtaggiu di càrricu dinàmicu nnipinnenti e SOC è nicissariu; pirciò, lu mètudu di vurtaggiu di càrricu è raramenti applicatu a veiculi riali ma spissu veni usata comu criteriu pâ càrrica dâ battirìa- discharge.
5) Mètudu dâ risistenza nterni. La risistenza nterna dâ battirìa è spartuta ntâ risistenza nterna AC e ntâ risistenza nterna DC, ca sunnu tutti dui currilati ô SOC (Stato dâ Carica). La mpidanza AC di battirìa è na funzioni di trasfirimentu ntra la tinzioni dâ battirìa e la currenti, na variàbbili cumplessa ca rapprisenta la risistenza dâ battirìa â currenti AC, e veni misurata usannu un cuntaturi di mpidanza AC. La mpidanza dâ battirìa AC è assai nfruenzata dâ timpiratura; si misurari nta nu statu apertu- circoit doppu ca la battirìa s'è stabbilita o duranti la carica e lu scaricamentu è cuntruversa e raramenti usata nne veiculi riali. La risistenza nterna DC riprisenta la risistenza dâ battirìa â currenti DC, avali a lu rapportu dû canciamentu nnâ vurtaggiu dâ battirìa nzinu ô canciamentu nnâ currenti nnô pirìudu assai curtu. Di misurazzioni, la battirìa veni addumata o scaricata a na currenti custanti accuminciannu di nu statu apertu-} circoit; la diffirenza ntra la vurtaggiu di càrricu e la vurtaggiu aperta{8}}} nnô stissu pirìudu di tempu, divisu pû valuri attuali, è la risistenza nterna DC. Pi chiummu-}, la risistenza nterna DC aumenta assai nne fasi succissivi di scarica e po èssiri usatu pi stimari la battirìa SOC; la variazzioni di risistenza nterna DC di batteri MH/Ni e litium-} si sdivìnninu di chiḍḍi di chiummu-} ed è cchiù picca usatu. La grannizza dâ risistenza nterna DC è nfruenzata dû pirìudu di tempu di càrculu. Si lu pirìudu di tempu è cchiù curtu di 10 ms, si po rilevari sulu la risistenza nterna ohmica; si lu pirìudu di tempu è cchiù longu, la risistenza nterna addiventa cchiù cumplessa. È difficili misurari accuratamenti la risistenza nterna di na sula cellula, ca è nu svantaggiu dû mètudu di risistenza nterni DC. Lu mètudu di risistenza nternu è adatta pi stimari lu statu di càrrica (SOC) di na battirìa nnê fasi succissivi di scarica e po èssiri usatu 'n cumminazzioni cû mètudu di ntigrazzioni Ampere{18}} hour.
6) Mètudu dâ riti neurali. Na battirìa è un sistema assai nun liniari, e eni diffìcili stabbiliri nu mudeḍḍu matimàticu accuratu pâ so càrrica({2}}}. Li riti neurali hanu carattirìstichi funnamintali non liniari, struttura parallela e capacità d'apprendimentu. Ponnu prudùciri output currispunnenti pi eccitazzioni esterni e accussì simulari li carattirìstichi dinàmichi dâ battirìa pi stimari lu SOC. Na tìpica riti neurali a 3 liveḍḍi è cumunimenti usata pi stimari la battirìa SOC: lu nùmmaru di niuruni ntà li liveḍḍi di nput e output è ditirminatu dî riquisiti dû prubblema riali e è giniralmenti na funziuni liniari; lu nummuru di neuruni ntà lu stratu ammucciatu dipenni dâ cumplessità dû prubblema e di l'accuratizza di l'analisi richiesta. Li variàbbili di input usati cumunimenti pi stimari la battirìa SOC nchiùjinu vurtaggiu, currenti, capacità scaricata, timpiratura, risistenza nterna e timpiratura ambienti. Si la silizziuni dî variàbbili di nput dâ riti neurali è apprupriatu e si lu nùmmaru di variàbbili è currettu nfruenza direttamenti l'accuratizza dû mudeḍḍu e lu càrricu cumputazziunali. Lu mètudu dâ riti neurali è applicabbili a vari batteri, ma lu sò svantaggiu è ca abbisogna di na granni quantità di dati di rifirimentu pâ furmazzioni, e l'erruri di stima è assai nfruenzatu dû mètudu di furmazzioni e dû mètudu di furmazzioni.
7) Mètudu dû filtru kalman. L'idìa funnamintali dâ tiurìa dû filtru Kalman è chiḍḍu di fari la stima ottimali dû statu di nu sistema dinàmicu ntô sensu dâ varianza mìnima. Quannu è applicatu â stima dâ battirìa SOC, la battirìa è cunzidirata nu sistema dinàmicu e SOC è unu dî so stati nterni. Ricerca ncapu lu mètudu dû filtru Kalman pi stimari la battirìa SOC accuminciò sulu nta l’anni ricenti. Stu mètudu è adattu pi vari batteri e, rispettu a autri mètudi, è particularmenti adatta pâ stima SOC di battirìi di veiculi elèttrici cu granni fluttuazzioni di currenti. Nun sulu duna la stima SOC ma duna macari l'erruri di stima dû SOC. Cumunca, lu svantaggiu di stu mètudu è ca l'arguritmu è troppu cumplessu e abbisogna di n'auta capacità cumputazziunali dû sistema, adunca nun cci trasi ancora nnô stadiu pràticu.
Ntraversu nnâ ricerca ncapu a diversi mètudi di stima SOC, l'ampere- uri fu scigghiutu 'n principiu comu basi. Misurannu accuratamenti la currenti dâ battirìa, cumminata cû mètudu di vurtaggiu apertu ar{3}}} e cunzidirati fattura comu la càrrica dâ battirìa{4}} si sdirrubba l'efficienza, la timpiratura, l'invicchiamentu e l'autu- si s'arritira, la gistioni dinàmica dâ battirìa di putenza di veiculi elèttrici puri. Pi li veiculi elèttrici puri, lu pacchettu di battirìi òpira ‘n basi a na càrrica e cumpleta{8}} si discharge, cu la majurìa dû prucessu di carica è custantid-}. Doppu ca la carica è cumplitata, c'è nu puntu di ditirminazzioni nizziali rilativamenti stàbbili (quannu la càrrica è cumplitata, lu SOC è dû 100% o di na picca supraccaricatu). Si la càrricazziuna -}} dû pacchettu di battirìi è assai auta (supra lu 95%), la càrrica-}} si po apprussimari comu 1 o avali a un certu valuri custanti. Usannu stu mètudu pi carculari SOC po uttèniri risultati rilativamenti boni. L'erruri accumulatu di ogni càrrica -} veni eliminatu 'n basi quannu la càrrica appressu veni cumplitata nzemmula â ricalibbrazzioni dû valuri SOC nizziali.
Facennu misurazzioni di pricisioni auta di vurtaggiu, currenti e timpiratura pi assicurari l'accuratizza di l'input di stima SOC; stabbilennu nu mudeḍḍu di battirìa efficaci attraversu l'analisi tiòrica e l'adattamentu di dati spirimintali; curriggennu SOC â fini dâ càrrica e dû dimissioni pi eliminari l'erruri SOC accumulati; e cunzidirannu la càrrica dâ battirìa- sincrunizza di efficienza, timpiratura, nvicchiamentu e autu- mudìfica effetti, auta- si òttinu uttinutu la stima dû sistema SOC. Lu statu dâ battirìa{5}}f. L'arguritmu di stima di càrrica è mustrata nnâ Figura 17-12.
(1) Mètudu di càrculu di valuri nizziali SOCLu valuri nizziali SOC s'utteni multiplicannu lu SOC sarbatu a putenza {0}ff e lu SOC uttinutu dâ timpiratura -CV-} . Lu valuri nizziali SOC àvi a èssiri liggiutu ogni vota ca lu sistema accedi.
(2) Carculazziuni dû valuri SOC cellulari nnividuali e la currizziuni dû valuri SOC cellulari nnividuali basatu ncapu lu valuri SOHLa capacità di battirìa si utteni taliannu la tabbillina usannu la timpiratura e la currenti di carica, e la capacità dâ battirìa veni curretta taliannu la tabbillina usannu SOH. La currenti è ntigrata usannu l'ampere- uri e poi divisu pâ capacità di uttèniri lu valuri di canciamentu SOC. Lu valuri di canciamentu SOC è agghiunciutu ô valuri nizziali pi uttèniri lu valuri SOC cellulari nnividuali.
(3) Calcula di battirìa SOCSi lu sistema è alimentatu n’autra vota, lu valuri nizziali di littura SOC veni pigghiatu comu lu pacchettu di battirìa SOC; si 'n cunnizzioni di scarica, lu pacchettu dâ battirìa SOC leggi lu valuri mìnimu ntra li singuli SOC cellulari; si 'n cunnizzioni di carica e la càrrica nun è finita, lu pacchettu dâ battirìa SOC leggi lu valuri massimu dû mòdulu SOC; si 'n cunnizzioni di carica e la càrrica è finita, lu pacchettu dâ battirìa SOC è misa a 1.
(4)Mètudu di currizzioni dâ cellula singuli dâ cellula â fini dâ càrrica/scaricaSi lu sistema è 'n cunnizzioni di càrrica e lu pacchettu dâ battirìa SOC è cchiù granni di 0,8, lu sistema è difinitu comu â fini dâ càrrica; si lu sistema è 'n cunnizzioni di scaricamentu e lu pacchettu dâ battirìa SOC è cchiù picca di 0,3, lu sistema è difinitu comu â fini dû scaricamentu. Si lu sistema è â fini dâ càrrica/discaricamentu, lu SOC havi a èssiri currettu. Lu mètudu di càrculu SOC â fini dâ càrrica/scharge è di uttèniri lu valuri SOC taliannu la tàvula usannu la timpiratura, la currenti di càrrica/discaricamentu e lu vurtaggiu.
