วิธีการคำนวณ SOC

SOC คืออะไร?

สถานะการชาร์จ (SOC) ของแบตเตอรี่คืออัตราส่วนของประจุปัจจุบันที่มีต่อความจุประจุทั้งหมด ซึ่งมักจะแสดงเป็นเปอร์เซ็นต์ การคำนวณ SOC อย่างแม่นยำเป็นสิ่งสำคัญในระบบการจัดการแบตเตอรี่ (BMS)เพราะช่วยกำหนดพลังงานคงเหลือ จัดการการใช้งานแบตเตอรี่ และควบคุมกระบวนการชาร์จและการคายประจุจึงช่วยยืดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่

วิธีหลักสองวิธีที่ใช้ในการคำนวณ SOC คือวิธีการรวมปัจจุบันและวิธีการแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิด ทั้งสองมีข้อดีและข้อเสีย และแต่ละข้อก็มีข้อผิดพลาดบางประการ ดังนั้นในการใช้งานจริง วิธีการเหล่านี้จึงมักนำมารวมกันเพื่อปรับปรุงความแม่นยำ

 

1. วิธีการบูรณาการในปัจจุบัน

วิธีการบูรณาการในปัจจุบันจะคำนวณ SOC โดยการบูรณาการกระแสประจุและกระแสคายประจุ ข้อได้เปรียบอยู่ที่ความเรียบง่าย ไม่ต้องมีการสอบเทียบ ขั้นตอนมีดังนี้:

1. บันทึก SOC เมื่อเริ่มชาร์จหรือคายประจุ
2. วัดกระแสระหว่างการชาร์จและการคายประจุ
3. รวมกระแสเพื่อค้นหาการเปลี่ยนแปลงในประจุ
4. คำนวณ SOC ปัจจุบันโดยใช้ SOC เริ่มต้นและการเปลี่ยนแปลงค่าธรรมเนียม

สูตรคือ:

SOC=เริ่มต้น SOC+Q∫(I⋅dt)​

ที่ไหนI คือกระแส Q คือความจุของแบตเตอรี่ และ dt คือช่วงเวลา

สิ่งสำคัญที่ควรทราบคือเนื่องจากความต้านทานภายในและปัจจัยอื่นๆ วิธีการบูรณาการในปัจจุบันจึงมีระดับข้อผิดพลาด นอกจากนี้ยังต้องใช้เวลาในการชาร์จและการคายประจุนานขึ้นเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่แม่นยำยิ่งขึ้น

 

2. วิธีแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิด

วิธีแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิด (OCV) คำนวณ SOC โดยการวัดแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่เมื่อไม่มีโหลด ความเรียบง่ายเป็นข้อได้เปรียบหลักเนื่องจากไม่จำเป็นต้องมีการวัดกระแส ขั้นตอนคือ:

1. สร้างความสัมพันธ์ระหว่าง SOC และ OCV ตามรุ่นแบตเตอรี่และข้อมูลผู้ผลิต
2. วัด OCV ของแบตเตอรี่
3. คำนวณ SOC โดยใช้ความสัมพันธ์ SOC-OCV

โปรดทราบว่าเส้นโค้ง SOC-OCV จะเปลี่ยนแปลงไปตามการใช้งานและอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ โดยต้องมีการสอบเทียบเป็นระยะเพื่อรักษาความแม่นยำ ความต้านทานภายในยังส่งผลต่อวิธีการนี้ด้วย และข้อผิดพลาดจะมีนัยสำคัญมากกว่าที่สถานะคายประจุสูง

 

3. การผสมผสานวิธีการบูรณาการปัจจุบันและวิธีการ OCV

เพื่อปรับปรุงความแม่นยำ มักจะรวมวิธีการบูรณาการในปัจจุบันและวิธีการ OCV เข้าด้วยกัน ขั้นตอนสำหรับแนวทางนี้คือ:

1. ใช้วิธีการรวมปัจจุบันเพื่อติดตามการชาร์จและการคายประจุ เพื่อรับ SOC1
2. วัด OCV และใช้ความสัมพันธ์ SOC-OCV เพื่อคำนวณ SOC2
3. รวม SOC1 และ SOC2 เพื่อรับ SOC สุดท้าย

สูตรคือ:

SOC=k1⋅SOC1+k2⋅SOC2

ที่ไหนk1 และ k2 เป็นค่าสัมประสิทธิ์น้ำหนักที่รวมเป็น 1 การเลือกค่าสัมประสิทธิ์ขึ้นอยู่กับการใช้งานแบตเตอรี่ เวลาในการทดสอบ และความแม่นยำ โดยทั่วไปแล้ว k1 จะมีขนาดใหญ่กว่าสำหรับการทดสอบประจุ/การคายประจุที่นานขึ้น และ k2 จะมีขนาดใหญ่กว่าสำหรับการวัด OCV ที่แม่นยำยิ่งขึ้น

จำเป็นต้องมีการสอบเทียบและแก้ไขเพื่อให้มั่นใจในความถูกต้องเมื่อรวมวิธีการต่างๆ เนื่องจากความต้านทานภายในและอุณหภูมิยังส่งผลต่อผลลัพธ์ด้วย

 

บทสรุป

วิธีการรวมและวิธีการ OCV ในปัจจุบันเป็นเทคนิคหลักสำหรับการคำนวณ SOC ซึ่งแต่ละวิธีก็มีข้อดีและข้อเสียต่างกันไป การรวมทั้งสองวิธีเข้าด้วยกันจะช่วยเพิ่มความแม่นยำและความน่าเชื่อถือได้ อย่างไรก็ตาม การสอบเทียบและการแก้ไขถือเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการกำหนด SOC ที่แม่นยำ