1. Introduction to Lithium Ion Battery

1.1 Steeti nke akwụ ụgwọ (SOC)

Enwere ike ịkọwa ọnọdụ ụgwọ dị ka ọnọdụ ike eletrik dị na batrị, nke a na-egosipụtakarị dị ka pasent. N’ihi na ike eletrik dị na-adịgasị iche na ụgwọ na mwepu ugbu a, okpomọkụ, na ịka nká phenomena, nkọwa nke ọnọdụ ụgwọ na-ekewakwa n’ụdị abụọ: Absolute State-Of-Charge (ASOC) na Relative State-of-Charge (State ikwu). -Akwụsị ụgwọ; ASOC) Ọchịchị-nke-akwụ ụgwọ; RSOC). Dịka ọ na-adịkarị, oke nsonye nke ụgwọ bụ 0%-100%, ebe batrị na-adị 100% mgbe chajịrị ya nke ọma yana 0% mgbe ewepụrụ ya nke ọma. Ọnọdụ ụgwọ zuru oke bụ uru nrụtụaka agbakọrọ dabere n’ụkpụrụ ikike a haziri ahazi mgbe arụpụtara batrị. Ọnọdụ zuru oke nke ụgwọ batrị chajịja ọhụrụ bụ 100%; ma ọ bụrụgodi na batrị agbagoro nke ọma, ọ nweghị ike iru 100% n’okpuru ọnọdụ chaja na chajị dị iche iche.

Ọnụ ọgụgụ dị n’okpuru na-egosi njikọ dị n’etiti voltaji na ikike batrị na ọnụego mwepu dị iche iche. Ka ọ̀tụ̀tụ̀ mwepụta ahụ dị elu, na-ebelata ikike batrị. Mgbe okpomọkụ dị ala, ike batrị ga-ebelatakwa.

Nyocha 1.

Mmekọrịta dị n’etiti voltaji na ikike dị iche iche na ọnụego nkwụsị na okpomọkụ

1.2 Max Charging Voltage

The maximum charging voltage is related to the chemical composition and characteristics of the battery. The charging voltage of lithium battery is usually 4.2V and 4.35V, and the voltage value will be different if the cathode and anode materials are different.

1.3 Ebubo zuru oke

Mgbe ọdịiche dị n’etiti voltaji batrị na voltaji chaja kacha elu bụ ihe na-erughị 100mV, na chaja ugbu a na-adaba na C / 10, enwere ike iwere batrị ahụ dị ka chaja zuru oke. Njirimara batrị dị iche iche, yana ọnọdụ chajị juru dịkwa iche.

Ọgụgụ dị n’okpuru na-egosi usoro njiri mara batrị lithium. Mgbe voltaji batrị hà nhata voltaji nchaji kacha elu na chaja ugbu a na-adaba na C/10, a na-ewere batrị ahụ ka ọ na-agbaji ya.

Onyonyo 2. N’ịchaji batrị lithium njiri mara

1.4 Obere ichaji voltaji

The minimum discharge voltage can be defined by the cut-off discharge voltage, which is usually the voltage when the state of charge is 0%. This voltage value is not a fixed value, but changes with load, temperature, aging degree, or other factors.

1.5 Mwepu zuru oke

Mgbe voltaji batrị na-erughị ma ọ bụ ha nhata na voltaji mwepu kacha nta, enwere ike ịkpọ ya mwepu zuru oke.

1.6 Ọnụego ụgwọ na mwepụ (C-Rate)

Ọnụego ntọhapụ chaja bụ ngosipụta nke chaja-mwepu ugbu a metụtara ikike batrị. Dịka ọmụmaatụ, ọ bụrụ na a na-eji 1C wepụ ya otu awa, ọ dị mma, batrị ga-apụ kpamkpam. Ụgwọ dị iche iche na ọnụego ntọhapụ ga-ebute ikike eji arụ ọrụ dị iche iche. N’ozuzu, ka ọnụ ọgụgụ chaja na-ebuwanye ibu, ka ikike dịnụ dị ntakịrị.

1.7 Ndụ okirikiri

Ọnụ ọgụgụ nke cycles bụ ugboro ole batrị ejirila chajị na chaja zuru oke, nke enwere ike ime atụmatụ site na ikike mgbapụta n’ezie na ikike imewe. Mgbe ọ bụla ikike ntọhapụ kwakọbara hà nhata ikike imewe, ọnụ ọgụgụ nke cycles bụ otu ugboro. Ọtụtụ mgbe mgbe okirikiri chajịjị 500 gachara, ike batrị chajịja zuru oke na-agbada site na 10% ~ 20%.

Figure 3. The relationship between the number of cycles and battery capacity

1.8 Mwepu onwe

Mwepu onwe nke batrị niile na-abawanye ka okpomọkụ na-ebili. Mwepu onwe ya abụghị ntụpọ n’ichepụta, kama ọ bụ njirimara batrị n’onwe ya. Otú ọ dị, njikwa na-ezighị ezi na usoro mmepụta ihe nwekwara ike ime ka mmụba nke nnwere onwe. Na mkpokọta, ọnụego ntọhapụ nke onwe na-abawanye okpukpu abụọ maka mmụba 10 Celsius C ọ bụla na okpomọkụ batrị. Nfufe onwe onye nke batrị lithium-ion kwa ọnwa bụ ihe dịka 1 ~ 2%, ebe ịwepu onwe ya kwa ọnwa nke batrị nickel dị iche iche bụ 10-15%.

Figure 4. The performance of the self-discharge rate of lithium batteries at different temperatures

2. Okwu Mmalite nke Batrị Mmanụ Ala

2.1 Okwu Mmalite na Ọrụ nlele mmanụ ụgbọala

Enwere ike were njikwa batrị dịka akụkụ nke njikwa ike. Na njikwa batrị, ihe nlere mmanụ na-ahụ maka ịkọ ike batrị. Ọrụ ya bụ isi bụ ileba anya voltaji, chaja/ịgbasa ugbu a na ọnọdụ batrị batrị, wee tụọ ọnọdụ chaja batrị (SOC) na ikike chaja zuru oke nke batrị (FCC). Enwere ụzọ abụọ eji amata ọnọdụ ụgwọ batrị: usoro voltaji mepere emepe (OCV) na usoro coulometric. Ụzọ ọzọ bụ voltaji na-agbanwe agbanwe algọridim nke RICHTEK mere.

2.2 Mepee usoro voltaji sekit

Igwe ọkụ eletrik na-eji usoro voltaji na-emeghe dị mfe iji mejuputa ya, a pụkwara inweta ya site n’ile anya na tebụl kwekọrọ na ọnọdụ nke ụgwọ nke voltaji na-emeghe. Ọnọdụ echiche nke voltaji sekit mepere emepe bụ voltaji ọdụ batrị mgbe batrị na-ezu ike maka ihe dịka nkeji iri atọ.

N’okpuru ibu dị iche iche, okpomọkụ, na ịka nká batrị, eriri voltaji batrị ga-adị iche. Ya mere, voltmeter mepere emepe enweghị ike ịnọchite anya ọnọdụ ụgwọ; enweghị ike ịkọ steeti ụgwọ site na ilele tebụl naanị. N’ikwu ya n’ụzọ ọzọ, ọ bụrụ na a na-eme atụmatụ steeti ụgwọ naanị site n’ile anya na tebụl, njehie ahụ ga-adị ukwuu.

Ọnụ ọgụgụ na-esonụ na-egosi na otu voltaji batrị dị n’okpuru ụgwọ na nkwụsị, na ọnọdụ ụgwọ nke a chọtara site na usoro voltaji na-emeghe dị nnọọ iche.

Ọgụgụ 5. Voltaji batrị n’okpuru ịchaji na ịchaji

Ọnụ ọgụgụ dị n’okpuru ebe a na-egosi na ọnọdụ ụgwọ dị iche iche n’okpuru ibu dị iche iche n’oge nkwụsị. Yabụ n’ụzọ bụ isi, usoro voltaji sekit mepere emepe dabara naanị maka sistemụ nwere obere ihe achọrọ maka izi ezi nke steeti ụgwọ, dị ka iji batrị lead-acid ma ọ bụ akụrụngwa na-enweghị nkwụsị na ụgbọ ala.

Ọnụ ọgụgụ 6. Voltaji batrị n’okpuru ibu dị iche iche n’oge nkwụsị

2.3 Usoro nha Coulomb

Ụkpụrụ na-arụ ọrụ nke usoro nha coulomb bụ ijikọ ihe mgbochi nchọpụta n’okporo ụzọ chaja/ichaji nke batrị. ADC na-atụ voltaji na resistor nchọpụta wee tụgharịa ya ka ọ bụrụ uru batrị a na-ana ugbu a ma ọ bụ wepụta ya. Igwe ihe nleba anya (RTC) na-enye njikọ nke uru dị ugbu a na oge, ka ịmara ole coulombs na-agafe.

Ọgụgụ 7. Ụzọ isi arụ ọrụ nke usoro nha Coulomb

Usoro nha Coulomb nwere ike gbakọọ ọnọdụ ụgwọ ozugbo n’oge ịchaji ma ọ bụ nchaji. Site na chaja coulomb counter na mwepu coulomb counter, ọ nwere ike gbakọọ ikike fọdụrụ (RM) na ikike chaja zuru oke (FCC). N’otu oge ahụ, ikike fọdụrụ (RM) na ikike ikike zuru ezu (FCC) nwekwara ike iji gbakọọ steeti ụgwọ, ya bụ (SOC = RM / FCC). Na mgbakwunye, ọ nwekwara ike ịkọwa oge fọdụrụnụ, dị ka ike ọgwụgwụ (TTE) na ike zuru oke (TTF).

Figure 8. Calculation formula of Coulomb measurement method

Enwere isi ihe abụọ na-ebute mgbawa na izi ezi nke usoro nha Coulomb. Nke mbụ bụ nchikota nke mperi mperi na nhụta ugbu a yana nha ADC. Ọ bụ ezie na njehie nha na nkà na ụzụ dị ugbu a ka dị ntakịrị, ọ bụrụ na ọ dịghị ụzọ dị mma iji kpochapụ ya, njehie ahụ ga-abawanye na oge. Ọnụ ọgụgụ dị n’okpuru ebe a na-egosi na na ngwa ndị bara uru, ọ bụrụ na enweghị mgbazi n’ime oge oge, njehie na-akwakọba na-akparaghị ókè.

Ọgụgụ 9. Njehie mkpokọta nke usoro nha Coulomb

In order to eliminate the accumulated error, there are three possible useable time points in normal battery operation: end of charge (EOC), end of discharge (EOD) and rest (Relax). When the charging end condition is reached, it means that the battery is fully charged and the state of charge (SOC) should be 100%. The discharge end condition means that the battery has been completely discharged and the state of charge (SOC) should be 0%; it can be an absolute voltage value or change with the load. When it reaches the resting state, the battery is neither charged nor discharged, and it remains in this state for a long time. If the user wants to use the rest state of the battery to correct the error of the coulomb measurement method, an open-circuit voltmeter must be used at this time. The figure below shows that the state of charge error can be corrected in the above state.

Ọgụgụ 10. Ọnọdụ maka ikpochapụ njehie mkpokọta nke usoro nha Coulomb

Isi ihe nke abụọ na-akpata ngbanwe nke izi ezi nke usoro nha coulomb bụ mmejọ ikike ikike zuru oke (FCC), nke bụ ọdịiche dị n’etiti uru nke ikike imepụta batrị na ezigbo ikike chaja batrị. A ga-emetụta ikike ụgwọ zuru ezu (FCC) site na okpomọkụ, ịka nká, ibu na ihe ndị ọzọ. Ya mere, usoro mmụta ọzọ na nkwụghachi ụgwọ nke ikike ụgwọ zuru oke dị oke mkpa maka usoro nha coulomb. Ọnụ ọgụgụ na-esonụ na-egosi ihe omume nke ọnọdụ nke njehie ụgwọ mgbe a na-eleda ikike zuru ezu na-elelị anya.

Ọnụọgụ 11. Njehie njehie mgbe a na-eleda ikike ikike zuru oke ma na-eleda ya anya

2.4 Igwe ọkụ ọkụ algọridim mmanụ ọkụ

Igwe ọkụ algọridim voltaji dị ike nwere ike gbakọọ ọnọdụ ụgwọ batrị lithium dabere naanị na voltaji batrị. Usoro a bụ ịtụle mmụba ma ọ bụ mbelata nke steeti ụgwọ dabere na ọdịiche dị n’etiti voltaji batrị na voltaji sekit mepere emepe nke batrị. Ozi voltaji siri ike nwere ike ịmegharị omume nke batrị lithium nke ọma iji chọpụta ọnọdụ ụgwọ SOC (%), mana usoro a enweghị ike ịkọwa uru ikike batrị (mAh).

Usoro ngụkọ ya dabere na ọdịiche dị ike dị n’etiti voltaji batrị na voltaji sekit mepere emepe, site na iji algọridim iterative gbakọọ mmụba ọ bụla ma ọ bụ mbelata nke steeti ụgwọ iji tụọ ọnọdụ ụgwọ. N’iji ya na ngwọta nke coulomb metering gauge mmanụ ụgbọala, voltaji na-agbanwe agbanwe algọridim mmanụ ọkụ agaghị achịkọta njehie n’oge na ugbu a. Ihe nlere mmanụ ọkụ Coulomb na-ebutekarị ntule na-ezighi ezi nke steeti ụgwọ n’ihi mperi nghọta ugbu a yana ịwepu batrị n’onwe ya. Ọbụlagodi na njehie nhụta dị ugbu a dị ntakịrị, counter coulomb ga-aga n’ihu na-akwakọba njehie ahụ, a ga-ewepụkwa njehie ahụ naanị mgbe akwụchara ya ma ọ bụ wepụta ya kpamkpam.

The dynamic voltaji algọridim mmanụ ụgbọala nlele na-eme atụmatụ na steeti ụgwọ nke batrị naanị site voltaji ozi; n’ihi na emeghị atụmatụ ya site na ozi batrị ugbu a, ọ naghị achịkọta njehie. Iji kwalite izi ezi nke steeti ụgwọ, algọridim voltaji na-agbanwe agbanwe kwesịrị iji ngwaọrụ n’ezie, ma mezie paramita nke algọridim emepụtara dị ka usoro voltaji batrị n’ezie mgbe chajịrị ya ma wepụta ya nke ọma.

Ọgụgụ 12. Arụmọrụ voltaji na-agbanwe agbanwe algọridim mmanụ ọkụ na-enweta njikarịcha

Ihe na-esonụ bụ arụmọrụ nke algọridim voltaji dị ike n’okpuru ọnọdụ ọnụego mwepụ dị iche iche. Enwere ike ịhụ site na ọnụ ọgụgụ ahụ na ọnọdụ ụgwọ ya nwere ezi ziri ezi. N’agbanyeghị ọnọdụ mwepu nke C / 2, C / 4, C / 7 na C / 10, n’ozuzu ọnọdụ nke ụgwọ njehie nke usoro a bụ ihe na-erughị 3%.

Ọnụọgụ 13. Arụmọrụ nke steeti ụgwọ nke voltaji algorithm dị ike n’okpuru ọnọdụ ọnụego dị iche iche

Ọnụọgụ dị n’okpuru na-egosi arụmọrụ nke steeti chajị mgbe batrị dị mkpụmkpụ na chajịjị dị mkpụmkpụ. Ọnọdụ njehie ụgwọ ka dị obere, yana njehie kachasị bụ naanị 3%.

Ọnụọgụ 14. Arụmọrụ nke steeti ụgwọ nke algọridim voltaji dị ike mgbe batrị dị mkpụmkpụ na nke dị mkpụmkpụ.

N’iji ya tụnyere ọnọdụ ebe igwe ọkụ Coulomb metering na-emekarị ka ọnọdụ ụgwọ na-ezighị ezi n’ihi njehie nhụta nke ugbu a na batrị nke onwe ya, voltaji voltaji na-agbanwe agbanwe anaghị ejikọta njehie na oge na ugbu a, nke bụ nnukwu uru. N’ihi na ọ nweghị ozi gbasara ụgwọ/ịwụfu ugbu a, algọridim voltaji na-agbanwe agbanwe nwere ezigbo obere oge na oge nzaghachi ngwa ngwa. Tụkwasị na nke ahụ, ọ nweghị ike ịkọwa ikike ụgwọ zuru ezu. Agbanyeghị, ọ na-arụ ọrụ nke ọma n’ihe ziri ezi ogologo oge, n’ihi na voltaji batrị ga-emecha gosipụta ọnọdụ ụgwọ ya ozugbo.