1. Introduction to Lithium Ion Battery

1.1 ಸ್ಟೇಟ್-ಆಫ್-ಚಾರ್ಜ್ (SOC)

ಚಾರ್ಜ್ ಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ಬ್ಯಾಟರಿಯಲ್ಲಿ ಲಭ್ಯವಿರುವ ವಿದ್ಯುತ್ ಶಕ್ತಿಯ ಸ್ಥಿತಿ ಎಂದು ವ್ಯಾಖ್ಯಾನಿಸಬಹುದು, ಇದನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಶೇಕಡಾವಾರು ಪ್ರಮಾಣದಲ್ಲಿ ವ್ಯಕ್ತಪಡಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಲಭ್ಯವಿರುವ ವಿದ್ಯುತ್ ಶಕ್ತಿಯು ಚಾರ್ಜ್ ಮತ್ತು ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ ಕರೆಂಟ್, ತಾಪಮಾನ ಮತ್ತು ವಯಸ್ಸಾದ ವಿದ್ಯಮಾನಗಳೊಂದಿಗೆ ಬದಲಾಗುತ್ತದೆಯಾದ್ದರಿಂದ, ಚಾರ್ಜ್ ಸ್ಥಿತಿಯ ವ್ಯಾಖ್ಯಾನವನ್ನು ಎರಡು ವಿಧಗಳಾಗಿ ವಿಂಗಡಿಸಲಾಗಿದೆ: ಸಂಪೂರ್ಣ ಸ್ಥಿತಿ-ಆಫ್-ಚಾರ್ಜ್ (ASOC) ಮತ್ತು ರಿಲೇಟಿವ್ ಸ್ಟೇಟ್-ಆಫ್-ಚಾರ್ಜ್ (ಸಾಪೇಕ್ಷ ಸ್ಥಿತಿ. -ಆಫ್-ಚಾರ್ಜ್; ASOC) ಸ್ಟೇಟ್-ಆಫ್-ಚಾರ್ಜ್; RSOC). ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಚಾರ್ಜ್ ಶ್ರೇಣಿಯ ಸಾಪೇಕ್ಷ ಸ್ಥಿತಿಯು 0% -100% ಆಗಿರುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ಬ್ಯಾಟರಿಯು ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಚಾರ್ಜ್ ಮಾಡಿದಾಗ 100% ಮತ್ತು ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ ಮಾಡಿದಾಗ 0% ಆಗಿರುತ್ತದೆ. ಚಾರ್ಜ್‌ನ ಸಂಪೂರ್ಣ ಸ್ಥಿತಿಯು ಬ್ಯಾಟರಿಯನ್ನು ತಯಾರಿಸಿದಾಗ ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸಿದ ಸ್ಥಿರ ಸಾಮರ್ಥ್ಯದ ಮೌಲ್ಯದ ಪ್ರಕಾರ ಲೆಕ್ಕಹಾಕಲಾದ ಉಲ್ಲೇಖ ಮೌಲ್ಯವಾಗಿದೆ. ಹೊಚ್ಚ ಹೊಸ ಸಂಪೂರ್ಣ ಚಾರ್ಜ್ ಮಾಡಲಾದ ಬ್ಯಾಟರಿಯ ಚಾರ್ಜ್‌ನ ಸಂಪೂರ್ಣ ಸ್ಥಿತಿಯು 100% ಆಗಿದೆ; ಮತ್ತು ವಯಸ್ಸಾದ ಬ್ಯಾಟರಿಯು ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಚಾರ್ಜ್ ಆಗಿದ್ದರೂ, ವಿಭಿನ್ನ ಚಾರ್ಜಿಂಗ್ ಮತ್ತು ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ಅದು 100% ಅನ್ನು ತಲುಪಲು ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲ.

ಕೆಳಗಿನ ಚಿತ್ರವು ವಿವಿಧ ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ ದರಗಳಲ್ಲಿ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಮತ್ತು ಬ್ಯಾಟರಿ ಸಾಮರ್ಥ್ಯದ ನಡುವಿನ ಸಂಬಂಧವನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. ಹೆಚ್ಚಿನ ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ ದರ, ಕಡಿಮೆ ಬ್ಯಾಟರಿ ಸಾಮರ್ಥ್ಯ. ತಾಪಮಾನ ಕಡಿಮೆಯಾದಾಗ ಬ್ಯಾಟರಿ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವೂ ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ.

ಚಿತ್ರ 1.

ವಿಭಿನ್ನ ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ ದರಗಳು ಮತ್ತು ತಾಪಮಾನಗಳಲ್ಲಿ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಮತ್ತು ಸಾಮರ್ಥ್ಯದ ನಡುವಿನ ಸಂಬಂಧ

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 ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಚಾರ್ಜ್ ಮಾಡಲಾಗಿದೆ

ಬ್ಯಾಟರಿ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ಚಾರ್ಜಿಂಗ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ನಡುವಿನ ವ್ಯತ್ಯಾಸವು 100mV ಗಿಂತ ಕಡಿಮೆಯಿದ್ದರೆ ಮತ್ತು ಚಾರ್ಜಿಂಗ್ ಕರೆಂಟ್ C/10 ಗೆ ಇಳಿದಾಗ, ಬ್ಯಾಟರಿಯನ್ನು ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಚಾರ್ಜ್ ಮಾಡಲಾಗಿದೆ ಎಂದು ಪರಿಗಣಿಸಬಹುದು. ಬ್ಯಾಟರಿ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು ವಿಭಿನ್ನವಾಗಿವೆ ಮತ್ತು ಪೂರ್ಣ ಚಾರ್ಜ್ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳು ಸಹ ವಿಭಿನ್ನವಾಗಿವೆ.

ಕೆಳಗಿನ ಚಿತ್ರವು ವಿಶಿಷ್ಟವಾದ ಲಿಥಿಯಂ ಬ್ಯಾಟರಿ ಚಾರ್ಜಿಂಗ್ ವಿಶಿಷ್ಟ ಕರ್ವ್ ಅನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. ಬ್ಯಾಟರಿಯ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಅತ್ಯಧಿಕ ಚಾರ್ಜಿಂಗ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್‌ಗೆ ಸಮಾನವಾದಾಗ ಮತ್ತು ಚಾರ್ಜಿಂಗ್ ಕರೆಂಟ್ C/10 ಗೆ ಇಳಿದಾಗ, ಬ್ಯಾಟರಿಯನ್ನು ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಚಾರ್ಜ್ ಮಾಡಲಾಗಿದೆ ಎಂದು ಪರಿಗಣಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಚಿತ್ರ 2. ಲಿಥಿಯಂ ಬ್ಯಾಟರಿ ಚಾರ್ಜಿಂಗ್ ವಿಶಿಷ್ಟ ಕರ್ವ್

1.4 ಮಿನಿ ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜಿಂಗ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್

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 ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್

ಬ್ಯಾಟರಿ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಕನಿಷ್ಠ ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ಗಿಂತ ಕಡಿಮೆ ಅಥವಾ ಸಮನಾಗಿದ್ದರೆ, ಅದನ್ನು ಸಂಪೂರ್ಣ ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ ಎಂದು ಕರೆಯಬಹುದು.

1.6 ಚಾರ್ಜ್ ಮತ್ತು ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ ದರ (ಸಿ-ರೇಟ್)

ಚಾರ್ಜ್-ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ ದರವು ಬ್ಯಾಟರಿ ಸಾಮರ್ಥ್ಯಕ್ಕೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದಂತೆ ಚಾರ್ಜ್-ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ ಪ್ರವಾಹದ ಅಭಿವ್ಯಕ್ತಿಯಾಗಿದೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, 1C ಅನ್ನು ಒಂದು ಗಂಟೆಗೆ ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ ಮಾಡಲು ಬಳಸಿದರೆ, ಆದರ್ಶಪ್ರಾಯವಾಗಿ, ಬ್ಯಾಟರಿಯು ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಬಿಡುಗಡೆಯಾಗುತ್ತದೆ. ವಿಭಿನ್ನ ಚಾರ್ಜ್ ಮತ್ತು ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ ದರಗಳು ವಿಭಿನ್ನ ಬಳಕೆಯ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಉಂಟುಮಾಡುತ್ತವೆ. ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಚಾರ್ಜ್-ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ ದರ, ಲಭ್ಯವಿರುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವು ಚಿಕ್ಕದಾಗಿದೆ.

1.7 ಸೈಕಲ್ ಜೀವನ

ಚಕ್ರಗಳ ಸಂಖ್ಯೆಯು ಬ್ಯಾಟರಿಯು ಸಂಪೂರ್ಣ ಚಾರ್ಜಿಂಗ್ ಮತ್ತು ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್‌ಗೆ ಒಳಗಾಗಿರುವ ಸಂಖ್ಯೆಯಾಗಿದೆ, ಇದನ್ನು ನಿಜವಾದ ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ ಸಾಮರ್ಥ್ಯ ಮತ್ತು ವಿನ್ಯಾಸ ಸಾಮರ್ಥ್ಯದಿಂದ ಅಂದಾಜು ಮಾಡಬಹುದು. ಸಂಚಿತ ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವು ವಿನ್ಯಾಸ ಸಾಮರ್ಥ್ಯಕ್ಕೆ ಸಮನಾಗಿದ್ದರೆ, ಚಕ್ರಗಳ ಸಂಖ್ಯೆಯು ಒಮ್ಮೆ ಆಗಿರುತ್ತದೆ. ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ 500 ಚಾರ್ಜ್-ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ ಚಕ್ರಗಳ ನಂತರ, ಸಂಪೂರ್ಣ ಚಾರ್ಜ್ ಮಾಡಿದ ಬ್ಯಾಟರಿಯ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವು 10% ~ 20% ರಷ್ಟು ಇಳಿಯುತ್ತದೆ.

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

1.8 ಸ್ವಯಂ ವಿಸರ್ಜನೆ

ತಾಪಮಾನ ಹೆಚ್ಚಾದಂತೆ ಎಲ್ಲಾ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳ ಸ್ವಯಂ-ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ. ಸ್ವಯಂ-ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ ಮೂಲತಃ ಉತ್ಪಾದನಾ ದೋಷವಲ್ಲ, ಆದರೆ ಬ್ಯಾಟರಿಯ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಉತ್ಪಾದನಾ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ ಅಸಮರ್ಪಕ ನಿರ್ವಹಣೆಯು ಸ್ವಯಂ-ವಿಸರ್ಜನೆಯ ಹೆಚ್ಚಳಕ್ಕೆ ಕಾರಣವಾಗಬಹುದು. ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ, ಬ್ಯಾಟರಿ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಪ್ರತಿ 10 ° C ಹೆಚ್ಚಳಕ್ಕೆ ಸ್ವಯಂ-ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ ದರವು ದ್ವಿಗುಣಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ. ಲಿಥಿಯಂ-ಐಯಾನ್ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳ ಮಾಸಿಕ ಸ್ವಯಂ-ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ ಸುಮಾರು 1~2% ಆಗಿದ್ದರೆ, ವಿವಿಧ ನಿಕಲ್-ಆಧಾರಿತ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳ ಮಾಸಿಕ ಸ್ವಯಂ-ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ 10-15% ಆಗಿದೆ.

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

2. ಬ್ಯಾಟರಿ ಇಂಧನ ಗೇಜ್ ಪರಿಚಯ

2.1 ಇಂಧನ ಗೇಜ್ ಕಾರ್ಯದ ಪರಿಚಯ

ಬ್ಯಾಟರಿ ನಿರ್ವಹಣೆಯನ್ನು ವಿದ್ಯುತ್ ನಿರ್ವಹಣೆಯ ಭಾಗವಾಗಿ ಪರಿಗಣಿಸಬಹುದು. ಬ್ಯಾಟರಿ ನಿರ್ವಹಣೆಯಲ್ಲಿ, ಇಂಧನ ಗೇಜ್ ಬ್ಯಾಟರಿ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಅಂದಾಜು ಮಾಡಲು ಕಾರಣವಾಗಿದೆ. ಇದರ ಮೂಲ ಕಾರ್ಯವೆಂದರೆ ವೋಲ್ಟೇಜ್, ಚಾರ್ಜ್/ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ ಕರೆಂಟ್ ಮತ್ತು ಬ್ಯಾಟರಿ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ಮೇಲ್ವಿಚಾರಣೆ ಮಾಡುವುದು ಮತ್ತು ಬ್ಯಾಟರಿಯ ಚಾರ್ಜ್ ಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು (SOC) ಮತ್ತು ಬ್ಯಾಟರಿಯ ಪೂರ್ಣ ಚಾರ್ಜ್ ಸಾಮರ್ಥ್ಯ (FCC) ಅಂದಾಜು ಮಾಡುವುದು. ಬ್ಯಾಟರಿಯ ಚಾರ್ಜ್ ಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ಅಂದಾಜು ಮಾಡಲು ಎರಡು ವಿಶಿಷ್ಟ ವಿಧಾನಗಳಿವೆ: ಓಪನ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ವಿಧಾನ (OCV) ಮತ್ತು ಕೂಲೋಮೆಟ್ರಿಕ್ ವಿಧಾನ. RICHTEK ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸಿದ ಡೈನಾಮಿಕ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಅಲ್ಗಾರಿದಮ್ ಮತ್ತೊಂದು ವಿಧಾನವಾಗಿದೆ.

2.2 ಓಪನ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ವಿಧಾನ

ತೆರೆದ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ವಿಧಾನವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ವಿದ್ಯುತ್ ಮೀಟರ್ ಅನ್ನು ಕಾರ್ಯಗತಗೊಳಿಸಲು ಸುಲಭವಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ತೆರೆದ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ನ ಚಾರ್ಜ್ನ ಸ್ಥಿತಿಗೆ ಅನುಗುಣವಾಗಿ ಟೇಬಲ್ ಅನ್ನು ನೋಡುವ ಮೂಲಕ ಅದನ್ನು ಪಡೆಯಬಹುದು. ಓಪನ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ನ ಕಾಲ್ಪನಿಕ ಸ್ಥಿತಿಯು ಬ್ಯಾಟರಿ ಟರ್ಮಿನಲ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಆಗಿದ್ದು, ಬ್ಯಾಟರಿಯು ಸುಮಾರು 30 ನಿಮಿಷಗಳ ಕಾಲ ನಿಂತಿದೆ.

ವಿಭಿನ್ನ ಲೋಡ್, ತಾಪಮಾನ ಮತ್ತು ಬ್ಯಾಟರಿ ವಯಸ್ಸಾದ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ, ಬ್ಯಾಟರಿ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಕರ್ವ್ ವಿಭಿನ್ನವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಸ್ಥಿರವಾದ ತೆರೆದ-ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ ವೋಲ್ಟ್ಮೀಟರ್ ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಚಾರ್ಜ್ ಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುವುದಿಲ್ಲ; ಟೇಬಲ್ ಅನ್ನು ಮಾತ್ರ ನೋಡುವ ಮೂಲಕ ಚಾರ್ಜ್ ಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ಅಂದಾಜು ಮಾಡಲು ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲ. ಬೇರೆ ರೀತಿಯಲ್ಲಿ ಹೇಳುವುದಾದರೆ, ಟೇಬಲ್ ಅನ್ನು ನೋಡುವ ಮೂಲಕ ಮಾತ್ರ ಚಾರ್ಜ್ನ ಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ಅಂದಾಜು ಮಾಡಿದರೆ, ದೋಷವು ತುಂಬಾ ದೊಡ್ಡದಾಗಿರುತ್ತದೆ.

ಕೆಳಗಿನ ಚಿತ್ರವು ಅದೇ ಬ್ಯಾಟರಿ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಚಾರ್ಜ್ ಮತ್ತು ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ ಅಡಿಯಲ್ಲಿದೆ ಎಂದು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಓಪನ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ವಿಧಾನದಿಂದ ಕಂಡುಬರುವ ಚಾರ್ಜ್ನ ಸ್ಥಿತಿಯು ತುಂಬಾ ವಿಭಿನ್ನವಾಗಿದೆ.

ಚಿತ್ರ 5. ಚಾರ್ಜಿಂಗ್ ಮತ್ತು ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ ಬ್ಯಾಟರಿ ವೋಲ್ಟೇಜ್

ವಿಸರ್ಜನೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ವಿಭಿನ್ನ ಲೋಡ್‌ಗಳ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ ಚಾರ್ಜ್‌ನ ಸ್ಥಿತಿಯು ಬಹಳವಾಗಿ ಬದಲಾಗುತ್ತದೆ ಎಂದು ಕೆಳಗಿನ ಅಂಕಿ ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ ಮೂಲಭೂತವಾಗಿ, ಓಪನ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ವಿಧಾನವು ಚಾರ್ಜ್ ಸ್ಥಿತಿಯ ನಿಖರತೆಗೆ ಕಡಿಮೆ ಅವಶ್ಯಕತೆಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಿಗೆ ಮಾತ್ರ ಸೂಕ್ತವಾಗಿದೆ, ಉದಾಹರಣೆಗೆ ಸೀಸ-ಆಮ್ಲ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳ ಬಳಕೆ ಅಥವಾ ಆಟೋಮೊಬೈಲ್ಗಳಲ್ಲಿ ತಡೆರಹಿತ ವಿದ್ಯುತ್ ಸರಬರಾಜು.

ಚಿತ್ರ 6. ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ವಿವಿಧ ಲೋಡ್ಗಳ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ ಬ್ಯಾಟರಿ ವೋಲ್ಟೇಜ್

2.3 ಕೂಲಂಬ್ ಮಾಪನ ವಿಧಾನ

ಬ್ಯಾಟರಿಯ ಚಾರ್ಜಿಂಗ್/ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜಿಂಗ್ ಪಥದಲ್ಲಿ ಡಿಟೆಕ್ಷನ್ ರೆಸಿಸ್ಟರ್ ಅನ್ನು ಸಂಪರ್ಕಿಸುವುದು ಕೂಲಂಬ್ ಮಾಪನ ವಿಧಾನದ ಕಾರ್ಯಾಚರಣಾ ತತ್ವವಾಗಿದೆ. ADC ಡಿಟೆಕ್ಷನ್ ರೆಸಿಸ್ಟರ್‌ನಲ್ಲಿನ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಅನ್ನು ಅಳೆಯುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಚಾರ್ಜ್ ಆಗುತ್ತಿರುವ ಅಥವಾ ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ ಆಗುತ್ತಿರುವ ಬ್ಯಾಟರಿಯ ಪ್ರಸ್ತುತ ಮೌಲ್ಯಕ್ಕೆ ಪರಿವರ್ತಿಸುತ್ತದೆ. ನೈಜ-ಸಮಯದ ಕೌಂಟರ್ (ಆರ್‌ಟಿಸಿ) ಪ್ರಸ್ತುತ ಮೌಲ್ಯದ ಏಕೀಕರಣವನ್ನು ಸಮಯದೊಂದಿಗೆ ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ, ಇದರಿಂದಾಗಿ ಎಷ್ಟು ಕೂಲಂಬ್‌ಗಳು ಹರಿಯುತ್ತವೆ ಎಂದು ತಿಳಿಯುತ್ತದೆ.

ಚಿತ್ರ 7. ಕೂಲಂಬ್ ಮಾಪನ ವಿಧಾನದ ಮೂಲ ಕಾರ್ಯ ವಿಧಾನ

ಕೂಲಂಬ್ ಮಾಪನ ವಿಧಾನವು ಚಾರ್ಜಿಂಗ್ ಅಥವಾ ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ ಮಾಡುವಾಗ ನೈಜ-ಸಮಯದ ಚಾರ್ಜ್ ಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ನಿಖರವಾಗಿ ಲೆಕ್ಕಾಚಾರ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಚಾರ್ಜ್ ಕೂಲಂಬ್ ಕೌಂಟರ್ ಮತ್ತು ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ ಕೂಲಂಬ್ ಕೌಂಟರ್‌ನೊಂದಿಗೆ, ಇದು ಉಳಿದ ಸಾಮರ್ಥ್ಯ (RM) ಮತ್ತು ಪೂರ್ಣ ಚಾರ್ಜ್ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು (FCC) ಲೆಕ್ಕಾಚಾರ ಮಾಡಬಹುದು. ಅದೇ ಸಮಯದಲ್ಲಿ, ಉಳಿದ ಸಾಮರ್ಥ್ಯ (RM) ಮತ್ತು ಪೂರ್ಣ ಚಾರ್ಜ್ ಸಾಮರ್ಥ್ಯ (FCC) ಚಾರ್ಜ್ ಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ಲೆಕ್ಕಾಚಾರ ಮಾಡಲು ಬಳಸಬಹುದು, ಅಂದರೆ (SOC = RM / FCC). ಹೆಚ್ಚುವರಿಯಾಗಿ, ಇದು ವಿದ್ಯುತ್ ನಿಶ್ಯಕ್ತಿ (TTE) ಮತ್ತು ಪೂರ್ಣ ಶಕ್ತಿ (TTF) ನಂತಹ ಉಳಿದ ಸಮಯವನ್ನು ಸಹ ಅಂದಾಜು ಮಾಡಬಹುದು.

Figure 8. Calculation formula of Coulomb measurement method

ಕೂಲಂಬ್ ಮಾಪನ ವಿಧಾನದ ನಿಖರತೆಯಲ್ಲಿ ವಿಚಲನಗಳನ್ನು ಉಂಟುಮಾಡುವ ಎರಡು ಪ್ರಮುಖ ಅಂಶಗಳಿವೆ. ಮೊದಲನೆಯದು ಪ್ರಸ್ತುತ ಸಂವೇದನೆ ಮತ್ತು ADC ಮಾಪನದಲ್ಲಿ ಆಫ್‌ಸೆಟ್ ದೋಷಗಳ ಸಂಗ್ರಹವಾಗಿದೆ. ಪ್ರಸ್ತುತ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದೊಂದಿಗೆ ಮಾಪನ ದೋಷವು ಇನ್ನೂ ಚಿಕ್ಕದಾಗಿದ್ದರೂ, ಅದನ್ನು ತೊಡೆದುಹಾಕಲು ಯಾವುದೇ ಉತ್ತಮ ಮಾರ್ಗವಿಲ್ಲದಿದ್ದರೆ, ದೋಷವು ಸಮಯದೊಂದಿಗೆ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ. ಕೆಳಗಿನ ಅಂಕಿ ಅಂಶವು ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ಅನ್ವಯಗಳಲ್ಲಿ, ಸಮಯದ ಅವಧಿಯಲ್ಲಿ ಯಾವುದೇ ತಿದ್ದುಪಡಿ ಇಲ್ಲದಿದ್ದರೆ, ಸಂಗ್ರಹವಾದ ದೋಷವು ಅಪರಿಮಿತವಾಗಿರುತ್ತದೆ ಎಂದು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ.

ಚಿತ್ರ 9. ಕೂಲಂಬ್ ಮಾಪನ ವಿಧಾನದ ಸಂಚಿತ ದೋಷ

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.

ಚಿತ್ರ 10. ಕೂಲಂಬ್ ಮಾಪನ ವಿಧಾನದ ಸಂಚಿತ ದೋಷವನ್ನು ತೆಗೆದುಹಾಕುವ ಷರತ್ತುಗಳು

ಕೂಲಂಬ್ ಮಾಪನ ವಿಧಾನದ ನಿಖರತೆಯ ವಿಚಲನಕ್ಕೆ ಕಾರಣವಾಗುವ ಎರಡನೇ ಪ್ರಮುಖ ಅಂಶವೆಂದರೆ ಪೂರ್ಣ ಚಾರ್ಜ್ ಸಾಮರ್ಥ್ಯ (FCC) ದೋಷ, ಇದು ಬ್ಯಾಟರಿ ವಿನ್ಯಾಸ ಸಾಮರ್ಥ್ಯದ ಮೌಲ್ಯ ಮತ್ತು ಬ್ಯಾಟರಿಯ ನಿಜವಾದ ಪೂರ್ಣ ಚಾರ್ಜ್ ಸಾಮರ್ಥ್ಯದ ನಡುವಿನ ವ್ಯತ್ಯಾಸವಾಗಿದೆ. ಸಂಪೂರ್ಣ ಚಾರ್ಜ್ ಸಾಮರ್ಥ್ಯ (FCC) ತಾಪಮಾನ, ವಯಸ್ಸಾದ, ಲೋಡ್ ಮತ್ತು ಇತರ ಅಂಶಗಳಿಂದ ಪ್ರಭಾವಿತವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಕೂಲಂಬ್ ಮಾಪನ ವಿಧಾನಕ್ಕೆ ಪೂರ್ಣ ಚಾರ್ಜ್ ಸಾಮರ್ಥ್ಯದ ಮರು-ಕಲಿಕೆ ಮತ್ತು ಪರಿಹಾರ ವಿಧಾನವು ಬಹಳ ಮುಖ್ಯವಾಗಿದೆ. ಪೂರ್ಣ ಚಾರ್ಜ್ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಅತಿಯಾಗಿ ಅಂದಾಜಿಸಿದಾಗ ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ ಅಂದಾಜು ಮಾಡಿದಾಗ ಚಾರ್ಜ್ ದೋಷದ ಸ್ಥಿತಿಯ ಪ್ರವೃತ್ತಿಯ ವಿದ್ಯಮಾನವನ್ನು ಕೆಳಗಿನ ಅಂಕಿ ತೋರಿಸುತ್ತದೆ.

ಚಿತ್ರ 11. ಪೂರ್ಣ ಚಾರ್ಜ್ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಅತಿಯಾಗಿ ಅಂದಾಜಿಸಿದಾಗ ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ ಅಂದಾಜು ಮಾಡಿದಾಗ ದೋಷ ಪ್ರವೃತ್ತಿ

2.4 ಡೈನಾಮಿಕ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಅಲ್ಗಾರಿದಮ್ ಇಂಧನ ಗೇಜ್

ಡೈನಾಮಿಕ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಅಲ್ಗಾರಿದಮ್ ಫ್ಯೂಯಲ್ ಗೇಜ್ ಬ್ಯಾಟರಿ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಅನ್ನು ಆಧರಿಸಿ ಲಿಥಿಯಂ ಬ್ಯಾಟರಿಯ ಚಾರ್ಜ್ ಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ಲೆಕ್ಕಹಾಕಬಹುದು. ಬ್ಯಾಟರಿ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಮತ್ತು ಬ್ಯಾಟರಿಯ ಓಪನ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ನಡುವಿನ ವ್ಯತ್ಯಾಸದ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ ಚಾರ್ಜ್ನ ಸ್ಥಿತಿಯ ಹೆಚ್ಚಳ ಅಥವಾ ಇಳಿಕೆಯನ್ನು ಅಂದಾಜು ಮಾಡುವುದು ಈ ವಿಧಾನವು. ಡೈನಾಮಿಕ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಮಾಹಿತಿಯು ಚಾರ್ಜ್ SOC (%) ಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸಲು ಲಿಥಿಯಂ ಬ್ಯಾಟರಿಯ ನಡವಳಿಕೆಯನ್ನು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿ ಅನುಕರಿಸುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ಈ ವಿಧಾನವು ಬ್ಯಾಟರಿ ಸಾಮರ್ಥ್ಯದ ಮೌಲ್ಯವನ್ನು (mAh) ಅಂದಾಜು ಮಾಡಲು ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲ.

ಇದರ ಲೆಕ್ಕಾಚಾರದ ವಿಧಾನವು ಬ್ಯಾಟರಿ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಮತ್ತು ಓಪನ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ನಡುವಿನ ಡೈನಾಮಿಕ್ ವ್ಯತ್ಯಾಸವನ್ನು ಆಧರಿಸಿದೆ, ಚಾರ್ಜ್ ಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ಅಂದಾಜು ಮಾಡಲು ಚಾರ್ಜ್ನ ಪ್ರತಿ ಹೆಚ್ಚಳ ಅಥವಾ ಇಳಿಕೆಯನ್ನು ಲೆಕ್ಕಾಚಾರ ಮಾಡಲು ಪುನರಾವರ್ತಿತ ಅಲ್ಗಾರಿದಮ್ ಅನ್ನು ಬಳಸುತ್ತದೆ. ಕೂಲಂಬ್ ಮೀಟರಿಂಗ್ ಇಂಧನ ಗೇಜ್ನ ಪರಿಹಾರದೊಂದಿಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ, ಡೈನಾಮಿಕ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಅಲ್ಗಾರಿದಮ್ ಇಂಧನ ಗೇಜ್ ಸಮಯ ಮತ್ತು ಪ್ರಸ್ತುತದಲ್ಲಿ ದೋಷಗಳನ್ನು ಸಂಗ್ರಹಿಸುವುದಿಲ್ಲ. ಕೂಲಂಬ್ ಮೀಟರಿಂಗ್ ಫ್ಯೂಯಲ್ ಗೇಜ್‌ಗಳು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಪ್ರಸ್ತುತ ಸಂವೇದನಾ ದೋಷಗಳು ಮತ್ತು ಬ್ಯಾಟರಿ ಸ್ವಯಂ-ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್‌ನಿಂದಾಗಿ ಚಾರ್ಜ್‌ನ ಸ್ಥಿತಿಯ ತಪ್ಪಾದ ಅಂದಾಜನ್ನು ಉಂಟುಮಾಡುತ್ತವೆ. ಪ್ರಸ್ತುತ ಸಂವೇದನಾ ದೋಷವು ತುಂಬಾ ಚಿಕ್ಕದಾಗಿದ್ದರೂ ಸಹ, ಕೂಲಂಬ್ ಕೌಂಟರ್ ದೋಷವನ್ನು ಸಂಗ್ರಹಿಸುವುದನ್ನು ಮುಂದುವರಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಸಂಪೂರ್ಣ ಚಾರ್ಜ್ ಅಥವಾ ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಬಿಡುಗಡೆಯಾದಾಗ ಮಾತ್ರ ಸಂಗ್ರಹವಾದ ದೋಷವನ್ನು ತೆಗೆದುಹಾಕಬಹುದು.

ಡೈನಾಮಿಕ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಅಲ್ಗಾರಿದಮ್ ಫ್ಯೂಯಲ್ ಗೇಜ್ ಬ್ಯಾಟರಿಯ ಚಾರ್ಜ್ ಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಮಾಹಿತಿಯಿಂದ ಮಾತ್ರ ಅಂದಾಜು ಮಾಡುತ್ತದೆ; ಏಕೆಂದರೆ ಇದು ಬ್ಯಾಟರಿಯ ಪ್ರಸ್ತುತ ಮಾಹಿತಿಯಿಂದ ಅಂದಾಜು ಮಾಡಲಾಗಿಲ್ಲ, ಅದು ದೋಷಗಳನ್ನು ಸಂಗ್ರಹಿಸುವುದಿಲ್ಲ. ಚಾರ್ಜ್ ಸ್ಥಿತಿಯ ನಿಖರತೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸಲು, ಡೈನಾಮಿಕ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಅಲ್ಗಾರಿದಮ್ ನಿಜವಾದ ಸಾಧನವನ್ನು ಬಳಸಬೇಕಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಸಂಪೂರ್ಣ ಚಾರ್ಜ್ ಮತ್ತು ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ ಮಾಡಿದಾಗ ನಿಜವಾದ ಬ್ಯಾಟರಿ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಕರ್ವ್ ಪ್ರಕಾರ ಆಪ್ಟಿಮೈಸ್ಡ್ ಅಲ್ಗಾರಿದಮ್‌ನ ನಿಯತಾಂಕಗಳನ್ನು ಸರಿಹೊಂದಿಸುತ್ತದೆ.

ಚಿತ್ರ 12. ಡೈನಾಮಿಕ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಅಲ್ಗಾರಿದಮ್ ಇಂಧನ ಗೇಜ್ ಮತ್ತು ಗೇನ್ ಆಪ್ಟಿಮೈಸೇಶನ್‌ನ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆ

ವಿಭಿನ್ನ ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ ದರ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ಡೈನಾಮಿಕ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಅಲ್ಗಾರಿದಮ್‌ನ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆ ಈ ಕೆಳಗಿನಂತಿದೆ. ಅದರ ಚಾರ್ಜ್ ಸ್ಥಿತಿಯು ಉತ್ತಮ ನಿಖರತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ ಎಂದು ಆಕೃತಿಯಿಂದ ನೋಡಬಹುದು. C/2, C/4, C/7 ಮತ್ತು C/10 ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳ ಹೊರತಾಗಿಯೂ, ಈ ವಿಧಾನದ ಚಾರ್ಜ್ ದೋಷದ ಒಟ್ಟಾರೆ ಸ್ಥಿತಿಯು 3% ಕ್ಕಿಂತ ಕಡಿಮೆಯಾಗಿದೆ.

ಚಿತ್ರ 13. ವಿಭಿನ್ನ ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ ದರ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ಡೈನಾಮಿಕ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಅಲ್ಗಾರಿದಮ್ನ ಚಾರ್ಜ್ ಸ್ಥಿತಿಯ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆ

ಕೆಳಗಿನ ಚಿತ್ರವು ಬ್ಯಾಟರಿಯು ಶಾರ್ಟ್-ಚಾರ್ಜ್ ಮತ್ತು ಶಾರ್ಟ್-ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ ಆಗಿರುವಾಗ ಚಾರ್ಜ್ ಸ್ಥಿತಿಯ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. ಚಾರ್ಜ್ ದೋಷದ ಸ್ಥಿತಿಯು ಇನ್ನೂ ಚಿಕ್ಕದಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಗರಿಷ್ಠ ದೋಷವು ಕೇವಲ 3% ಆಗಿದೆ.

ಚಿತ್ರ 14. ಬ್ಯಾಟರಿಯು ಶಾರ್ಟ್-ಚಾರ್ಜ್ ಮತ್ತು ಶಾರ್ಟ್-ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ ಆಗಿರುವಾಗ ಡೈನಾಮಿಕ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಅಲ್ಗಾರಿದಮ್‌ನ ಚಾರ್ಜ್ ಸ್ಥಿತಿಯ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆ

ಪ್ರಸ್ತುತ ಸಂವೇದನಾ ದೋಷಗಳು ಮತ್ತು ಬ್ಯಾಟರಿ ಸ್ವಯಂ-ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್‌ನಿಂದಾಗಿ ಕೂಲಂಬ್ ಮೀಟರಿಂಗ್ ಫ್ಯೂಯಲ್ ಗೇಜ್ ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ತಪ್ಪಾದ ಚಾರ್ಜ್ ಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ಉಂಟುಮಾಡುವ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಯೊಂದಿಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ, ಡೈನಾಮಿಕ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಅಲ್ಗಾರಿದಮ್ ಸಮಯ ಮತ್ತು ಪ್ರವಾಹದಲ್ಲಿ ದೋಷಗಳನ್ನು ಸಂಗ್ರಹಿಸುವುದಿಲ್ಲ, ಇದು ದೊಡ್ಡ ಪ್ರಯೋಜನವಾಗಿದೆ. ಚಾರ್ಜ್/ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ ಕರೆಂಟ್ ಬಗ್ಗೆ ಯಾವುದೇ ಮಾಹಿತಿ ಇಲ್ಲದ ಕಾರಣ, ಡೈನಾಮಿಕ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಅಲ್ಗಾರಿದಮ್ ಕಳಪೆ ಅಲ್ಪಾವಧಿಯ ನಿಖರತೆ ಮತ್ತು ನಿಧಾನ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ಸಮಯವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ಹೆಚ್ಚುವರಿಯಾಗಿ, ಇದು ಪೂರ್ಣ ಚಾರ್ಜ್ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಅಂದಾಜು ಮಾಡಲು ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ದೀರ್ಘಾವಧಿಯ ನಿಖರತೆಯ ದೃಷ್ಟಿಯಿಂದ ಇದು ಉತ್ತಮವಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ, ಏಕೆಂದರೆ ಬ್ಯಾಟರಿ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಅಂತಿಮವಾಗಿ ಅದರ ಚಾರ್ಜ್ ಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ನೇರವಾಗಿ ಪ್ರತಿಬಿಂಬಿಸುತ್ತದೆ.