طرق حساب SOC

ما هو SOC؟

حالة شحن البطارية (SOC) هي نسبة الشحنة الحالية المتاحة إلى إجمالي سعة الشحن، وعادةً ما يُعبَّر عنها كنسبة مئوية. يُعد حساب حالة الشحن بدقة أمرًا بالغ الأهمية فينظام إدارة البطارية (BMS)حيث يساعد ذلك في تحديد الطاقة المتبقية وإدارة استخدام البطارية،التحكم في عمليات الشحن والتفريغوبالتالي إطالة عمر البطارية.

الطريقتان الرئيسيتان المستخدمتان لحساب SOC هما طريقة تكامل التيار وطريقة جهد الدائرة المفتوحة. لكلٍّ منهما مزاياه وعيوبه، وكلٌّ منهما يُدخل بعض الأخطاء. لذلك، غالبًا ما تُدمج هاتان الطريقتان في التطبيقات العملية لتحسين الدقة.

 

1. طريقة التكامل الحالية

طريقة التكامل الحالية تحسب حالة الشحنة (SOC) بدمج تياري الشحن والتفريغ. وتكمن ميزتها في بساطتها، حيث لا تتطلب معايرة. الخطوات كالتالي:

1. قم بتسجيل حالة الشحن في بداية الشحن أو التفريغ.
2. قياس التيار أثناء الشحن والتفريغ.
3. قم بدمج التيار للعثور على التغير في الشحنة.
4. احسب SOC الحالي باستخدام SOC الأولي وتغيير الشحنة.

الصيغة هي:

SOC = SOC الأولي + Q∫(I⋅dt)​

أينI هو التيار، و Q هي سعة البطارية، و dt هو الفاصل الزمني.

من المهم ملاحظة أن طريقة التكامل الحالية تنطوي على بعض الأخطاء بسبب المقاومة الداخلية وعوامل أخرى. علاوة على ذلك، تتطلب فترات شحن وتفريغ أطول لتحقيق نتائج أكثر دقة.

 

2. طريقة جهد الدائرة المفتوحة

تحسب طريقة جهد الدائرة المفتوحة (OCV) حالة الشحن (SOC) بقياس جهد البطارية عند عدم وجود حمل. ميزتها الرئيسية هي بساطتها، إذ لا تتطلب قياس التيار. الخطوات هي:

1. تحديد العلاقة بين SOC وOCV استنادًا إلى نموذج البطارية وبيانات الشركة المصنعة.
2. قم بقياس OCV للبطارية.
3. احسب SOC باستخدام العلاقة SOC-OCV.

تجدر الإشارة إلى أن منحنى SOC-OCV يتغير مع استخدام البطارية وعمرها الافتراضي، مما يتطلب معايرة دورية للحفاظ على الدقة. كما تؤثر المقاومة الداخلية على هذه الطريقة، وتكون الأخطاء أكثر وضوحًا عند حالات التفريغ العالية.

 

3. الجمع بين أساليب التكامل الحالية وOCV

لتحسين الدقة، غالبًا ما يتم دمج أساليب التكامل الحالية وOCV. خطوات هذا النهج هي:

1. استخدم طريقة التكامل الحالية لتتبع الشحن والتفريغ، والحصول على SOC1.
2. قم بقياس OCV واستخدم العلاقة SOC-OCV لحساب SOC2.
3. قم بدمج SOC1 وSOC2 للحصول على SOC النهائي.

الصيغة هي:

SOC=k1⋅SOC1+k2⋅SOC2

أينk1 وk2 هما معاملا وزن مجموعهما يساوي 1. يعتمد اختيار المعاملين على استخدام البطارية، ووقت الاختبار، والدقة. عادةً، تكون k1 أكبر لاختبارات الشحن/التفريغ الأطول، وتكون k2 أكبر لقياسات OCV الأكثر دقة.

تكون المعايرة والتصحيح ضرورية لضمان الدقة عند الجمع بين الأساليب، حيث تؤثر المقاومة الداخلية ودرجة الحرارة أيضًا على النتائج.

 

خاتمة

تُعدّ طريقة التكامل الحالية وطريقة OCV التقنيتين الأساسيتين لحساب تركيز الكربون في الجسم (SOC)، ولكلٍّ منهما مزاياها وعيوبها. يُمكن أن يُحسّن الجمع بين الطريقتين الدقة والموثوقية. ومع ذلك، تُعدّ المعايرة والتصحيح ضروريتين لتحديد تركيز الكربون في الجسم بدقة.