リチウム充放電の理論と電力計算法の設計(3)

リチウム充放電の理論と電力計算手法の設計

2.4 動的電圧アルゴリズム電力計

動的電圧アルゴリズム電量計は、バッテリー電圧に従ってのみリチウムバッテリーの充電状態を計算できます。この方法は、バッテリー電圧とバッテリー開放電圧の差に応じて充電状態の増加または減少を推定します。動的電圧情報はリチウム電池の動作を効果的にシミュレートし、SOC (%) を決定できますが、この方法では電池容量値 (mAh) を推定することはできません。

その計算方法は、反復アルゴリズムを使用して充電状態の増加または減少を計算し、充電状態を推定することにより、バッテリー電圧と開回路電圧の間の動的な差に基づいています。クーロン計量ソリューションと比較して、動的電圧アルゴリズム電量計は時間や電流による誤差を蓄積しません。電量電量計は通常、電流検出誤差とバッテリーの自己放電により、充電状態の推定が不正確になります。電流検出誤差が非常に小さい場合でも、クーロン カウンタは誤差を蓄積し続けます。蓄積された誤差は完全充電または完全放電後にのみ除去できます。

動的電圧アルゴリズム 電力メーターは電圧情報のみからバッテリーの充電状態を推定します。バッテリーの電流情報から推定しないため、誤差が蓄積されません。充電状態の精度を向上させるために、動的電圧アルゴリズムは実際のデバイスを使用して、完全充電および完全放電の条件下で実際のバッテリー電圧曲線に従って最適化されたアルゴリズムのパラメーターを調整する必要があります。

図 12. 動的電圧アルゴリズム電力計のパフォーマンスとゲイン最適化

以下は、さまざまな放電レートでの動的電圧アルゴリズムのパフォーマンスです。この図から、充電状態の精度が良好であることがわかります。C/2、C/4、C/7、C/10 の放電条件に関係なく、この方法の全体的な SOC 誤差は 3% 未満です。

図 13. さまざまな放電レートでの動的電圧アルゴリズムの充電状態

下の図は、ショート充電およびショート放電の条件でのバッテリーの充電状態を示しています。充電状態の誤差は依然として非常に小さく、最大誤差はわずか 3% です。

図 14. バッテリの短期充電および短期放電の場合の動的電圧アルゴリズムの充電状態

通常、電流検出誤差やバッテリの自己放電により不正確な充電状態が発生するクーロン計量電量計と比較して、動的電圧アルゴリズムは時間や電流による誤差が蓄積しないため、これが大きな利点です。充電/放電電流の情報がないため、動的電圧アルゴリズムは短期精度が低く、応答時間が遅くなります。また、満充電容量を推定することはできません。ただし、最終的にはバッテリー電圧が充電状態を直接反映するため、長期的な精度では良好なパフォーマンスを発揮します。