クーロンカウントとは何ですか?
SOC の推定については数え切れないほど質問を受けてきました。この疑問は通常、誰かのパックがゲージで 30% を示しているのに 2 分後にシャットダウンしたときに起こります。根本原因は、10 回中 9 回、クーロン カウンティングの誤りに遡ります。
コンセプト
クーロン カウンティング トラックのチャージインとチャージアウト。紙の上ではかなりシンプルです。時間の経過とともに電流を統合し、実行中の集計を維持すると、その集計からセル内にどれだけのジュースが残っているかがわかります。
BMS は電流をサンプリングし、-通常はアプリケーションに応じて 10 Hz から 100 Hz の間の範囲内で-、各サンプルに時間間隔を乗算します。それらを合計してください。初期能力から差し引きます。 SOC 番号があります。
醜いところ
教科書では十分に強調されていない点がここにあります。あなたが依存している電流センサーにはオフセット ドリフトがあります。ゲイン誤差があります。温度係数があります。一般的な自動車用シャントの仕様は ±0.5% ですが、これは 25 度の理想的な条件下での値です。 7月のフェニックスのボンネットの下に貼り付けると、異なる数字が表示されます。
私は 2019 年に 48V マイルド ハイブリッド プログラムに取り組みました。定格が 100 μΩの Vishay シャントがありました。美しいスペックシート。研究室では、すべてが完璧に追跡されました。これを停車時と発進時の回生ブレーキを行う車両に設置すると、6 時間後には SOC が 8% ドリフトしました。--シャントの熱質量が過渡電流に追いつくことができませんでした。最終的には、シャント自体に専用の温度センサーを追加し、BMS ファームウェアで補償アルゴリズムを実行することになりました。
低電流の問題
こいつはいつも人を噛みます。ホール効果センサーまたはシャントにはノイズ フロアがあります。一般的な EV パックではおそらく 500 mA を下回ると、信号対雑音比が低下します。--しかし、セルはまだ自己放電しています。- BMS は依然として静止電流を消費しています。コンタクタに漏れがあります。
2 週間の駐車期間にわたって、こうした小さな流れが積み重なっていきます。-パックがクーロンカウンターに記録されなかった 3 ～ 4% の SOC を失っているのを見たことがあります。オーナーが休暇から戻り、ゲージは 85% を示していますが、実際の容量は 81% に近いです。これを数回行うと、再調整ウィンドウが追いつかなくなります。
一部のチームは並列自己放電モデルを実行しています。- 4 時間以上の休憩時間の後に OCV の再キャリブレーションを強制するものもあります。完璧な答えはありません。 ISO 26262 担当者は、FMEA でこれをどのように処理するかを尋ねるでしょう。戦略を文書化しておいたほうがよいでしょう。
容量のフェード
開発中に特性評価したセルは、500 サイクル後のセルではありません。公称容量が低下します。内部抵抗が上がります。しかし、クーロンカウンターは、言われない限りそれを知りません。
TI のゲージ IC-BQ34 シリーズなど-は、内部インピーダンスの追跡を実行し、時間の経過とともに完全充電容量を調整します。これは、基本的なクーロン計数の上に重ねられたモデルベースのアプローチです。- Maxim 17205 も同様の機能を備えています。カスタム BMS 設計の場合、これを自分で構築することになり、特定のセル化学から得られた検証済みの経年変化データが必要になります。
ここで、NCM セルは LFP とは異なる動作をします。 LFP には平坦な電圧プラトーがあり、20 ～ 80% の SOC 範囲では OCV- ベースの補正がほとんど役に立ちません。クーロンカウントにさらに依存することになり、現在のセンシング精度がさらに重要になることを意味します。
実践的な再キャリブレーション
フル充電はあなたの味方です。電圧が終端しきい値に達し、電流が C/20 またはカットオフ値を下回って減少すると、100% にリセットされます。単純。信頼性のある。充電器と BMS が「フル」の意味に同意していると仮定すると、常に機能します。
退院の終わりはさらに厄介です。電圧ニーは急峻で、温度に依存し、最近の負荷履歴の影響を受けます。-ほとんどのシステムは空の状態では再調整されません。彼らはアンカーポイントとしてフル充電を使用し、その間のカウントを信頼します。
一部の固定ストレージ設備では、定期的に容量テストが実行されます。月に 1 回、システムは制御された完全放電と再充電を実行します。これにより、正確な情報が得られます。 EV を保有する艦隊運営者もこれを行うことがあります。操作的には面倒ですが、ドリフトの問題は解決します。
私が新人エンジニアに伝えたいこと
クーロン カウンティングは高度なアルゴリズムではありません。足し算と引き算には誤差の原因がたくさんあります。洗練とは、エラーがどこから来るのかを理解し、エラーを制限するための戦略を持つことにあります。
現在のセンサーを正しく選択してください。温度の挙動を理解します。コードを 1 行書く前に、再調整戦略を計画してください。実際の負荷プロファイルの下、実際の温度で実際のセルを使用してテストします。電源と電子負荷を備えたベンチセットアップでは、現場で発生する問題は発生しません。
