ኩሎምብ ምቑጻር እንታይ እዩ?

ምቑጻር ኩሎምብ፡ ብቐጻሊ ዋሕዚ ኤሌክትሪክ ብምዕቃንን ምስ ግዜ ብምውህሃድን፡ ነቲ ናብ ባትሪ ዝውሕዝን ካብ ባትሪ ዝወጽእን ናይ ኤሌክትሪክ ቻርጅ ዝከታተል ሜላ እዩ። እዚ ሜላ እዚ ስርዓታት ምሕደራ ባትሪ ነቲ ዝተረፈ ዓቕምን ቻርጅን ክግምትዎ ዘኽእል ብቐጥታ ዝተዓቀበ ጸዓት ከይዓቐነ እዩ።

እቲ መሰረታዊ መትከል ድሕሪ ምቑጻር ኩሎምብ ንነፍሲ ወከፍ ኣብ ባትሪ ዝኣቱ ወይ ዝገድፍ ኣምፕ-ሰዓት ምክትታል ዘጠቓልል እዩ። ልክዕነት ህዋስ ረዚስተር ነቲ ዋሕዚ ዋሕዚ ይዕቅን፣ ሓደ ውፉይ ሰርኪዩት ድማ ነዞም መለክዒታት ኣብ ስግር ናይ ግዜ ፍልልያት የወሃህድ። ን3 ሰዓታት ኣብ 2 ኣምፕታት ባትሪ ክትመልእ ከለኻ፡ እቲ ስርዓት 6 amp-ሰዓታት ኣብ ዓቕሚ ናይቲ ባትሪ ይቑጸር። ኣብ እዋን ምፍሳስ፡ እቲ መስርሕ ብግልባጡ ይጎዓዝ፡ እዚ ድማ ዋሕዚ ኤሌክትሪክ እናፈሰሰ ምስ ከደ፡ ኣምፕ-ሰዓታት ይንኪ።

ናይ ባትሪ ምሕደራ ቺፕስ ነዚ ስሌት ብቐጻሊ ይፍጽሙ፣ ብተለምዶ ኣብ ካልኢት ኣሽሓት ግዜ ዋሕዚ ኤሌክትሪክ ናሙና ይወስዱ። እቲ ናይ ውህደት ቀመር ቅኑዕ እዩ: እቲ ኣብ ቻርጅ ዝመጽእ ለውጢ ማዕረ ዋሕዚ ኤሌክትሪክ ብግዜ ተባዚሑ፣ ንብቕዓት ኮሎምቢክ ዝተስተኻኸለ። ኩሎምቢክ ብቕዓት ብቕዓት ኩሉ ኣብ እዋን ቻርጅ ዝተዓቀበ ቻርጅ ኣብ እዋን ምፍሳስ ክውሰድ ከምዘይክእል ይሕተት-ምኽንታት ብሰንኪ ውሽጣዊ ተጻዋርነት፣ ጎናዊ ምላሽን ምብታን ሙቐትን ይኽሰት።

ዘመናዊ ኣተገባብርኡ 16-bit ወይ ልዕሊኡ ኣናሎግ- ክሳብ-ዲጂታላዊ ቀያሪ ምስ ማይክሮኮንትሮለር ዝተጻምደ ይጥቀሙ። ማክሲም MAX17303X+ን Renesas RAA489206ን ንልሙድ ሃርድዌር ፍታሕ ዝውክሉ ኮይኖም፡ ነቲ ናይ ሒሳብ ስርሓት ዝሕዙ ዝተሰረቱ ፕሮሰሰርታት ዝሓዘ እዩ። እዞም ቺፕስ ኣብ ዘይተበላሸወ ዝኽሪ መለክዒታት ባትሪ ይዕቅቡ፣ ዋላ እቲ ባትሪ ምሉእ ብምሉእ ኣብ ዝፈስሰሉ እዋን ዳታ ከም ዝቕጽል የረጋግጽ።

Coulomb Counting

ሊትየም ኣዮን ባትሪ ምምላእ ልዕሊ ዓቐን ክፍሊት ከይኽፈልን ዕድመ ባትሪ ዝለዓለ ደረጃ ንምብጻሕን ኣብ ቅኑዕ ምቑጻር ኩሎምብ ብብዝሒ ይምርኮስ። ኣብ እዋን ቀዋሚ-CURRENT phase of charging, Coulomb counting tracks ብልክዕ ክንደይ ዝኣክል ቻርጅ ናብ ዋህዮታት ባትሪ ከም ዝኣቱ ይከታተል። ባትሪ እናቐረበ ምስ ከደ ምሉእ ዓቕምን ናብ ቀዋሚ- ቮልቴጅ ቻርጅ ምስግጋርን፡ ቻርጅ መዓስ ከም ዝውዳእ ንምፍላጥ እቲ ዝንኪ ዋሕዚ ብልክዕ ክዕቀን ኣለዎ።

ስርዓታት ምሕደራ ባትሪ ንወሳኒ ውሳነታት ምምላእ ንምውሳን መረዳእታ ምቑፃር ኩሎምብ ይጥቀሙ። እቲ ስርዓት ኣብ እዋን ምምላእ 2.3 amp-ሰዓታት እንተተወሰኸን ናይ ባትሪ ደረጃ ዓቕሚ 2.5 amp-ሰዓታት እንተኾይኑን እንተፈሊጡ፡ እቲ ባትሪ ብግምት 92% ቻርጅ ከም ዘለዎ ይፈልጥ። እዚ ሓበሬታ እዚ ነቲ ንውሕጅ ናብ ምሉእ ብምሉእ ቻርጅ ዘለዎ ሊትየም ኣዮን ዋህዮ ምድፋእ ሓደገኛ ስናርዮ ይኽልክል፣ እዚ ድማ ናብ ተርማል ሩናዌይ ከብጽሕ ይኽእል።

እቲ ኣገባብ ብፍላይ ኣብ ቅልጡፍ-ናይ ምምላእ መተግበሪታት 3C ወይ ልዕሊኡ ክበጽሕ ዝኽእል መተግበሪታት ምኽፋል ዋጋ ይረክብ። በዚ ፍጥነት እዚ ቮልቴጅ-መሰረት ዝገበረ ኣገባብ ግምት ብሰንኪ ኣብ ውሽጢ ውሽጣዊ ተጻዋርነት ብሰንኪ ዓቢ ምውራድ ቮልቴጅ ይፈሽል። ቆጸራ ኩሎምብ ቮልቴጅ ምልውዋጥ ብዘየገድስ ነቲ ጭቡጥ ምትሕልላፍ ቻርጅ ብቐጥታ ስለዝዕቅኖ ዘተኣማምን ኮይኑ ይቕጽል።

ኣብ ዝተፈላለየ ደረጃታት ብዝተፈለየ መንገዲ ናብ ስሌታት ቻርጅ ቻርጅ ረቛሒታት። ሊትየም ኣዮን ባትሪ ኣብ እዋን ትሑት 99% ብቕዓት ከርኢ ይኽእል እዩ ኣብ እዋን ትሑት{2}}ምምላእ ቻርጅ ግን ብሰንኪ ምውሳኽ ምፍራይ ሙቐት ብዝለዓለ ፍጥነት ናብ 95% ክወርድ ይኽእል እዩ። ምዕቡል ስርዓታት ምሕደራ ባትሪ ኣብ ሓቀኛ-ናይ ግዜ ሙቐትን ናይ ዋሕዚ መለክዒታትን መሰረት ብምግባር ናይ ኩላምብ ምቑጻር ኣልጎሪዝም የስተኻኽሉ።

ኩነታት ቻርጅ ነቲ ዘሎ ዓቕሚ ከም ሚእታዊት ዝለዓለ ዓቕሚ ይውክል። ቆጸራ ኩሎምብ ነቲ ዝተዋህለለ ቻርጅ ብጠቕላላ ዓቕሚ ባትሪ ብምምቃል SOC የስልጥ። ሓደ 50 amp-ናይ ሰዓት ባትሪ 15 amp-ካብ ምሉእ ብምሉእ ቻርጅ ጀሚሩ ሰዓታት እንተ ኣቕሪቡ፡ SOC ማዕረ 70% ይኸውን።

እቲ ስሌት ነቲ መበገሲ ነጥቢ ምፍላጥ የድሊ። ስርዓታት ባትሪ ብተለምዶ እቲ ባትሪ ናብ ሓደ ዝፍለጥ ኩነታት ምስ በጽሐ SOC የበግሱ-ወይ ምሉእ ብምሉእ ቻርጅ (ብውሑድ ዋሕዚ ናብቲ ናይ ቻርጅ ቮልቴጅ ገደብ ብምብጻሕ ዘመልክት) ወይ ድማ ምሉእ ብምሉእ ዝፈስስ (ንታሕቲ{2}}ቮልቴጅ ምቑራጽ ዝሃርም)። Open-ኣብ እዋን ዕረፍቲ ቮልቴጅ መለክዒታት ሰርኪዩት ቮልቴጅ ናብ SOC ዝምስርቱ ናይ ምድላይ ሰሌዳታት ብምውካስ ናይ ምዕቃን ነጥብታት እውን ክህብ ይኽእል እዩ።

ሙቐት ንኽልቲኡ ዓቕሚ ባትሪን ንብቕዓት ኩሎምቢክን ብዓቢኡ ይጸልዎ። ሊትየም ኣዮን ባትሪ 100 amp-ሰዓታት ብ25 ዲግሪ ክህብ ይኽእል እዩ ግን 80 amp-ሰዓታት ጥራይ ብ -10 ዲግሪ ። ዝተራቐቐ ኣተገባብራታት ካሕሳ ሙቐት ዘጠቓለለ ኮይኑ፡ ኣብ ተርሚስተር ንባባት ተመርኲሱ ውጽኢታዊ ዓቕሚ ምትዕርራይ።

Battery Aging ኣብ ልዕሊ ዕድመ ባትሪ ንSOC ግምት የሕልኽ። ክልተ-ዓመት-ናይ ቀደም ባትሪ 85% ጥራይ ካብቲ ናይ መጀመርታ ዓቕሙ ክዕቅብ ይኽእል እዩ። ብዘይ በብእዋኑ ዳግመ-ምዕቃን፡ ምቑጻር ኩሎምብ ገና ኣብቲ መበቆላዊ 100% ዓቕሚ ተመርኲሱ SOC ምሓሰቦ፡ እዚ ድማ ናብ ዝያዳ ዘይቅኑዕ ግምታት ከስዕብ ይኽእል። ብዙሓት ስርዓታት ነዚ ብመንገዲ STATE-OF-ናይ ጥዕና ኣልጎሪዝም ኣብ ልዕሊ ቻርጅ ናይ ዓቕሚ ምብስባስ ዝከታተሉ ናይ ጥዕና ኣልጎሪዝም ይፈትሕዎ።

ሓሙሽተ ቀንዲ ምንጭታት ጌጋ ንትኽክል ምቑጻር ኩሎምብ ይጸልዉ። ናይ ሕጂ ስሕተት ሴንሰር ነቲ ኣዝዩ ትርጉም ዘለዎ ኣበርካቲ ይውክሉ-ዋላ ሓደ ናይ 10 ሚሊያምፕ ኦፍሴት ጌጋ ናብ 0.24 amp-ሰዓታት ኣብ ውሽጢ 24 ሰዓታት ይእከብ። ኣብ 50 amp-ናይ ሰዓት ባትሪ፡ እዚ ናብ 0.5% ናይ SOC ጌጋ ኣብ መዓልቲ ይትርጎም።

ናይ ውህደት ናይ ግምት ጌጋታት ካብ ዲስክሪት ናሙና ምውሳድ ባህሪ ናይ ዲጂታላዊ ስርዓታት ይፍጠሩ። ርብዒ-መኣዝን ምውህሃድ ምስ ሳሕቲ ናሙና ምጥቃም ናይ ሕጂ እዋን ብቕልጡፍ ምስ ዝፈላለ ጌጋታት የተኣታቱ። 1-ካልኣይ ናሙና ምውሳድ ፍልልይ ምስ ቀስ ኢሉ ጽዕነት ዝቕየር ውሑድ ጌጋ የፍሪ ግን ኣብ እዋን ሃንደበታዊ ናይ ሓይሊ ስፓይክስ ኣገደስቲ ዝርዝራት ክስእን ይኽእል። ዘመናዊ ስርዓታት መብዛሕትኡ ግዜ ከም ትራፐዞይዳል ወይ ናይ ሲምፕሰን ሕጊ ዝኣመሰሉ ናይ ላዕለዋይ ደረጃ ምውህሃድ ሜላታት ይጥቀሙ እሞ ነዚ ጌጋታት ንምንካይ።

ናይ ባትሪ ዓቕሚ ዘይርጉጽነት ካብ ናይ ምፍራይ ፍልልያት፣ ውጽኢት ሙቐትን ዕድመ ምድፋእን ዝምንጩ እዩ። ካብ ሓደ ዓይነት ምፍራይ ክልተ ዋህዮታት ብ2-}3% ብጭቡጥ ዓቕሚ ክፈላለዩ ይኽእሉ እዮም። እዚ ዘይርጉጽነት ብቐጥታ ናብ SOC ግምት ጌጋ ይትርጎም-ባትሪ 50 amp-hours ኣለዎ ኢልካ እንተኣሚንካ ግን ብሓቂ 49 ሒዙ እንተጸኒሑ 49 ይሕዝ፣ ናትካ SOC ብ2% ብስርዓት ልዑል ክኸውን እዩ።

ናይ ግዜ ኦሲሌተር ድሪፍት ንናይ ግዜ ክፍሊ ናይቲ ሕጂ ዘሎ ውህደት ይጸልዎ። 50 ppm ልክዕነት ዘለዎ ክሪስታል ኦሲሌተር ኣብ ሓጺር ግዜ ንኣሽቱ ጌጋታት ጥራይ እዩ ዘተኣታቱ ግን ኣብ ሰሙናት ወይ ኣዋርሕ ቀጻሊ ስራሕ ክእከብ ይኽእል። ሙቐት-ዝተኻኸለ ክሪስታል ኦሲሌተራት ነዚ ምንጪ ጌጋ ናብ ንእሽቶ ደረጃታት ንመብዛሕትኡ ኣፕሊኬሽናት የጉድሎ።

ውህሉል ጌጋታት ነቲ መሰረታዊ ብድሆ ብምቑጻር ኩሎምብ ይውክሉ። ዘይከምቲ ምስ ነፍሲ ወከፍ ንባብ ዳግማይ ዝቕየር ቅጽበታዊ መለክዒታት፡ ናይ ምውህሃድ ጌጋታት ምስ ግዜ ይወሃሃድ። 1% ጌጋ ኣብ ሓደ ዑደት ድሕሪ ዓሰርተ ዑደት 10% ጌጋ ይኸውን እቲ ስርዓት ዳግማይ እንተዘይተዓቂኑ። ኣብ ኢነርጂ (2021) ዝተሓትመ መጽናዕቲ፡ ናይ ግዜ-ምውህላሕ ጌጋታት SOC ብዘይ መአረምታ ኣብ ዝተናውሐ እዋናት "ብዘይፍጹም ትኽክል" ግምታት ክገብሮ ከም ዝኽእል ኣረጋጊጹ።

ልሙድ ልክዕነት ካብ 3-}4% ኣብ መሰረታዊ ኣተገባብራታት ክሳብ ትሕቲ 2% ብዝተማዕበለ ኣልጎሪዝም ይበጽሕ። ምቑጻር ኩሎምብ ምስ ቮልቴጅ ዘወሃህድ ስርዓታት-መሰረት ካልማን ብምጥቃም ኣብ ትሕቲ 1% ልክዕነት ይረኽቡ። ፓወርቴክ ሲስተምስ ኣብ ንግዳዊ ኩሎምብ ቆጸራ ፍርያቶም ንሊትየም-ኣዮን መተግበሪታቶም ትሕቲ 1% ጌጋታት መለክዒ ይሕብሩ።

ስርዓታት ምሕደራ ባትሪ ቆጸራ ኮውሎምብ ከም ዋና ፋንክሽን ጎኒ ጎኒ ናይ ዋህዮ ሚዛን፣ ምሕደራ ሙቐትን መከላኸሊ ሰርኪዩትን የወሃህድዎ። እቲ ናይ ሕጂ ሴንሰር፡ ብተለምዶ ካብ 0.5 ክሳብ 5 ሚሊዮህምስ ዝበጽሕ ልክዕነት ዘለዎ ሻንት ረዚስተር፡ ኣብቲ ቀንዲ ናይ ሕጂ መንገዲ ኮፍ ይብል። Hall-Effect Sensors ንልዑል-ናይ ሕጂ መተግበሪታት ኣማራጺ ይህቡ፣ ንጋልቫኒክ ተነጽሎ ዝህብን ናይ ሓይሊ ምብታን ስክፍታታት ምውጋድን እዩ።

ማይክሮኮንትሮለር ፋርምዌር ነቲ ናይ ውህደት ኣልጎሪዝም የተግብርን ናይ ምዕቃን ልምድታት የመሓድርን። ኣብ እዋን ምቅላዕ ተሽከርካሪት ወይ መሳርሒ ምጅማር፡ BMS ነቲ ናይ መወዳእታ ዝተዓቀበ SOC ካብ non{1}}ተበላሽዩ ዝኽሪ የንብብ። ድሕሪኡ ካብዚ መበገሲ ነጥቢ ንኮሎምብ ክቖጽር ይጅምር። እቲ ስርዓት ኣብ እዋን ዘይተጸበኻዮ ምቁራጽ ሓይሊ ኤሌክትሪክ ውሑድ ዳታ ምጉዳል ንምርግጋጽ ገለ ኣተገባብርታት ኣብ ነፍሲ ወከፍ ሒደት ደቓይቕ ናብ ፍላሽ ሜሞሪ ይጽሕፉ።

ኣብ ኤሌክትሪካዊ ተሽከርከርቲ ዝርከብ ናይ መኪና BMSS ብፍላይ ዝተራቐቐ ናይ Coulomb ምቑጻር ኣተገባብራታት ይጥቀማ። ንኣብነት ናይ ቴስላ ስርዓተ ምሕደራ ባትሪ ብኪሎሄርትዝ ሬት ንውሕጅ ናሙና ይወስድ እሞ ድምጺ ሴንሰር ንምንካይ ብዙሕ ደረጃታት ምፍታሕ ይትግብር። እቲ ስርዓት ንነፍሲ ወከፍ ሞዱል ወይ ዋህዮ ጉጅለ ዝተፈላለዩ ቆጸራታት ኩሎምብ ይሕሉ፣ እዚ ድማ ንዝፈሸሉ ዋህዮታት ከመልክቱ ዝኽእሉ ናይ ዓቕሚ ዘይምስምማዕ ንምፍላጥ የኽእል።

ንመኽዘን ሽቦ ወይ ቴሌኮሙኒኬሽን ዝኸውን ናይ ኢንዱስትሪ ባትሪ ስርዓታት ዝያዳ ተኣማንነት የድልዮ። እዞም ኣፕሊኬሽናት መብዛሕትኡ ግዜ ድርብ ወይ ስሉስ ተደራራቢ ናይ ዋሕዚ ሴንሲንግ የካይዱ፣ እዚ ድማ ንብዙሓት ሴንሰራት ምስ ውድቀታት ምፍላጥ የነጻጸር። ንባባት ሴንሰር ኪኖ ቅቡል ተጻዋርነት ክፈላለ ከሎ፡ እቲ ስርዓት ኣብቶም ዝተረፉ ሴንሰራት ስርሒት እናቐጸለ ነቲ ስሕተት ዘለዎ ሴንሰር ከለሊን ክነጽሎን ይኽእል።

ንነዊሕ-ናይ ግዜ ልክዕነት ንምዕቃብ ፐርዮዲክ ሪካሊብሬሽን ኣገዳሲ እዩ። እቲ ዝቐለለ ኣገባብ ንባትሪ ምሉእ ብምሉእ ይመልኦ ክሳብ እቲ ናይ ቻርጅ ዋሕዚ ትሕቲ ሓደ ደረት (ብተለምዶ C/20) ዝወርድ፣ ድሕሪኡ SOC ናብ 100% ዳግማይ ይሰርዖ። ብተመሳሳሊ ናብቲ ትሑት-ቮልቴጅ ምቑራጽ ንSOC ናብ 0% ይመልሶ። ብዙሓት ተጠቀምቲ መሳርሒታት ነዚ ምዕቃን ብኣውቶማቲክ ኣብ ነፍሲ ወከፍ 20-30 ዑደት ቻርጅ ይፍጽምዎ።

Open-ናይ ሰርኪዩት ቮልቴጅ ምዕቃን ዝያዳ ተደጋጋሚ ናይ ምእራም ዕድላት ይህብ። ባትሪ ንሓያሎ ሰዓታት ካብ 30 ደቓይቕ ምስ ኣዕረፈ፡ እቲ ተርሚናል ቮልቴጅ ናብቲ ሓቀኛ ክፉት ናቱ open-}ናይ ሰርኪዩት ዋጋኡ ይዓግት። ብድሕሪኡ እቶም BMS ነቲ ጭቡጥ SOC ንምፍላጥን ዝኾነ ውህሉል ናይ Coulomb ምቑጻር ጌጋ ንምእራምን OCV-SOC lookup table ክውከሱ ይኽእሉ። እዚ ኣገባብ እዚ ምስ ሓያል ቮልቴጅ ዘርእዩ ናይ ባትሪ ኬሚስትሪታት ዝበለጸ ይሰርሕ-soc correlation, ከም ሊትየም ኒኬል ኮባልት ማንግኒዝ ኦክሳይድ (NMC)።

ዝተማዕበለ ናይ Coulomb ምቑጻር ኣልጎሪዝም ንኮሎምቢክ ብቕዓት መአረምታታት ዘጠቓልል እዩ። ብ NG et al. (2009) ንሕሳብ ቻርጅን ፍሳስን ምሕሳብ ብተናጸል ንልክዕነት ብዓቢኡ ከም ዘመሓይሽ ኣረጋጊጾም። ኣብ እዋን ቻርጅ፡ ሊትየም ኣዮን ባትሪታት ብተለምዶ 98-99.5% ብቕዓት ከርእዩ እንከለዉ፡ ብቕዓት ምፍሳስ ድማ ናብ 99.8-99.9% ይቐርብ። እዞም ክብርታት እዚኦም ምስ ሙቐት፣ ናይ ሕጂ ፍጥነትን ኩነታት ጥዕናን ይፈላለዩ።

ካልማን ፍልተር ፍዩዥን ኣብ ሓቀኛ-ግዜ ቁጽሪ ቮልቴጅ ምቑጻር ምስ መለክዒታት ቮልቴጅ የወሃህድ። እቲ ፍልተር ኣብ ነፍሲ ወከፍ ህሞት ኣብ ዘሎ ተዛማዲ ዘይርጉጽነት መሰረት ብምግባር ነቶም ክልተ ኣገባባት ግምት ይመዝኖም። ኣብቲ ብሰንኪ ዓበይቲ IR ንጣብ ምልካዕ ቮልቴጅ ዘይተኣማመን ኣብ ዝኾነሉ ልዑል ዋሕዚ ኤሌክትሪክ፡ እቲ ፍልተር ንኮሎምብ ዝያዳ ይኣምን። ኣብ እዋን ዕረፍቲ፡ መለክዒታት ቮልቴጅ ክብደት ይውስኽ። እዚ ተዓጻጻፊ ኣገባብ እዚ ካብ ክልቲኡ ኣገባባት ዝበለጸ ይበጽሕ።

ናይ ማሽን ትምህርቲ ኣልጎሪዝም ንመቑረጺ ጫፍ ናይ SOC ግምት ይውክሉ። ኣብ ኣሽሓት ቻርጅ ዝሰልጠኑ ኒውራል ኔትወርክስ-ናይ ምፍናው ዑደት ባትሪ-ቀለልቲ ሞዴላት ዝናፍቖም ፍሉይ ባህርያት ክመሃሩ ይኽእሉ። እዞም ስርዓታት እዚኦም ዝተዋህለሉ ጌጋታት ትርጉም ዘለዎም ክኾኑ ዝኽእሉሉ እዋን እውን ክግምቱ ይኽእሉን ግቡእ ናይ ምዕቃን ልምድታት ከበግሱን እዮም።

Coulomb Counting

ቮልቴጅ-መሰረት ዝገበረ SOC ግምት ምስ ሊትየም ሓጺን ፎስፌት (LFP) ባትሪታት ይቃለስ፣ እዚ ድማ ብዘደንቕ መልክዑ ፍላት ቮልቴጅ ተርባጽ ኣብ 20-90% SOC ይዕቅብ። ኣብዚ ምሉእ ደረጃ ካብ 50-100 ሚሊቮልት ጥራይ ዝመጽእ ለውጢ ይፍጸም። ምቑጻር ኩሎምብ ናይ ባትሪ ኬሚስትሪ ናይ ቮልቴጅ ባህርያት ብዘየገድስ ማዕረ ማዕሪኡ ጽቡቕ ይሰርሕ።

እቲ ኣገባብ ኣብ ክልቲኡ ቻርጅን ፍሳስን ብቐጻሊ ዝሰርሕ ባትሪ ከዕርፍ ከየድለዮ። ቮልቴጅ-መሰረት ዝገበረ ሜላታት ን30 ደቓይቕ ክሳብ ሓያሎ ሰዓታት ስራሕ ኣልቦ ኮፍ ክብል የድልዮም እሞ ልክዕ ክፉት open-Circuit Voltage ንባባት ንምርካብ። ኣብቲ መኪና ኣብ መዓልቲ ብዙሕ ግዜ ክትዝወር እትኽእል ናይ ኤሌክትሪክ ተሽከርከርቲ መተግበሪታት፡ ከምዚ ዝኣመሰለ ናይ ዕረፍቲ ግዜታት ሳሕቲ ብተፈጥሮኣዊ መንገዲ ይኽሰት።

ናይ ምሕሳብ ጠለባት ምስ ሞዴል ክነጻጸር ከሎ ልኡም ኮይኑ ይቕጽል-መሰረት ዝገበረ ኣገባባት። መሰረታዊ ናይ ኩሎምብ ምቑጻር ኣተገባብራ ምብዛሕን ምውሳኽን ስርሓት ጥራይ እዩ ዝሓትት፣ ብቐሊሉ ብዋጋ ርካሽ 8-ቢት ማይክሮኮንትሮለርስ ይተሓዝ። ካልማን ፍልተር ወይ ኒውራል ኔትወርክ ኣቀራርባታት 32-ቢት ፕሮሰሰርስ ምስ ዝንሳፈፍ ነጥቢ ዓቕሚ ይጠልቡን ኣዝዩ ዝያዳ ሓይሊ ይውድኡን።

ጽልዋታት ሙቐት ንቁጽሪ ምቑጻር ንኮሉምብ ብቐንዱ ብመትከል መለክዒ ባዕሉ ዘይኮነስ ብለውጢ ዓቕሚ ይጸልዎ። ቮልቴጅ-መሰረት ዝገበረ ሜላታት ብኽልቲኡ ሙቐት ይሳቐዩ-ዝምርኮስ ናይ ዓቕሚ ለውጥን ሙቐትን-ዝምርኮስ ቮልቴጅ ምዝንባል፣ ብባህርያቱ ዝያዳ ዝተሓላለኸ ንምኽሓስ ይገብሮም።

እቲ ንትኽክለኛ ናይ መጀመርታ SOC ዝጠልቦ ረቛሒ፡ ነቲ ኣዝዩ መሰረታዊ ድሩትነት ቆጸራ ኮሎምብ ዝውክል እዩ። እቲ ስርዓት ብዘይቅኑዕ ዋጋ SOC እንተጀሚሩ፡ ኩሉ ስዒቡ ዝመጽእ ስሌታት ነዚ ጌጋ ይወርሶ። ሓይሊ ዝስእኑ ስርዓታት ባትሪ ምሉእ ብምሉእ ናይ SOC መወከሲ ነጥቦም ይስእኑ፣ ኣብ ዝቕጽል ጀማሪ ትካል ኣብ መለክዒታት ቮልቴጅ ምጽጋዕ የገድድ።

Self-Discharge conuolmb counting ብቐጥታ ክዕቅኖ ዘይክእል ሕቡእ ዋሕዚ ማይ ይፈጥር። ሊትየም ኣዮን ባትሪታት ንርእሶም-ብግምት ኣብ 2-5% ኣብ ወርሒ ኣብ ናይ ክፍሊ ሙቐት እናተመላለሰ፣ ኣብ ልዑል ሙቐት ይውስኽ። ኣብ ዝተናውሐ ናይ ምኽዛን ግዜታት እዚ ዘይተኸታተለ ናይ ዓቕሚ ክሳራ ነቲ ዝተገመተ SOC ካብቲ ሓቀኛ ዋጋ ንላዕሊ ክነፍስ ይገብሮ።

ሴንሰር ኣብ ልዕሊ ዕድመ ፍርያት ይንሳፈፍ በብቑሩብ ልክዕነት ንልክዕነት የጉድሎ። 1% ናይ መጀመርታ ልክዕነት ዘለዎ ናይ ሕጂ ሴንሰር ብሰንኪ ዕድመ ምድፋእ ኣብ ውሽጢ ሓሙሽተ ዓመት ናብ 2-3% ክነፍስ ይኽእል እዩ። ኣውቶሞቲቭ ኣፕሊኬሽናት ኣብ ውሽጢ 15 ዓመት ምርግጋእ ሴንሰርን ሙቐትን ካብ -40 ዲግሪ ክሳብ +85 ዲግሪ ይገልጹ፣ ጥንቁቕ ናይ ክፍሊ ምምራጽን ሰርኪዩት ዲዛይንን የድሊ።

ኣብ ዕድመ ምሉእ ዓቕሚ ባትሪ ዝሃስስ ቀጻሊ ናይ ምዕቃን ብድሆ የቕርብ። ሓደ ባትሪ ኣብ ልዕሊ 1000 ዑደት 20% ዓቕሚ ክጎድል ይኽእል እዩ። BMS በብእዋኑ ነቲ ጭቡጥ ዓቕሚ ዳግማይ እንተዘይተገምጊሙ፡ SOC ስሌታት ካብ ግዜ ናብ ግዜ ተስፋ ዝህብ ኮይኑ፡ ሓደገኛ ልዕሊ ዓቐን ምዝንባል ኩነታት የፍቅድ።

ናይ ሕጂ ሴንሰር ሓይሊ ምብታን ልዑል-ናይ ሕጂ መተግበሪታት ጸገም ይፈጥር። ሓደ 100-ኣምፕ ብ1-MilliOhm Sense Resistor 10 ዋት ይበታተን። እዚ ድማ ኣብ 3.3-ኪሎዋት ስርዓት 0.3% ምጉዳል ጸዓት ዝውክል ኮይኑ ግን ከኣ ንእሽቶ ኣይኮነን። ትሑት ተጻዋርነት ዘለዎም ሻንትታት ክሳራታት ይቕንሱ ግን ኣብ ትሑት ዋሕዚ ልክዕነት መለክዒ ይንክዩ።

ምቑጻር ኩሎምብ ምስ መመላእታ ኣገባባት ዘወሃህድ ምትሕውዋስ ኣገባባት ብሉጽ ኣፈጻጽማ ይረኽቡ። እቲ ዝተናውሐ ካልማን ፍልተር (EKF) ኣብ ምቑጻር ኩሎምብ ተመርኲሱ ናይ ቮልቴጅ ባህሪ ንምግማት ናይ ባትሪ ተመጣጣኒ ሰርኪዩት ሞዴል ይጥቀም፣ ድሕሪኡ ኣብ መንጎ ዝተገመተን ዝተዓቀነን ቮልቴጅ ዘሎ ፍልልይ መሰረት ብምግባር ነቲ ናይ SOC ግምት ይእርሞ። እዚ ድማ ንጌጋታት ምውህላል ዝድርኽ ርእሰ -{2}}መእረምታ ስርዓት ይፈጥር።

ኤሌክትሮኬሚካላዊ ኢምፔዳንስ ስፔክትሮስኮፒ (EIS) ንኹነታት ምምዛን ኩነታት ጥዕና ቆጸራ ኩሎምብ ክምልእ ይኽእል። ኣብ ብዙሕ ፍሪኩዌንሲታት ባትሪ ኢምፐዳንስ ብምዕቃን፡ እቲ ስርዓት ንውሽጣዊ ዕቤት ተጻዋርነትን ዓቕሚ ዝሃስስን መለለዪ ኣለዎ። እዚ ሓበሬታ እዚ ኣብ ስሌታት ምቑጻር ኩሎምብ ንዘሎ ናይ ዓቕሚ መለክዒ የዘምኖ፣ ምስ ዕድመ ባትሪ ልክዕነት ይዕቅብ።

ኣብ ታሪኻዊ ቻርጅ ዝሰልጠኑ ኣርቲፊሻል ኒውራል ኔትወርክስ-መከላኸሊ መረዳእታ ናይ ዓቕሚ ምብስባስ ቅዲ ክግምት ይኽእል። እዞም ትንበያታት እዚኦም ቅድሚ ጌጋታት ትርጉም ዘለዎም ምዃኖም ንጡፍ ዳግመ ምዕቃን የኽእሉ። ገለ ተመራመርቲ ኣብ ውሽጢ 1% ንSOC estimation accuracy ተጠቒሶም ዝተዋሃሃዱ coulomb countingን neural network approachesን ተጠቒሞም ይሕብሩ።

ኣብ እዋን ቻርጅ ዲፈረንሻል ቮልቴጅ ትንተና ምሉእ ቻርጅ ከየድለኻ ናይ ፐርዮዲክ ምዕቃን ነጥብታት ይህብ። ኣብ DV/DQ መስመር ዝርከቡ ባህርያዊ ጫፋት ኣብ ፍሉይ ናይ SOC ዋጋታት ዓቕሚ ይሃስስ ብዘየገድስ ይኽሰቱ፣ ፍጹም ናይ SOC ምውሳን የኽእል። እዚ ኣገባብ ብፍላይ ብሊትየም ኒኬል ማንግኒዝ ኮባልት ኦክሳይድ ኬሚስትሪ ውጽኢታዊ እዩ።

ውፉይ ምቑጻር ICS ንኹሎም ኣድለይቲ ተግባራት ኣብ ሓደ ቺፕ የወሃህድዎ። Texas Instruments’ BQ Seriesን Stmicroelectronics’ Stc31XX ስድራቤትን ነዚ ኣገባብ ኣብነት ኣብነት ኮይኖም፡ 16-bit ADCs፡ ናይ ሕጂ ውህደት፡ ሙቐት ምልክት፡ ከምኡ’ውን I2C/SPI መተሓላለፍቲ ዝሓዘ እዩ። እዞም ቺፕስ ብመንገዲ ዋንነት ዘለዎም ናይ ካሕሳ ኣልጎሪዝም ልክዕነት መለክዒ እናመሓየሹ ናይ ዲዛይን ውስብስብነትን ናይ ቦርድ ቦታን ይቕንሱ።

Sense Resistor ምምራጽ ንልክዕነት ምምዛን ኣንጻር ስልጣን ምብታን ዘጠቓልል እዩ። 0.5-MilliOHM resistor ኣብ 100{6}}amp application 5 ዋት ይበታተን ግን ከኣ 50 ሚሊቮልት ጥራይ እዩ ምሉእ-scale signal የፍሪ፣ ልዑል-ንድምጺ ተቓላዕቲ ዝኾነ ልዑል-Gain Amplifiers ይሓትት። 5-MilliOHM resistor 500 ሚሊቮልት ምልክት ዝህብ ኮይኑ ኣብ መብዛሕትኡ ኣፕሊኬሽናት ግን 50 ዋት-ዘይተቐባልነት ይበታተን። ልሙዳት ናይ መኪና ዲዛይናት 0.1-1.0 ሚሊዮህም ተጻረርቲ ምስ ዲፈረንሻል ኣምፕሊፋየርስ 80-100 DB Common-Mode refiction ዘቕርቡ እዮም።

Hall-Effect Current Sensors ነቲ ናይ ሓይሊ ምብታን ጉዳይ ምሉእ ብምሉእ ካብ ቮልቴጅ ምውራድ ዘይኮነስ ማግኔታዊ ፊልድ ብምዕቃን የወግድ። ይኹን እምበር፡ ናይ ምትዕጽጻፍ ጌጋታት (ብተለምዶ 50-}200 mA ኣብ መኪና-ደረጃ ሴንሰራት)፡ ምስ ሙቐት ይንሳፈፉ፡ ካብ ሻንት-መሰረት ዝገበረ ፍታሕ ንላዕሊ ድማ ዋጋ ይኸፍሉ። ልዕሊ 200 amps ዝኾኑ ኣፕሊኬሽናት እዚ ድሩትነት እዚ እናሃለወ ንኣዳራሽ ዳህሳሳት እናፈተዉ ይኸዱ ኣለዉ።

ኣናሎግ-to-ዲጂታል ቀያሪ ምምራጽ ኣብ ልክዕነት ብቐጥታ ይጸልዎ። 12-Bit ADC ን100-Amp full-መዓስከር ዋሕዚ ብግምት 25{9}}ሚልያምፕ ርዝነት ንልዑል ሓይሊ መተግበሪታት ዝቕበል ግን ከኣ ንሚሊያምፕ-ደረጃ ስራሕ ኣልቦ ዋሕዚ ዘለዎም መሳርሒታት እኹል ዘይኮነ። ዘመናዊ ስርዓታት ምሕደራ ባትሪ መብዛሕትኡ ግዜ 16-bit ወይ 24-bit converters ብምጥቃም ካብ microamp sleep currents ክሳብ ኣማኢት amps ኣብ ጥርዚ ጽዕነት ዘሎ ዳይናሚክ ደረጃ ንምሓዝ ይጥቀማ።

Coulomb Counting

ናይ ኤሌክትሪክ ተሽከርከርቲ ኣተገባብራታት ኣብ ስኬል ምቑጻር ኩሎምብ የርእዩ። እቲ ናይ ኒሳን ቆጽሊ ናይ ባትሪ ምሕደራ ስርዓት ንነፍሲ ወከፍ ዋህዮ ጉጅለ ዋሕዚ ቻርጅ ይከታተሎ፣ እዚ ድማ እታ ተሽከርካሪት ቅድሚ ባትሪ ምውዳቓ ግምታት ደረጃ ከተርኢን መጠንቀቕታታት ክትቀስቅስን የኽእላ። ድሕሪ ኣማኢት ቻርጅ-ናይ ምፍንቓል ዑደት፡ እቲ ስርዓት ኣብ ውሽጢ 3-5% ልክዕነት SOC ይሕሉ ኣብ እዋን ምሉእ ቻርጅ ብወግዒ ዳግመ-ምዕቃን ይሕሉ።

ስማርትፎን ባትሪ መዐቀኒታት ብዋጋን ሓይልን ሃልኪ ዝተገደቡ ኣተገባብርታት ዝተቓለለ ናይ ኩሎምብ ምቑጻር ኣተገባብርታት ይጥቀሙ። እዞም ስርዓታት ብተለምዶ 5-10% ልክዕነት ይረኽቡ፣ ንኣርባዕተ ወይ ሓሙሽተ ናይ ባትሪ ደረጃ ባር ንምርኢት እኹል ግን ከኣ ካብ ናይ መኪና ኣተገባብራታት ዝወሓደ ልክዕነት ይረኽቡ። እቲ ናይ ነዳዲ መዐቀኒ ሰርኪዩት ናይ ሓይሊ ባጀት ትሕቲ 100 ማይክሮኣምፕ ክጸንሕ ኣለዎ፣ እዚ ድማ ርኡይ ጽግዕተኛ ማይ ከይፈስስ ከይፍጠር።

ሽቦ-መጠን ምኽዛን ባትሪ ቻርጅ ንምምሕያሽ ፍሉይ ትኽክለኛነት ይሓትት-ምፍሳስ መደብ ምውጻእን ንዝፈሸሉ ሞዱላት ንምፍላጥን። እዞም ስርዓታት እዚኦም ድርብ ሻንትን ብዙሕ ADCsን ዘለዎም ተደራራቢ ናይ ዋሕዚ ምልክት ይጥቀሙ። ሶፍትዌር ኣልጎሪዝም ይሰግሩ-ንመለክዕታትን ሰንደቕ ዕላማን ካብ 0.5% ንላዕሊ ፈትኖ፣ ቅድሚ ውድቀት ምፍጣሩ ትንበያዊ ጽገና የኽእል።

ወተሃደራዊን ኤሮስፔሳውን መተግበሪታት ዝለዓለ ተኣማንነት የድልዮም፣ መብዛሕትኡ ግዜ ስሉስ-ተረጋጋጺ ምልክት ምስ ናይ ድምጺ ስነ-መጐት የተግብር። እቲ ስርዓት ምሕደራ ባትሪ ንሰለስተ ነፃ ናይ ኩላምብ ምቑፃር ሰርኪዩት ዘነፃፅር ኮይኑ ነቲ ሚድያን ዋጋ ይጥቀም። ዝኾነ ሴንሰር ካብ ቅቡል ደረት ወጻኢ እንተወጺኡ፡ እቲ ስርዓት ነቲ ስሕተት ንናይ ጽገና ስጉምቲ ክምዝግብ እንከሎ፡ ዕሽሽ ይበሃል።

ምርምር ናብ ኣገባባት ምምሕያሽ ልክዕነት ምቑጻር ኩሎምብ ኣብ ምምሕያሽ ልክዕነት ምቑጻር COULOMB ከይወሰኽካ ናይ ሃርድዌር ውስብስብነት ወይ ወጻኢታት ይውስኽ። ኣብ ቀዳሞት ደርዘን ዑደታት ባትሪ ዝመሃር ኣዳፕቲቭ ኣልጎሪዝም ኣብ ጅምላ ጌጋታት ንምንካይ መብጽዓ የርእዩ-ዝፍረዩ መሳርሒታት ኣብ ነፍሲ per{3}}ኣሃዱ ምዕቃን ዘይተግባራዊ ኣብ ዝኾነሉ እዩ።

ገመድ ኣልቦ ስርዓታት ምሕደራ ባትሪ ነፍሲ ወከፍ ዋህዮ ምስ ማእከላይ ተቖጻጻሪ ዘራኽብ ናይ ገመድ መትሓዚ የወግዱ። ነፍሲ ወከፍ ዋህዮ ሞዱል ናይ ገዛእ ርእሱ ቆጸራ ኩሎምብ ዘጠቓልል ኮይኑ ብመንገዲ ገመድ ኣልቦ ፕሮቶኮል ዳታ የመሓላልፍ። እዚ ስነ-ህንጻ ኣብ ኤለክትሪክ ተሽከርከርቲ ክብደት ይቕንስን ምትእኽኻብ የቃልልን፡ ዋላ እኳ ኣብ ዙርያ ብዙሓት ነጻ መለክዒታት ምትእስሳር ብድሆታት እንተኣተኣታቱ።

Solid-ኣብ ውሽጢ ዝቕጽሉ ሒደት ዓመታት ምፍራይ ዝኣትዉ ባትሪታት ኩነታት ዝተመሓየሸ ናይ ኩሎምብ ምቑጻር ኣገባባት ከድልዮም ይኽእል። እዞም ባትሪታት ምስ ልምዳውያን ሊትየም-ION ዋህዮታት ክነጻጸር እንከሎ ዝተፈላለየ ቻርጅ-ናይ ምፍንቓል ባህርያትን ናይ እርጋን ኣገባባትን የርእዩ። እቲ መሰረታዊ መትከል ናይ ምውህላል ህሉው ምስ ግዜ ቅኑዕ ኮይኑ ይቕጽል ኣሎ፡ ግን ናይ ምዕቃን ስትራተጂታትን ናይ ብቕዓት ረቛሒታትን ምዕራፍ ምዕራፍ ከድልዮ እዩ።

ምስ ባትሪ ዲጂታል ትዊንስ ምውህሃድ መሳጢ ተኽእሎታት የቕርብ። ኣብ ምሉእ ታሪኹ ተመርኲሱ ዝርዝር ናይ ስሌታዊ ሞዴል ናይ ነፍሲ ወከፍ ባትሪ ብምዕቃብ፡ ስርዓታት ኣብ SOC ግምት ተራእዩ ዘይፈልጥ ልክዕነት ክረኽቡ ይኽእሉ። እዞም ሞዴላት ኣብ መንጎ ብዙሓት ከም ሓደ እታው ምቑጻር ኩሎምብ ምሓወሱ፣ ካብ ዋሕዚ ኤሌክትሪክ፣ ቮልቴጅ፣ ሙቐትን ኢምፐዳንስ መለክዒታትን መረዳእታታት ምውህሃድ።

ቮልቴጅ ባትሪ ንመብዛሕትኡ ኬሚስትሪታት ብቐጥታ ዝህሉ ኩነታት ቻርጅ ኣየመልክትን። ሊትየም ሓጺን ፎስፌት ባትሪታት ኣብ 20-90% SOC ዳርጋ ቀዋሚ ቮልቴጅ ይሕልዉ፣ እዚ ድማ ቮልቴጅ-መሰረት ዝገበረ ግምት ዘይግብራዊ ይገብሮ። ዋላ ምስ ሊትየም ኮባልት ኦክሳይድ ባትሪታት ዝሓሸ ቮልቴጅ-soc ምትእስሳር ዘለዎም, እቲ ዝምድና ምስ ሙቐት, ዕድመ, ከምኡውን ጽዕነት ዋሕዚ ይፈላለ. Coulomb ምቑጻር ናይ ቮልቴጅ ባህሪ ብዘየገድስ ጭቡጥ ዋሕዚ ቻርጅ ይከታተል።

ናይ ምዕቃን ፍሪኩዌንሲ ኣብ ናይ መተግበሪ ጠለባትን ጌጋ ምጽዋርን ይምርኮስ። ተጠቀምቲ መሳርሒታት ብተለምዶ ኣብ ነፍሲ ወከፍ 20-30 ምሉእ ዑደት ናብ 100% ብምኽፋል ይዕቅኑ። ኤለክትሪክ መካይን ወርሓዊ ወይ ባትሪ ኣብ ዝፍለጣ ግዝኣታት ኣብ ዝበጽሓሉ እዋን ክዕቀና ይኽእላ እየን። ልዑል ልክዕነት ዘድልዮም ወሳኒ መተግበሪታት ሰሙናዊ ክዕቅኑ ወይ ድማ ብካልማን ምፍታሕ ቀጻሊ መአረምታ ክጥቀሙ ይኽእሉ፣ እዚ ድማ ምሉእ ብምሉእ በብእዋኑ ዳግማይ ምዕቃን ንኸይፍጠር።

እወ ቆጸራ ኩሎምብ ብቐጻሊ ብኽልቲኡ ኣንፈት ይሰርሕ። ኣብ እዋን ቻርጅ፡ ዋሕዚ ኤሌክትሪክ ኣብ ውሽጢ ምስ ዝውሕዝ ኩሎምብ ይውስኽ።ኣብ እዋን ምፍሳስ፡ ዋሕዚ ኤሌክትሪክ እናፈሰሰ ምስ ከደ፡ ንኮሎምብ ይጎድሎ። እቲ ስርዓት ኣብ ነፍሲ ወከፍ ኣንፈት ንዝተፈላለየ ናይ ኩሎምቢክ ብቕዓት ይመዓራረ-ብቕዓት ቻርጅ ብተለምዶ 98-}99% ክጎዓዝ እንከሎ፡ ብቕዓት ምፍሳስ ድማ ንሊትየም-ኣዮን ባትሪታት ካብ 99.5% ይሓልፍ።

እቲ ስርዓት ዓቕሚ እንተዘይተኸታቲሉ ልክዕነት ይንኪ። ባትሪታት እናዓበዩ ምስ ከዱ ዓቕሚ ክስእኑ እንከለዉ፡ እቲ ናይ coulomb counting algorithm ድማ ነቲ መበቆላዊ ዓቕሚ ዋጋ ብምጥቃም ይቕጽል። እዚ ድማ ነቲ ዝተገመተ SOC ተስፋ ዝህብ ክኸውን ይገብሮ። ዝተዓጻጸፈ BMS ኣተገባብራታት በብእዋኑ ጭቡጥ ዓቕሚ ይዕቅኑን ነቲ ናይ ስሌት መለክዒታት ምዕራፍን፣ ዋላ’ኳ ልክዕነት ምሕላው እንተኣረጉ ልክዕነት ይዕቅብ።

ግብራዊ ዓወት ምቑጻር ኩሎምብ ካብቲ ኣብ መንጎ ቅልልነትን ልክዕነትን ዘለዎ ሚዛኑ ዝምንጩ እዩ። ፍጹም እኳ እንተዘይኮነ፡ ምስ ፐርዮዲክ ምዕቃን ምስ ዝውሃሃድ፡ ንመብዛሕትኡ ኣጠቓቕማ እኹል ትኽክለኛነት ይህብ። እቲ ሜላ ስሌታዊ ብቕዓት ንባትሪ-እቲ መዐቀኒ ነዳዲ ንባዕሉ ውሑድ ሓይሊ ክሃልኽ ዘለዎ ሓይሊ ዘለዎም መሳርሒታት ምቹእ ይገብሮ። ቴክኖሎጂ ባትሪ እናማዕበለን ናይ ጸዓት መኽዘን መተግበሪታት እናበዝሐን ምስ ከደ፡ ምቑጻር ኩሎምብ ኣብ ነፍሲ ወከፍ ክፍሊ ዕዳጋ ዳግማይ ዝመልኡ ባትሪታት ንምምሕዳር መሰረታዊ መሳርሒ ኮይኑ ክቕጽል እዩ።