എന്താണ് കൂലോംബ് കൗണ്ടിംഗ്?

തുടർച്ചയായി കറൻ്റ് അളക്കുകയും കാലക്രമേണ സംയോജിപ്പിക്കുകയും ചെയ്തുകൊണ്ട് ബാറ്ററിയിലേക്കും പുറത്തേക്കും ഒഴുകുന്ന വൈദ്യുത ചാർജ് ട്രാക്കുചെയ്യുന്ന ഒരു രീതിയാണ് കൊളംബ് കൗണ്ടിംഗ്. സംഭരിച്ച ഊർജ്ജം നേരിട്ട് അളക്കാതെ ശേഷിക്കുന്ന ശേഷിയും ചാർജിൻ്റെ അവസ്ഥയും കണക്കാക്കാൻ ബാറ്ററി മാനേജ്മെൻ്റ് സിസ്റ്റങ്ങളെ ഈ സാങ്കേതികവിദ്യ അനുവദിക്കുന്നു.

ഒരു ബാറ്ററിയിൽ പ്രവേശിക്കുകയോ വിടുകയോ ചെയ്യുന്ന ഓരോ amp{0}}മണിക്കൂറും നിരീക്ഷിക്കുന്നത് കൂലംബ് എണ്ണുന്നതിന് പിന്നിലെ അടിസ്ഥാന തത്വത്തിൽ ഉൾപ്പെടുന്നു. ഒരു പ്രിസിഷൻ സെൻസ് റെസിസ്റ്റർ നിലവിലെ ഒഴുക്ക് അളക്കുന്നു, കൂടാതെ ഒരു സമർപ്പിത സർക്യൂട്ട് സമയ ഇടവേളകളിൽ ഈ അളവുകൾ സമന്വയിപ്പിക്കുന്നു. നിങ്ങൾ 3 മണിക്കൂർ നേരത്തേക്ക് 2 ആംപ്‌സിൽ ബാറ്ററി ചാർജ് ചെയ്യുമ്പോൾ, ബാറ്ററിയുടെ കപ്പാസിറ്റിയിൽ 6 amp{6}}മണിക്കൂർ ചേർത്തതായി സിസ്റ്റം കണക്കാക്കുന്നു. ഡിസ്ചാർജ് സമയത്ത്, പ്രോസസ്സ് വിപരീതമായി പ്രവർത്തിക്കുന്നു, കറൻ്റ് പുറത്തേക്ക് പോകുമ്പോൾ amp{8}}മണിക്കൂറുകൾ കുറയ്ക്കുന്നു.

ബാറ്ററി മാനേജ്മെൻ്റ് ചിപ്പുകൾ തുടർച്ചയായി ഈ കണക്കുകൂട്ടൽ നടത്തുന്നു, സാധാരണഗതിയിൽ സെക്കൻ്റിൽ ആയിരക്കണക്കിന് തവണ കറൻ്റ് സാമ്പിൾ ചെയ്യുന്നു. ഏകീകരണ സൂത്രവാക്യം ലളിതമാണ്: ചാർജിലെ മാറ്റം, കൊളംബിക് കാര്യക്ഷമതയ്‌ക്കായി ക്രമീകരിച്ചിരിക്കുന്ന സമയം കൊണ്ട് ഗുണിച്ച വൈദ്യുതധാരയ്ക്ക് തുല്യമാണ്. ചാർജിംഗ് സമയത്ത് സംഭരിച്ചിരിക്കുന്ന എല്ലാ ചാർജും ഡിസ്ചാർജ് സമയത്ത് വീണ്ടെടുക്കാൻ കഴിയില്ല എന്ന വസ്തുതയെ കൊളംബിക് കാര്യക്ഷമത കണക്കാക്കുന്നു

ആധുനിക നിർവ്വഹണങ്ങൾ മൈക്രോകൺട്രോളറുകളുമായി ജോടിയാക്കിയ 16-ബിറ്റ് അല്ലെങ്കിൽ ഉയർന്ന അനലോഗ്-ടു-ഡിജിറ്റൽ കൺവെർട്ടറുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു. Maxim MAX17303X+, Renesas RAA489206 എന്നിവ സാധാരണ ഹാർഡ്‌വെയർ സൊല്യൂഷനുകളെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു, ഗണിത പ്രവർത്തനങ്ങൾ കൈകാര്യം ചെയ്യുന്ന എംബഡഡ് പ്രോസസ്സറുകൾ ഫീച്ചർ ചെയ്യുന്നു. ഈ ചിപ്പുകൾ ബാറ്ററി പാരാമീറ്ററുകൾ അസ്ഥിരമല്ലാത്ത മെമ്മറിയിൽ സംഭരിക്കുന്നു, ബാറ്ററി പൂർണ്ണമായും ചോർന്നുപോകുമ്പോഴും ഡാറ്റ നിലനിൽക്കുന്നുവെന്ന് ഉറപ്പാക്കുന്നു.

Coulomb Counting

ലിഥിയം അയൺ ബാറ്ററി ചാർജിംഗ് അമിതമായി ചാർജ് ചെയ്യുന്നത് തടയുന്നതിനും ബാറ്ററി ആയുസ്സ് വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിനും കൃത്യമായ കൂലോംബ് കൗണ്ടിംഗിനെ ആശ്രയിക്കുന്നു. സ്ഥിരമായ-നിലവിലെ ചാർജ്ജിംഗ് ഘട്ടത്തിൽ, ബാറ്ററി സെല്ലുകളിലേക്ക് എത്രമാത്രം ചാർജ്ജ് പ്രവേശിക്കുന്നു എന്ന് കൃത്യമായി coulomb കൗണ്ടിംഗ് ട്രാക്ക് ചെയ്യുന്നു. ബാറ്ററി പൂർണ്ണ ശേഷിയെ സമീപിക്കുകയും സ്ഥിരമായ-വോൾട്ടേജ് ചാർജിംഗിലേക്ക് മാറുകയും ചെയ്യുമ്പോൾ, ചാർജ്ജിംഗ് പൂർത്തിയാകുമ്പോൾ നിർണ്ണയിക്കാൻ കുറയുന്ന കറൻ്റ് കൃത്യമായി അളക്കേണ്ടതുണ്ട്.

നിർണായകമായ ചാർജിംഗ് തീരുമാനങ്ങൾ എടുക്കാൻ ബാറ്ററി മാനേജ്മെൻ്റ് സിസ്റ്റങ്ങൾ coulomb കൗണ്ടിംഗ് ഡാറ്റ ഉപയോഗിക്കുന്നു. ചാർജിംഗ് സമയത്ത് 2.3 amp{2}}മണിക്കൂറുകൾ ചേർത്തിട്ടുണ്ടെന്നും ബാറ്ററിയുടെ റേറ്റുചെയ്ത കപ്പാസിറ്റി 2.5 amp{4}}മണിക്കൂറാണെന്നും സിസ്റ്റം കണ്ടെത്തുകയാണെങ്കിൽ, ബാറ്ററി ഏകദേശം 92% ചാർജ്ജ് ചെയ്തിട്ടുണ്ടെന്ന് അതിന് അറിയാം. പൂർണ്ണമായി ചാർജ് ചെയ്ത ലിഥിയം അയോൺ സെല്ലിലേക്ക് കറൻ്റ് തള്ളുന്ന അപകടകരമായ സാഹചര്യത്തെ ഈ വിവരം തടയുന്നു, ഇത് തെർമൽ റൺവേയിലേക്ക് നയിച്ചേക്കാം.

ചാർജ്ജിംഗ് കറൻ്റുകൾ 3C അല്ലെങ്കിൽ അതിലും ഉയർന്നതിലെത്താൻ കഴിയുന്ന ഫാസ്റ്റ്-ചാർജ്ജിംഗ് ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ ഈ രീതി പ്രത്യേകിച്ചും വിലപ്പെട്ടതാണ്. ഈ നിരക്കുകളിൽ, ആന്തരിക പ്രതിരോധത്തിലുടനീളം വലിയ വോൾട്ടേജ് ഡ്രോപ്പ് കാരണം വോൾട്ടേജ്-അധിഷ്ഠിത എസ്റ്റിമേറ്റ് രീതികൾ പരാജയപ്പെടുന്നു. വോൾട്ടേജ് ഏറ്റക്കുറച്ചിലുകൾ പരിഗണിക്കാതെ തന്നെ യഥാർത്ഥ ചാർജ് കൈമാറ്റം നേരിട്ട് അളക്കുന്നതിനാൽ കൊളംബ് കൗണ്ടിംഗ് വിശ്വസനീയമായി തുടരുന്നു.

വിവിധ ഘട്ടങ്ങളിൽ വ്യത്യസ്തമായി കണക്കുകൂട്ടലുകളിലേക്ക് കാര്യക്ഷമത ഘടകങ്ങൾ ചാർജ് ചെയ്യുന്നു. ഒരു ലിഥിയം അയോൺ ബാറ്ററി കുറഞ്ഞ നിരക്ക് ചാർജിംഗ് സമയത്ത് 99% കാര്യക്ഷമത പ്രകടമാക്കിയേക്കാം, എന്നാൽ ചൂട് ഉൽപ്പാദനം വർദ്ധിക്കുന്നതിനാൽ ഉയർന്ന നിരക്കിൽ അത് 95% ആയി കുറയും. നൂതന ബാറ്ററി മാനേജ്മെൻ്റ് സിസ്റ്റങ്ങൾ യഥാർത്ഥ സമയ താപനിലയും നിലവിലെ അളവുകളും അടിസ്ഥാനമാക്കി അവരുടെ കൂലോംബ് കൗണ്ടിംഗ് അൽഗോരിതം ക്രമീകരിക്കുന്നു.

പരമാവധി ശേഷിയുടെ ശതമാനമായി ലഭ്യമായ ശേഷിയെ ചാർജ് നില പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു. കുമിഞ്ഞുകൂടിയ ചാർജിനെ ബാറ്ററിയുടെ മൊത്തം കപ്പാസിറ്റി കൊണ്ട് ഹരിച്ചാണ് കൂലോംബ് കൗണ്ടിംഗ് SOC കണക്കാക്കുന്നത്. 50 amp{3}}മണിക്കൂർ ബാറ്ററി 15 amp{5}}മണിക്കൂറുകൾ പൂർണ്ണമായി ചാർജ് ചെയ്തതിന് ശേഷം, SOC 70% ആണ്.

കണക്കുകൂട്ടലിന് ആരംഭ പോയിൻ്റ് അറിയേണ്ടതുണ്ട്. ബാറ്ററി ഒരു അറിയപ്പെടുന്ന അവസ്ഥയിൽ എത്തുമ്പോൾ-ഒന്നുകിൽ പൂർണ്ണമായി ചാർജ്ജ് (കുറഞ്ഞ കറൻ്റ് ഉള്ള ചാർജ് വോൾട്ടേജ് പരിധിയിലെത്തുന്നത് സൂചിപ്പിക്കുന്നത്) അല്ലെങ്കിൽ പൂർണ്ണമായി ഡിസ്ചാർജ് ചെയ്യുമ്പോൾ (ലോ-വോൾട്ടേജ് കട്ട്ഓഫിൽ അടിക്കുമ്പോൾ) ബാറ്ററി സിസ്റ്റങ്ങൾ സാധാരണയായി SOC ആരംഭിക്കുന്നു. വിശ്രമ വേളകളിലെ ഓപ്പൺ-സർക്യൂട്ട് വോൾട്ടേജ് അളവുകൾക്ക് SOC-യിലേക്ക് വോൾട്ടേജ് മാപ്പ് ചെയ്യുന്ന ലുക്ക്അപ്പ് ടേബിളുകൾ റഫറൻസ് ചെയ്തുകൊണ്ട് കാലിബ്രേഷൻ പോയിൻ്റുകൾ നൽകാനാകും.

താപനില ബാറ്ററി ശേഷിയെയും കൊളംബിക് കാര്യക്ഷമതയെയും സാരമായി ബാധിക്കുന്നു. ഒരു ലിഥിയം അയോൺ ബാറ്ററി 25 ഡിഗ്രിയിൽ 100 amp{2}}മണിക്കൂറുകൾ നൽകിയേക്കാം, എന്നാൽ -10 ഡിഗ്രിയിൽ 80 amp{5}}മണിക്കൂർ മാത്രം. സങ്കീർണ്ണമായ നിർവ്വഹണങ്ങൾ താപനില നഷ്ടപരിഹാരം ഉൾക്കൊള്ളുന്നു, തെർമിസ്റ്റർ റീഡിംഗുകളെ അടിസ്ഥാനമാക്കി ഫലപ്രദമായ ശേഷി ക്രമീകരിക്കുന്നു.

ബാറ്ററി വാർദ്ധക്യം ബാറ്ററിയുടെ ആയുസ്സിൽ SOC അനുമാനത്തെ സങ്കീർണ്ണമാക്കുന്നു. രണ്ട്{1}}വർഷം-പഴയ ബാറ്ററി പായ്ക്ക് അതിൻ്റെ യഥാർത്ഥ ശേഷിയുടെ 85% മാത്രമേ നിലനിർത്തൂ. ആനുകാലികമായി പുനഃക്രമീകരിക്കാതെ, കൂലോംബ് കൗണ്ടിംഗ് ഇപ്പോഴും യഥാർത്ഥ 100% ശേഷിയെ അടിസ്ഥാനമാക്കി SOC കണക്കാക്കും, ഇത് കൂടുതൽ കൃത്യമല്ലാത്ത കണക്കുകളിലേക്ക് നയിക്കുന്നു. ഡിസ്ചാർജ് സൈക്കിളുകളുടെ-കപ്പാസിറ്റി ഡീഗ്രേഡേഷൻ ചാർജ്ജിൻ്റെ-ട്രാക്ക് ചെയ്യുന്ന സ്റ്റേറ്റ്-ഓഫ് ഹെൽത്ത് അൽഗോരിതം വഴിയാണ് പല സിസ്റ്റങ്ങളും ഇത് പരിഹരിക്കുന്നത്.

അഞ്ച് പ്രാഥമിക പിശക് ഉറവിടങ്ങൾ കൂലോംബ് കൗണ്ടിംഗ് കൃത്യതയെ ബാധിക്കുന്നു. നിലവിലെ സെൻസർ പിശകുകൾ ഏറ്റവും പ്രധാനപ്പെട്ട സംഭാവകനെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു 50 amp{8}}മണിക്കൂർ ബാറ്ററിയിൽ, ഇത് പ്രതിദിനം 0.5% SOC പിശകിലേക്ക് വിവർത്തനം ചെയ്യുന്നു.

സംയോജന ഏകദേശ പിശകുകൾ ഡിജിറ്റൽ സിസ്റ്റങ്ങളുടെ വ്യതിരിക്തമായ സാമ്പിൾ സ്വഭാവത്തിൽ നിന്നാണ് ഉണ്ടാകുന്നത്. അപൂർവ്വമായ സാമ്പിളിനൊപ്പം ദീർഘചതുരാകൃതിയിലുള്ള സംയോജനം ഉപയോഗിക്കുന്നത് കറൻ്റ് അതിവേഗം മാറുമ്പോൾ പിശകുകൾ അവതരിപ്പിക്കുന്നു. 1-സെക്കൻഡ് സാംപ്ലിംഗ് ഇടവേള, സാവധാനം മാറുന്ന ലോഡുകളോടൊപ്പം കുറഞ്ഞ പിശക് സൃഷ്ടിക്കുന്നു, എന്നാൽ പെട്ടെന്നുള്ള പവർ സ്പൈക്കുകളിൽ പ്രധാനപ്പെട്ട വിശദാംശങ്ങൾ നഷ്‌ടമാകും. ഈ പിശകുകൾ കുറയ്ക്കുന്നതിന് ആധുനിക സംവിധാനങ്ങൾ പലപ്പോഴും ട്രപസോയ്ഡൽ അല്ലെങ്കിൽ സിംപ്സൺസ് റൂൾ പോലുള്ള ഉയർന്ന-ഓർഡർ ഇൻ്റഗ്രേഷൻ രീതികൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു.

ബാറ്ററി കപ്പാസിറ്റി അനിശ്ചിതത്വം ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്ന വ്യതിയാനങ്ങൾ, താപനില ഇഫക്റ്റുകൾ, പ്രായമാകൽ എന്നിവയിൽ നിന്നാണ്. ഒരേ പ്രൊഡക്ഷൻ ബാച്ചിലെ രണ്ട് സെല്ലുകൾ യഥാർത്ഥ ശേഷിയിൽ 2-3% വ്യത്യാസപ്പെട്ടേക്കാം. ഈ അനിശ്ചിതത്വം നേരിട്ട് SOC എസ്റ്റിമേഷൻ പിശകിലേക്ക് വിവർത്തനം ചെയ്യുന്നു-ബാറ്ററിയിൽ 50 ആംപിയർ-മണിക്കൂറുകൾ ഉണ്ടെന്ന് നിങ്ങൾ വിശ്വസിക്കുന്നുവെങ്കിലും യഥാർത്ഥത്തിൽ അത് 49 ഹോൾഡ് ചെയ്യുന്നുവെങ്കിൽ, നിങ്ങളുടെ SOC വ്യവസ്ഥാപിതമായി 2% കൂടുതലായിരിക്കും.

ടൈമിംഗ് ഓസിലേറ്റർ ഡ്രിഫ്റ്റ് നിലവിലെ സംയോജനത്തിൻ്റെ സമയ ഘടകത്തെ ബാധിക്കുന്നു. 50 ppm കൃത്യതയുള്ള ഒരു ക്രിസ്റ്റൽ ഓസിലേറ്റർ ചെറിയ കാലയളവിനുള്ളിൽ ചെറിയ പിശകുകൾ മാത്രമേ അവതരിപ്പിക്കൂ, പക്ഷേ ആഴ്ചകളോ മാസങ്ങളോ തുടർച്ചയായ പ്രവർത്തനത്തിലൂടെ ശേഖരിക്കാനാകും. താപനില-കമ്പൻസേറ്റഡ് ക്രിസ്റ്റൽ ഓസിലേറ്ററുകൾ മിക്ക ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്കും ഈ പിശക് ഉറവിടത്തെ നിസ്സാരമായ തലത്തിലേക്ക് കുറയ്ക്കുന്നു.

ക്യുമുലേറ്റീവ് പിശകുകൾ കൂലോംബ് കൗണ്ടിംഗിലെ അടിസ്ഥാന വെല്ലുവിളിയെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു. ഓരോ വായനയിലും റീസെറ്റ് ചെയ്യുന്ന തൽക്ഷണ അളവുകളിൽ നിന്ന് വ്യത്യസ്തമായി, കാലക്രമേണ സംയോജന പിശകുകൾ കൂടിച്ചേരുന്നു. ഓരോ സൈക്കിളിലും 1% പിശക്, സിസ്റ്റം റീകാലിബ്രേറ്റ് ചെയ്തില്ലെങ്കിൽ പത്ത് സൈക്കിളുകൾക്ക് ശേഷം 10% പിശകായി മാറുന്നു. എനർജിയിൽ (2021) പ്രസിദ്ധീകരിച്ച ഗവേഷണം തെളിയിക്കുന്നത്, സമയ-സഞ്ചിത പിശകുകൾക്ക്, തിരുത്തലുകളില്ലാതെ ദീർഘമായ കാലയളവിൽ SOC എസ്റ്റിമേറ്റുകളെ "തികച്ചും അസാധുവാക്കാൻ" കഴിയും എന്നാണ്.

അടിസ്ഥാന നിർവ്വഹണങ്ങളിൽ സാധാരണ കൃത്യത 3-4% മുതൽ മെച്ചപ്പെടുത്തിയ അൽഗോരിതങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച് 2% വരെ. കൽമാൻ ഫിൽട്ടറുകൾ ഉപയോഗിച്ച് വോൾട്ടേജ് അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള തിരുത്തലുമായി കൂലോംബ് കൗണ്ടിംഗ് സംയോജിപ്പിക്കുന്ന സംവിധാനങ്ങൾ 1%-ൽ താഴെ കൃത്യത കൈവരിക്കുന്നു. പവർടെക് സിസ്റ്റംസ് ലിഥിയം-അയൺ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്കായുള്ള അവരുടെ വാണിജ്യ കൂലോംബ് കൌണ്ടർ ഉൽപ്പന്നങ്ങളിൽ 1% ൽ താഴെ അളവെടുപ്പ് പിശകുകൾ റിപ്പോർട്ട് ചെയ്യുന്നു.

സെൽ ബാലൻസിങ്, തെർമൽ മാനേജ്‌മെൻ്റ്, പ്രൊട്ടക്ഷൻ സർക്യൂട്ടുകൾ എന്നിവയ്‌ക്കൊപ്പം ബാറ്ററി മാനേജ്‌മെൻ്റ് സിസ്റ്റങ്ങൾ ഒരു പ്രധാന പ്രവർത്തനമായി കൂലോംബ് കൗണ്ടിംഗ് സംയോജിപ്പിക്കുന്നു. നിലവിലെ സെൻസർ, സാധാരണഗതിയിൽ 0.5 മുതൽ 5 മില്ലിയോം വരെയുള്ള ഒരു പ്രിസിഷൻ ഷണ്ട് റെസിസ്റ്റർ, പ്രധാന നിലവിലെ പാതയിൽ ഇരിക്കുന്നു. ഹാൾ-ഇഫക്റ്റ് സെൻസറുകൾ ഉയർന്ന-നിലവിലെ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്ക് ഒരു ബദൽ വാഗ്ദാനം ചെയ്യുന്നു, ഗാൽവാനിക് ഐസൊലേഷൻ നൽകുകയും പവർ ഡിസിപ്പേഷൻ ആശങ്കകൾ ഇല്ലാതാക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.

മൈക്രോകൺട്രോളർ ഫേംവെയർ ഇൻ്റഗ്രേഷൻ അൽഗോരിതം നടപ്പിലാക്കുകയും കാലിബ്രേഷൻ ദിനചര്യകൾ നിയന്ത്രിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. വാഹനം ജ്വലിപ്പിക്കുമ്പോഴോ ഉപകരണം ആരംഭിക്കുമ്പോഴോ, BMS അവസാനമായി സംഭരിച്ച SOC-അസ്ഥിരമല്ലാത്ത മെമ്മറിയിൽ നിന്ന് വായിക്കുന്നു. ഈ ആരംഭ പോയിൻ്റിൽ നിന്ന് അത് കൂലോമ്പുകൾ എണ്ണാൻ തുടങ്ങുന്നു. സിസ്റ്റം ആനുകാലികമായി അപ്‌ഡേറ്റുകൾ സംഭരിക്കുന്നു-അപ്രതീക്ഷിതമായ വൈദ്യുതി തടസ്സങ്ങൾ ഉണ്ടാകുമ്പോൾ കുറഞ്ഞ ഡാറ്റ നഷ്ടം ഉറപ്പാക്കാൻ ചില നിർവ്വഹണങ്ങൾ ഓരോ മിനിറ്റിലും ഫ്ലാഷ് മെമ്മറിയിലേക്ക് എഴുതുന്നു.

ഇലക്ട്രിക് വാഹനങ്ങളിലെ ഓട്ടോമോട്ടീവ് ബിഎംഎസുകൾ പ്രത്യേകിച്ച് സങ്കീർണ്ണമായ കൂലോംബ് കൗണ്ടിംഗ് നടപ്പിലാക്കലുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഉദാഹരണത്തിന്, ടെസ്‌ലയുടെ ബാറ്ററി മാനേജ്‌മെൻ്റ് സിസ്റ്റം, കിലോഹെർട്‌സ് നിരക്കിൽ കറൻ്റ് സാമ്പിൾ ചെയ്യുകയും സെൻസർ ശബ്‌ദം കുറയ്ക്കുന്നതിന് ഒന്നിലധികം ഫിൽട്ടറിംഗ് ഘട്ടങ്ങൾ പ്രയോഗിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. സിസ്റ്റം ഓരോ മൊഡ്യൂളിനും സെൽ ഗ്രൂപ്പിനും വെവ്വേറെ കൂലോംബ് കൗണ്ടറുകൾ പരിപാലിക്കുന്നു, പരാജയപ്പെടുന്ന സെല്ലുകളെ സൂചിപ്പിക്കുന്ന ശേഷി പൊരുത്തക്കേടുകൾ കണ്ടെത്തുന്നത് സാധ്യമാക്കുന്നു.

ഗ്രിഡ് സംഭരണത്തിനോ ടെലികമ്മ്യൂണിക്കേഷനോ വേണ്ടിയുള്ള വ്യാവസായിക ബാറ്ററി സംവിധാനങ്ങൾക്ക് ഇതിലും ഉയർന്ന വിശ്വാസ്യത ആവശ്യമാണ്. ഈ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾ പലപ്പോഴും ഇരട്ട അല്ലെങ്കിൽ ട്രിപ്പിൾ റിഡൻഡൻ്റ് കറൻ്റ് സെൻസിംഗ് പ്രവർത്തിപ്പിക്കുന്നു, പരാജയങ്ങൾ കണ്ടെത്തുന്നതിന് ഒന്നിലധികം സെൻസറുകൾ താരതമ്യം ചെയ്യുന്നു. സെൻസർ റീഡിംഗുകൾ സ്വീകാര്യമായ ടോളറൻസുകൾക്കപ്പുറത്തേക്ക് വ്യതിചലിക്കുമ്പോൾ, ശേഷിക്കുന്ന സെൻസറുകളിൽ പ്രവർത്തനം തുടരുമ്പോൾ സിസ്റ്റത്തിന് തെറ്റായ സെൻസറിനെ തിരിച്ചറിയാനും ഒറ്റപ്പെടുത്താനും കഴിയും.

ദീർഘകാല കൃത്യത നിലനിർത്തുന്നതിന് ആനുകാലികമായി പുനഃക്രമീകരിക്കേണ്ടത് അത്യാവശ്യമാണ്. ചാർജിംഗ് കറൻ്റ് ഒരു പരിധിക്ക് താഴെയായി (സാധാരണയായി C/20) കുറയുന്നത് വരെ ബാറ്ററി പൂർണ്ണമായി ചാർജ് ചെയ്യുന്നതാണ് ഏറ്റവും ലളിതമായ സമീപനം, തുടർന്ന് SOC 100% ആയി പുനഃസജ്ജമാക്കുന്നു. അതുപോലെ, കുറഞ്ഞ-വോൾട്ടേജ് കട്ട്ഓഫിലേക്ക് ഡിസ്ചാർജ് ചെയ്യുന്നത് SOC-യെ 0% ആയി പുനഃസജ്ജമാക്കുന്നു. ഓരോ 20-30 ചാർജ് സൈക്കിളുകളിലും പല ഉപഭോക്തൃ ഉപകരണങ്ങളും ഈ കാലിബ്രേഷൻ സ്വയമേവ നിർവഹിക്കുന്നു.

ഓപ്പൺ-സർക്യൂട്ട് വോൾട്ടേജ് കാലിബ്രേഷൻ കൂടുതൽ പതിവ് തിരുത്തൽ അവസരങ്ങൾ നൽകുന്നു. ബാറ്ററി 30 മിനിറ്റ് മുതൽ മണിക്കൂറുകൾ വരെ വിശ്രമിച്ച ശേഷം, ടെർമിനൽ വോൾട്ടേജ് അതിൻ്റെ യഥാർത്ഥ ഓപ്പൺ സർക്യൂട്ട് മൂല്യത്തിലേക്ക് സ്ഥിരത കൈവരിക്കുന്നു. യഥാർത്ഥ SOC നിർണ്ണയിക്കാനും കുമിഞ്ഞുകൂടിയ കൂലോംബ് കൗണ്ടിംഗ് പിശക് തിരുത്താനും BMS-ന് ഒരു OCV-SOC ലുക്ക്അപ്പ് ടേബിൾ റഫറൻസ് ചെയ്യാൻ കഴിയും. ലിഥിയം നിക്കൽ കോബാൾട്ട് മാംഗനീസ് ഓക്സൈഡ് (NMC) പോലെയുള്ള ശക്തമായ വോൾട്ടേജ്-SOC പരസ്പരബന്ധം പ്രകടിപ്പിക്കുന്ന ബാറ്ററി കെമിസ്ട്രികളിൽ ഈ രീതി നന്നായി പ്രവർത്തിക്കുന്നു.

മെച്ചപ്പെടുത്തിയ കൂലോംബ് കൗണ്ടിംഗ് അൽഗോരിതങ്ങൾ കൂലോംബിക് കാര്യക്ഷമത തിരുത്തലുകൾ ഉൾക്കൊള്ളുന്നു. Ng et al എന്നിവരുടെ ഗവേഷണം. (2009) ചാർജിനും ഡിസ്ചാർജ് കാര്യക്ഷമതയ്ക്കും വേണ്ടിയുള്ള അക്കൌണ്ടിംഗ് വെവ്വേറെ കൃത്യത ഗണ്യമായി മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നുവെന്ന് തെളിയിച്ചു. ചാർജിംഗ് സമയത്ത്, ലിഥിയം അയോൺ ബാറ്ററികൾ സാധാരണയായി 98-99.5% കാര്യക്ഷമത കാണിക്കുന്നു, അതേസമയം ഡിസ്ചാർജ് കാര്യക്ഷമത 99.8-99.9% വരെ എത്തുന്നു. ഈ മൂല്യങ്ങൾ താപനില, നിലവിലെ നിരക്ക്, ആരോഗ്യസ്ഥിതി എന്നിവയെ ആശ്രയിച്ച് വ്യത്യാസപ്പെടുന്നു.

കൽമാൻ ഫിൽട്ടർ ഫ്യൂഷൻ, തത്സമയ-സമയത്തെ വോൾട്ടേജ് അളവുകൾക്കൊപ്പം കൂലോംബ് കൗണ്ടിംഗിനെ സംയോജിപ്പിക്കുന്നു. ഓരോ നിമിഷവും അവയുടെ ആപേക്ഷിക അനിശ്ചിതത്വത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കി രണ്ട് ഏകദേശ രീതികളെ ഫിൽട്ടർ തൂക്കിനോക്കുന്നു. വലിയ ഐആർ ഡ്രോപ്പുകൾ കാരണം വോൾട്ടേജ് അളവുകൾ വിശ്വസനീയമല്ലാത്ത ഉയർന്ന വൈദ്യുതധാരകളിൽ, ഫിൽട്ടർ കൂലോംബിനെ കൂടുതൽ എണ്ണുന്നു. വിശ്രമവേളകളിൽ, വോൾട്ടേജ് അളവുകൾ ഭാരം വർദ്ധിക്കുന്നു. ഈ അഡാപ്റ്റീവ് സമീപനം രണ്ട് രീതികളിലും മികച്ചത് കൈവരിക്കുന്നു.

മെഷീൻ ലേണിംഗ് അൽഗോരിതങ്ങൾ എസ്ഒസി എസ്റ്റിമേഷൻ്റെ ഏറ്റവും മികച്ച വശം പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു. ആയിരക്കണക്കിന് ചാർജ്ജ്{1}}ഡിസ്‌ചാർജ് സൈക്കിളുകളിൽ പരിശീലിപ്പിച്ച ന്യൂറൽ നെറ്റ്‌വർക്കുകൾക്ക് ബാറ്ററിയുടെ-നിർദ്ദിഷ്‌ട സ്വഭാവങ്ങളെക്കുറിച്ച് പഠിക്കാനാകും. സഞ്ചിത പിശകുകൾ പ്രാധാന്യമർഹിക്കുന്നതും ഉചിതമായ കാലിബ്രേഷൻ ദിനചര്യകൾ പ്രവർത്തനക്ഷമമാക്കുന്നതും ഈ സിസ്റ്റങ്ങൾക്ക് പ്രവചിക്കാൻ കഴിയും.

Coulomb Counting

വോൾട്ടേജ്-അധിഷ്‌ഠിത എസ്ഒസി എസ്റ്റിമേഷൻ ലിഥിയം അയേൺ ഫോസ്‌ഫേറ്റ് (എൽഎഫ്‌പി) ബാറ്ററികളുമായി പോരാടുന്നു, ഇത് 20-90% എസ്ഒസിയിൽ ശ്രദ്ധേയമായ ഫ്ലാറ്റ് വോൾട്ടേജ് കർവുകൾ നിലനിർത്തുന്നു. ഈ മുഴുവൻ ശ്രേണിയിലും 50-100 മില്ലിവോൾട്ടുകളുടെ മാറ്റം മാത്രമേ സംഭവിക്കൂ. ബാറ്ററി കെമിസ്ട്രിയുടെ വോൾട്ടേജ് സവിശേഷതകൾ പരിഗണിക്കാതെ തന്നെ കൂലോംബ് കൗണ്ടിംഗ് ഒരുപോലെ നന്നായി പ്രവർത്തിക്കുന്നു.

ബാറ്ററി വിശ്രമിക്കാതെ തന്നെ ചാർജിലും ഡിസ്ചാർജ് സമയത്തും ഈ രീതി തുടർച്ചയായി പ്രവർത്തിക്കുന്നു. കൃത്യമായ ഓപ്പൺ-സർക്യൂട്ട് വോൾട്ടേജ് റീഡിംഗുകൾ ലഭിക്കുന്നതിന് വോൾട്ടേജ്{1}}അടിസ്ഥാന രീതികൾക്ക് 30 മിനിറ്റ് മുതൽ നിരവധി മണിക്കൂർ വരെ നിഷ്‌ക്രിയമായി ഇരിക്കാൻ ബാറ്ററി ആവശ്യമാണ്. പ്രതിദിനം ഒന്നിലധികം തവണ കാർ ഓടിക്കാവുന്ന ഇലക്ട്രിക് വാഹന ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ, അത്തരം വിശ്രമ കാലയളവുകൾ സ്വാഭാവികമായി സംഭവിക്കുന്നത് അപൂർവ്വമാണ്.

മോഡൽ അധിഷ്‌ഠിത സമീപനങ്ങളുമായി താരതമ്യം ചെയ്യുമ്പോൾ കമ്പ്യൂട്ടേഷണൽ ആവശ്യകതകൾ മിതമായ നിലയിലാണ്. ഒരു അടിസ്ഥാന കൂലോംബ് കൗണ്ടിംഗ് നടപ്പിലാക്കുന്നതിന് ഗുണന, കൂട്ടിച്ചേർക്കൽ പ്രവർത്തനങ്ങൾ മാത്രമേ ആവശ്യമുള്ളൂ, വിലകുറഞ്ഞ 8{5}}ബിറ്റ് മൈക്രോകൺട്രോളറുകൾ എളുപ്പത്തിൽ കൈകാര്യം ചെയ്യുന്നു. കൽമാൻ ഫിൽട്ടറുകൾ അല്ലെങ്കിൽ ന്യൂറൽ നെറ്റ്‌വർക്ക് സമീപനങ്ങൾ ഫ്ലോട്ടിംഗ് പോയിൻ്റ് ശേഷിയുള്ള 32-ബിറ്റ് പ്രോസസറുകൾ ആവശ്യപ്പെടുകയും ഗണ്യമായി കൂടുതൽ പവർ ഉപയോഗിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.

താപനില ഇഫക്റ്റുകൾ പ്രാഥമികമായി അളക്കൽ തത്വത്തേക്കാൾ ശേഷി മാറ്റങ്ങളിലൂടെ കൊളംബിൻ്റെ എണ്ണത്തെ സ്വാധീനിക്കുന്നു. വോൾട്ടേജ്{1}}അധിഷ്‌ഠിത രീതികൾ താപനില-ആശ്രിത ശേഷി വ്യതിയാനങ്ങൾ, താപനില-ആശ്രിത വോൾട്ടേജ് ഷിഫ്റ്റുകൾ എന്നിവയിൽ നിന്ന് കഷ്ടപ്പെടുന്നു, അവ കൃത്യമായി നികത്താൻ കൂടുതൽ സങ്കീർണ്ണമാക്കുന്നു.

കൃത്യമായ പ്രാരംഭ SOC യുടെ ആവശ്യകത കൂലോംബ് കൗണ്ടിംഗിൻ്റെ ഏറ്റവും അടിസ്ഥാനപരമായ പരിമിതിയെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു. തെറ്റായ SOC മൂല്യത്തിലാണ് സിസ്റ്റം ആരംഭിക്കുന്നതെങ്കിൽ, തുടർന്നുള്ള എല്ലാ കണക്കുകൂട്ടലുകളും ഈ പിശക് അവകാശമാക്കുന്നു. പവർ നഷ്‌ടപ്പെടുന്ന ബാറ്ററി സിസ്റ്റങ്ങൾക്ക് അവരുടെ SOC റഫറൻസ് പോയിൻ്റ് പൂർണ്ണമായും നഷ്‌ടപ്പെടും, ഇത് അടുത്ത സ്റ്റാർട്ടപ്പിൽ വോൾട്ടേജ് അളവുകളെ ആശ്രയിക്കാൻ നിർബന്ധിതരാകുന്നു.

സ്വയം-കൂലോംബ് കൗണ്ടിംഗ് നേരിട്ട് അളക്കാൻ കഴിയാത്ത ഒരു മറഞ്ഞിരിക്കുന്ന കറൻ്റ് ഡ്രെയിനേജ് സൃഷ്ടിക്കുന്നു. ലിഥിയം അയോൺ ബാറ്ററികൾ സ്വയം-ഊഷ്മാവിൽ പ്രതിമാസം 2-5% വരെ ഡിസ്ചാർജ് ചെയ്യുന്നു, ഉയർന്ന താപനിലയിൽ വർദ്ധിക്കുന്നു. വിപുലീകൃത സംഭരണ കാലയളവുകളിൽ, ഈ അനിയന്ത്രിതമായ ശേഷി നഷ്ടം കണക്കാക്കിയ എസ്ഒസി യഥാർത്ഥ മൂല്യത്തേക്കാൾ ഉയർന്നതിലേക്ക് നീങ്ങുന്നു.

ഉല്പന്നത്തിൻ്റെ ആയുസ്സിൽ സെൻസർ ഡ്രിഫ്റ്റ് ക്രമേണ കൃത്യതയെ നശിപ്പിക്കുന്നു. ഘടക വാർദ്ധക്യം കാരണം 1% പ്രാരംഭ കൃത്യതയുള്ള നിലവിലെ സെൻസർ അഞ്ച് വർഷത്തിനുള്ളിൽ 2-3% ആയി മാറിയേക്കാം. ഓട്ടോമോട്ടീവ് ആപ്ലിക്കേഷനുകൾ 15 വർഷത്തിൽ കൂടുതലുള്ള സെൻസർ സ്ഥിരതയും താപനില പരിധി -40 ഡിഗ്രി മുതൽ +85 ഡിഗ്രി വരെ വ്യക്തമാക്കുന്നു, ശ്രദ്ധാപൂർവ്വമായ ഘടക തിരഞ്ഞെടുപ്പും സർക്യൂട്ട് രൂപകൽപ്പനയും ആവശ്യമാണ്.

ജീവിതകാലത്ത് ബാറ്ററി കപ്പാസിറ്റി മങ്ങുന്നത് കാലിബ്രേഷൻ വെല്ലുവിളി ഉയർത്തുന്നു. ഒരു ബാറ്ററിക്ക് 1000 സൈക്കിളുകളിൽ 20% ശേഷി നഷ്ടപ്പെട്ടേക്കാം. BMS ആനുകാലികമായി യഥാർത്ഥ ശേഷി പുനർമൂല്യനിർണ്ണയം നടത്തുന്നില്ലെങ്കിൽ, SOC കണക്കുകൂട്ടലുകൾ കൂടുതൽ ശുഭാപ്തിവിശ്വാസമുള്ളതായിത്തീരുന്നു, ഇത് അപകടകരമായ ഓവർഡിസ്ചാർജ് സാഹചര്യങ്ങളെ അനുവദിക്കും.

ഉയർന്ന-ഇപ്പോഴത്തെ ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ നിലവിലുള്ള സെൻസർ പവർ ഡിസ്‌സിപേഷൻ പ്രശ്‌നകരമാണ്. 1-മില്ലിയോം സെൻസ് റെസിസ്റ്ററിലൂടെയുള്ള 100-amp ഡിസ്ചാർജ് കറൻ്റ് 10 വാട്ട്സ് ഡിസ്‌സിപ്പേറ്റ് ചെയ്യുന്നു. ഇത് 3.3-കിലോവാട്ട് സിസ്റ്റത്തിൽ 0.3% ഊർജ്ജനഷ്ടത്തെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു-അപ്രധാനവും എന്നാൽ നിസ്സാരവുമല്ല. ലോവർ-റെസിസ്റ്റൻസ് ഷണ്ടുകൾ നഷ്ടം കുറയ്ക്കുന്നു, എന്നാൽ കുറഞ്ഞ വൈദ്യുതധാരകളിൽ അളക്കൽ കൃത്യത കുറയ്ക്കുന്നു.

കോംപ്ലിമെൻ്ററി രീതികളുമായി കൂലോംബ് കൗണ്ടിംഗ് സംയോജിപ്പിക്കുന്ന ഹൈബ്രിഡ് സമീപനങ്ങൾ മികച്ച പ്രകടനം കൈവരിക്കുന്നു. വിപുലീകൃത കൽമാൻ ഫിൽട്ടർ (EKF) കോളംബ് കൗണ്ടിംഗിനെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള വോൾട്ടേജ് സ്വഭാവം പ്രവചിക്കാൻ ബാറ്ററിക്ക് തുല്യമായ സർക്യൂട്ട് മോഡൽ ഉപയോഗിക്കുന്നു, തുടർന്ന് പ്രവചിച്ചതും അളന്നതുമായ വോൾട്ടേജ് തമ്മിലുള്ള വ്യത്യാസത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കി SOC എസ്റ്റിമേറ്റ് ശരിയാക്കുന്നു. ഇത് സഞ്ചയ പിശകുകളെ തടയുന്ന ഒരു സ്വയം{2}}തിരുത്തൽ സംവിധാനം സൃഷ്ടിക്കുന്നു.

ഇലക്‌ട്രോകെമിക്കൽ ഇംപെഡൻസ് സ്പെക്‌ട്രോസ്കോപ്പി (EIS) ആരോഗ്യ വിലയിരുത്തലിൻ്റെ അവസ്ഥയ്ക്കായി കൂലോംബ് കൗണ്ടിംഗ് സപ്ലിമെൻ്റ് ചെയ്യാൻ കഴിയും. ഒന്നിലധികം ആവൃത്തികളിൽ ബാറ്ററി ഇംപെഡൻസ് അളക്കുന്നതിലൂടെ, സിസ്റ്റം ആന്തരിക പ്രതിരോധ വളർച്ചയും ശേഷി മങ്ങലും കാണിക്കുന്നു. ഈ വിവരം, ബാറ്ററിയുടെ കാലക്രമേണ കൃത്യത നിലനിർത്തിക്കൊണ്ട്, കൂലോംബ് കൗണ്ടിംഗ് കണക്കുകൂട്ടലുകളിലെ കപ്പാസിറ്റി പാരാമീറ്റർ അപ്ഡേറ്റ് ചെയ്യുന്നു.

ഹിസ്റ്റോറിക്കൽ ചാർജിൽ പരിശീലിപ്പിച്ച കൃത്രിമ ന്യൂറൽ നെറ്റ്‌വർക്കുകൾക്ക്-ഡിസ്‌ചാർജ് ഡാറ്റയ്ക്ക് കപ്പാസിറ്റി ഡിഗ്രേഡേഷൻ പാറ്റേണുകൾ പ്രവചിക്കാൻ കഴിയും. പിശകുകൾ പ്രാധാന്യമർഹിക്കുന്നതിന് മുമ്പ് ഈ പ്രവചനങ്ങൾ സജീവമായ റീകാലിബ്രേഷൻ പ്രാപ്തമാക്കുന്നു. ചില ഗവേഷകർ സംയുക്ത കൂലോംബ് കൗണ്ടിംഗും ന്യൂറൽ നെറ്റ്‌വർക്ക് സമീപനങ്ങളും ഉപയോഗിച്ച് 1% ഉള്ളിൽ SOC എസ്റ്റിമേഷൻ കൃത്യത റിപ്പോർട്ട് ചെയ്യുന്നു.

ചാർജ് ചെയ്യുമ്പോഴുള്ള ഡിഫറൻഷ്യൽ വോൾട്ടേജ് വിശകലനം, പൂർണ്ണ ചാർജ്ജ് -ഡിസ്ചാർജ് സൈക്കിളുകൾ ആവശ്യമില്ലാതെ തന്നെ ആനുകാലിക കാലിബ്രേഷൻ പോയിൻ്റുകൾ നൽകുന്നു. dV/dQ കർവിലെ സ്വഭാവഗുണമുള്ള കൊടുമുടികൾ, കപ്പാസിറ്റി ഫേഡ് പരിഗണിക്കാതെ തന്നെ നിർദ്ദിഷ്‌ട SOC മൂല്യങ്ങളിൽ സംഭവിക്കുന്നു, ഇത് കേവല SOC നിർണ്ണയം സാധ്യമാക്കുന്നു. ലിഥിയം നിക്കൽ മാംഗനീസ് കോബാൾട്ട് ഓക്സൈഡ് കെമിസ്ട്രികളിൽ ഈ രീതി പ്രത്യേകിച്ചും ഫലപ്രദമാണ്.

സമർപ്പിത കൂലോംബ് കൗണ്ടിംഗ് ഐസികൾ ആവശ്യമായ എല്ലാ പ്രവർത്തനങ്ങളെയും ഒരൊറ്റ ചിപ്പിലേക്ക് സംയോജിപ്പിക്കുന്നു. ടെക്സാസ് ഇൻസ്ട്രുമെൻ്റ്സിൻ്റെ BQ സീരീസും STMicroelectronics-ൻ്റെ STC31xx കുടുംബവും ഈ സമീപനത്തെ ഉദാഹരണമാക്കുന്നു, 16-ബിറ്റ് ADC-കൾ, നിലവിലെ ഏകീകരണം, താപനില സെൻസിംഗ്, I²C/SPI ഇൻ്റർഫേസുകൾ എന്നിവ ഉൾപ്പെടുന്നു. ഈ ചിപ്പുകൾ ഡിസൈൻ സങ്കീർണ്ണതയും ബോർഡ് സ്ഥലവും കുറയ്ക്കുകയും കുത്തക നഷ്ടപരിഹാര അൽഗോരിതങ്ങൾ വഴി അളക്കൽ കൃത്യത മെച്ചപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്യുന്നു.

സെൻസ് റെസിസ്റ്റർ സെലക്ഷനിൽ പവർ ഡിസിപ്പേഷനെതിരായ ബാലൻസ് കൃത്യത ഉൾപ്പെടുന്നു. 100-amp ആപ്ലിക്കേഷനിലെ 0.5-മിലിയോം റെസിസ്റ്റർ 5 വാട്ട്സ് ഡിസ്‌സിപേറ്റ് ചെയ്യുന്നു, പക്ഷേ 50 മില്ലിവോൾട്ട് ഫുൾ സ്കെയിൽ സിഗ്നൽ സൃഷ്ടിക്കുന്നു, ഉയർന്ന{15}}ഗെയ്ൻ ആംപ്ലിഫയറുകൾ ആവശ്യമാണ്. 5-മില്ലിയോം റെസിസ്റ്റർ 500 മില്ലിവോൾട്ട് സിഗ്നൽ നൽകുന്നു, എന്നാൽ മിക്ക ആപ്ലിക്കേഷനുകളിലും 50 വാട്ട്സ് അസ്വീകാര്യമാണ്. സാധാരണ ഓട്ടോമോട്ടീവ് ഡിസൈനുകൾ 80-100 ഡിബി കോമൺ-മോഡ് നിരസിക്കൽ വാഗ്ദാനം ചെയ്യുന്ന ഡിഫറൻഷ്യൽ ആംപ്ലിഫയറുകളുള്ള 0.1-1.0 മില്ലിഓം റെസിസ്റ്ററുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു.

ഹാൾ-ഇഫക്റ്റ് കറൻ്റ് സെൻസറുകൾ വോൾട്ടേജ് ഡ്രോപ്പിന് പകരം കാന്തിക മണ്ഡലം അളക്കുന്നതിലൂടെ പവർ ഡിസ്‌സിപ്പേഷൻ പ്രശ്‌നം പൂർണ്ണമായും ഒഴിവാക്കുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, അവർ ഓഫ്‌സെറ്റ് പിശകുകൾ അവതരിപ്പിക്കുന്നു (സാധാരണയായി 50-200 mA ഓട്ടോമോട്ടീവ്-ഗ്രേഡ് സെൻസറുകളിൽ), താപനിലയ്‌ക്കൊപ്പം ഡ്രിഫ്റ്റ്, കൂടാതെ ഷണ്ട് അധിഷ്‌ഠിത പരിഹാരങ്ങളേക്കാൾ കൂടുതൽ ചിലവ്. ഈ പരിമിതികൾക്കിടയിലും 200 ആമ്പുകൾക്ക് മുകളിലുള്ള ആപ്ലിക്കേഷനുകൾ ഹാൾ സെൻസറുകൾക്ക് അനുകൂലമാണ്.

അനലോഗ്-ടു-ഡിജിറ്റൽ കൺവെർട്ടർ തിരഞ്ഞെടുക്കൽ കൃത്യതയെ നേരിട്ട് ബാധിക്കുന്നു. 100-amp ഫുൾ{8}}സ്കെയിൽ കറൻ്റ് അളക്കുന്ന ഒരു 12-ബിറ്റ് ADC, ഏകദേശം 25-മില്യാംമ്പ് റെസലൂഷൻ നൽകുന്നു-ഉയർന്ന പവർ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്ക് സ്വീകാര്യമാണ്, എന്നാൽ മില്ലിയാംപ് ലെവൽ നിഷ്‌ക്രിയ വൈദ്യുതധാരകളുള്ള ഉപകരണങ്ങൾക്ക് ഇത് അപര്യാപ്തമാണ്. ആധുനിക ബാറ്ററി മാനേജ്മെൻ്റ് സിസ്റ്റങ്ങൾ പലപ്പോഴും 16-ബിറ്റ് അല്ലെങ്കിൽ 24-ബിറ്റ് കൺവെർട്ടറുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു, പീക്ക് ലോഡുകളിൽ മൈക്രോആംപ് സ്ലീപ്പ് കറൻ്റ് മുതൽ നൂറുകണക്കിന് ആമ്പുകൾ വരെയുള്ള ഡൈനാമിക് ശ്രേണി കൈകാര്യം ചെയ്യാൻ.

Coulomb Counting

ഇലക്ട്രിക് വാഹന നിർവഹണങ്ങൾ സ്കെയിലിൽ കൂലോംബ് എണ്ണൽ പ്രകടമാക്കുന്നു. നിസാൻ ലീഫിൻ്റെ ബാറ്ററി മാനേജ്മെൻ്റ് സിസ്റ്റം ഓരോ സെൽ ഗ്രൂപ്പിൻ്റെയും ചാർജ് ഫ്ലോ ട്രാക്ക് ചെയ്യുന്നു, ബാറ്ററി തീരുന്നതിന് മുമ്പ് റേഞ്ച് എസ്റ്റിമേറ്റ് പ്രദർശിപ്പിക്കാനും മുന്നറിയിപ്പുകൾ നൽകാനും വാഹനത്തെ പ്രാപ്തമാക്കുന്നു. നൂറുകണക്കിന് ചാർജ്ജ്{2}}ഡിസ്‌ചാർജ് സൈക്കിളുകൾക്ക് ശേഷം, പൂർണ്ണമായി ചാർജ് ചെയ്യുമ്പോൾ ആനുകാലികമായി റീകാലിബ്രേഷനിലൂടെ സിസ്റ്റം 3-5% ഉള്ളിൽ SOC കൃത്യത നിലനിർത്തുന്നു.

സ്‌മാർട്ട്‌ഫോൺ ബാറ്ററി ഗേജുകൾ ചെലവും വൈദ്യുതി ഉപഭോഗവും കൊണ്ട് പരിമിതപ്പെടുത്തിയിരിക്കുന്ന ലളിതമായ കൂലോംബ് കൗണ്ടിംഗ് നടപ്പിലാക്കലുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഈ സംവിധാനങ്ങൾ സാധാരണയായി 5-10% കൃത്യത കൈവരിക്കുന്നു, നാലോ അഞ്ചോ ബാറ്ററി ലെവൽ ബാറുകൾ പ്രദർശിപ്പിക്കാൻ പര്യാപ്തമാണ്, എന്നാൽ ഓട്ടോമോട്ടീവ് നടപ്പിലാക്കലുകളേക്കാൾ കൃത്യത കുറവാണ്. കാര്യമായ പരാന്നഭോജികളുടെ ഒഴുക്ക് ഒഴിവാക്കാൻ ഫ്യുവൽ ഗേജ് സർക്യൂട്ടിൻ്റെ പവർ ബജറ്റ് 100 മൈക്രോആമ്പുകളിൽ താഴെയായിരിക്കണം.

ഗ്രിഡ്-സ്കെയിൽ ബാറ്ററി സ്റ്റോറേജ് ചാർജ്ജ് ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യുന്നതിനും{1}}ഡിസ്‌ചാർജ് ഷെഡ്യൂളുചെയ്യുന്നതിനും പരാജയപ്പെടുന്ന മൊഡ്യൂളുകൾ കണ്ടെത്തുന്നതിനും അസാധാരണമായ കൃത്യത ആവശ്യപ്പെടുന്നു. ഈ സിസ്റ്റങ്ങൾ ഇരട്ട ഷണ്ടുകളും ഒന്നിലധികം ADC-കളും ഉപയോഗിച്ച് അനാവശ്യ കറൻ്റ് സെൻസിംഗ് ഉപയോഗിക്കുന്നു. സോഫ്‌റ്റ്‌വെയർ അൽഗോരിതങ്ങൾ ക്രോസ്-അളവുകളും ഫ്ലാഗ് പൊരുത്തക്കേടുകളും 0.5% കവിയുന്നു, പരാജയങ്ങൾ സംഭവിക്കുന്നതിന് മുമ്പ് പ്രവചനാത്മക പരിപാലനം സാധ്യമാക്കുന്നു.

സൈനിക, എയ്‌റോസ്‌പേസ് ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്ക് ഉയർന്ന വിശ്വാസ്യത ആവശ്യമാണ്, പലപ്പോഴും വോട്ടിംഗ് ലോജിക്കിനൊപ്പം ട്രിപ്പിൾ{0}}അമിത സെൻസിംഗ് നടപ്പിലാക്കുന്നു. ബാറ്ററി മാനേജ്മെൻ്റ് സിസ്റ്റം മൂന്ന് സ്വതന്ത്ര കൂലോംബ് കൗണ്ടിംഗ് സർക്യൂട്ടുകളെ താരതമ്യം ചെയ്യുകയും ശരാശരി മൂല്യം ഉപയോഗിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ഏതെങ്കിലും സെൻസർ സ്വീകാര്യമായ പരിധിക്കപ്പുറം വ്യതിചലിക്കുകയാണെങ്കിൽ, അറ്റകുറ്റപ്പണി പ്രവർത്തനത്തിനായി സിസ്റ്റം തകരാർ രേഖപ്പെടുത്തുമ്പോൾ അത് അവഗണിക്കപ്പെടും.

ഹാർഡ്‌വെയർ സങ്കീർണ്ണതയോ വിലയോ ചേർക്കാതെ കൂലോംബ് കൗണ്ടിംഗ് കൃത്യത മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിനുള്ള രീതികളെക്കുറിച്ച് ഗവേഷണം തുടരുന്നു. ആദ്യ ഡസൻ സൈക്കിളുകളിൽ ബാറ്ററി-നിർദ്ദിഷ്ട സ്വഭാവങ്ങൾ പഠിക്കുന്ന അഡാപ്റ്റീവ് അൽഗോരിതങ്ങൾ, ഓരോ യൂണിറ്റ് കാലിബ്രേഷൻ അപ്രായോഗികമായ-പിണ്ഡം{2}}ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്ന ഉപകരണങ്ങളിൽ പിശകുകൾ കുറയ്ക്കുന്നതിനുള്ള വാഗ്ദാനങ്ങൾ കാണിക്കുന്നു.

വയർലെസ് ബാറ്ററി മാനേജ്മെൻ്റ് സിസ്റ്റങ്ങൾ ഓരോ സെല്ലിനെയും സെൻട്രൽ കൺട്രോളറുമായി ബന്ധിപ്പിക്കുന്ന വയറിംഗ് ഹാർനെസ് ഇല്ലാതാക്കുന്നു. ഓരോ സെൽ മൊഡ്യൂളിലും അതിൻ്റേതായ കൂലോംബ് കൗണ്ടർ ഉൾപ്പെടുന്നു കൂടാതെ വയർലെസ് പ്രോട്ടോക്കോൾ വഴി ഡാറ്റ കൈമാറുന്നു. ഈ വാസ്തുവിദ്യ ഇലക്ട്രിക് വാഹനങ്ങളിലെ ഭാരം കുറയ്ക്കുകയും അസംബ്ലി ലളിതമാക്കുകയും ചെയ്യുന്നു, എന്നിരുന്നാലും ഇത് ഒന്നിലധികം സ്വതന്ത്ര അളവുകൾ സമന്വയിപ്പിക്കുന്നതിന് വെല്ലുവിളികൾ അവതരിപ്പിക്കുന്നു.

സോളിഡ്-സ്‌റ്റേറ്റ് ബാറ്ററികൾ അടുത്ത കുറച്ച് വർഷത്തിനുള്ളിൽ ഉൽപ്പാദനത്തിലേക്ക് പ്രവേശിക്കുന്നതിന് പരിഷ്‌ക്കരിച്ച കൂലോംബ് കൗണ്ടിംഗ് സമീപനങ്ങൾ ആവശ്യമായി വന്നേക്കാം. പരമ്പരാഗത ലിഥിയം അയോൺ സെല്ലുകളുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ ഈ ബാറ്ററികൾ വ്യത്യസ്ത ചാർജ്ജിൻ്റെ-ഡിസ്ചാർജ് സവിശേഷതകളും പ്രായമാകൽ സംവിധാനങ്ങളും കാണിക്കുന്നു. കാലക്രമേണ കറൻ്റ് സമന്വയിപ്പിക്കുന്നതിനുള്ള അടിസ്ഥാന തത്വം സാധുവായി തുടരുന്നു, എന്നാൽ കാലിബ്രേഷൻ തന്ത്രങ്ങളും കാര്യക്ഷമത ഘടകങ്ങളും അപ്‌ഡേറ്റ് ചെയ്യേണ്ടതുണ്ട്.

ബാറ്ററി ഡിജിറ്റൽ ഇരട്ടകളുമായുള്ള സംയോജനം കൗതുകകരമായ സാധ്യതകൾ പ്രദാനം ചെയ്യുന്നു. ഓരോ ബാറ്ററിയുടെയും അവസ്ഥയുടെ പൂർണ്ണമായ ചരിത്രത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കി വിശദമായ ഒരു കമ്പ്യൂട്ടേഷണൽ മോഡൽ നിലനിർത്തുന്നതിലൂടെ, സിസ്റ്റങ്ങൾക്ക് എസ്ഒസി എസ്റ്റിമേഷനിൽ അഭൂതപൂർവമായ കൃത്യത കൈവരിക്കാൻ കഴിയും. കറൻ്റ്, വോൾട്ടേജ്, താപനില, ഇംപെഡൻസ് അളവുകൾ എന്നിവയിൽ നിന്നുള്ള ഡാറ്റ സംയോജിപ്പിച്ചുകൊണ്ട് ഈ മോഡലുകൾ പലതിലും ഒരു ഇൻപുട്ടായി കൂലോംബ് കൗണ്ടിംഗ് സംയോജിപ്പിക്കും.

ബാറ്ററി വോൾട്ടേജ് മിക്ക കെമിസ്ട്രികൾക്കും ചാർജിൻ്റെ അവസ്ഥയെ നേരിട്ട് സൂചിപ്പിക്കുന്നില്ല. ലിഥിയം അയേൺ ഫോസ്ഫേറ്റ് ബാറ്ററികൾ 20{2}}90% SOC-യിൽ ഏതാണ്ട് സ്ഥിരമായ വോൾട്ടേജ് നിലനിർത്തുന്നു, വോൾട്ടേജ് അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള കണക്കുകൂട്ടൽ അപ്രായോഗികമാക്കുന്നു. മെച്ചപ്പെട്ട വോൾട്ടേജ്-എസ്ഒസി പരസ്പര ബന്ധമുള്ള ലിഥിയം കോബാൾട്ട് ഓക്സൈഡ് ബാറ്ററികളിൽ പോലും, താപനില, പ്രായം, ലോഡ് കറൻ്റ് എന്നിവയ്ക്കൊപ്പം ബന്ധം വ്യത്യാസപ്പെടുന്നു. വോൾട്ടേജ് സ്വഭാവം പരിഗണിക്കാതെ തന്നെ കൊളംബ് കൗണ്ടിംഗ് യഥാർത്ഥ ചാർജ് ഫ്ലോ ട്രാക്കുചെയ്യുന്നു.

കാലിബ്രേഷൻ ആവൃത്തി ആപ്ലിക്കേഷൻ ആവശ്യകതകളെയും പിശക് സഹിഷ്ണുതയെയും ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു. ഉപഭോക്തൃ ഉപകരണങ്ങൾ സാധാരണയായി 100% വരെ ചാർജ് ചെയ്തുകൊണ്ട് ഓരോ 20-30 മുഴുവൻ സൈക്കിളുകളിലും കാലിബ്രേറ്റ് ചെയ്യുന്നു. ഇലക്‌ട്രിക് വാഹനങ്ങൾ പ്രതിമാസം അല്ലെങ്കിൽ ബാറ്ററി അറിയപ്പെടുന്ന സംസ്ഥാനങ്ങളിൽ എത്തുമ്പോഴെല്ലാം കാലിബ്രേറ്റ് ചെയ്‌തേക്കാം. ഉയർന്ന കൃത്യത ആവശ്യമുള്ള നിർണായക ആപ്ലിക്കേഷനുകൾ ആഴ്ചതോറും കാലിബ്രേറ്റ് ചെയ്തേക്കാം അല്ലെങ്കിൽ ആനുകാലിക റീകാലിബ്രേഷൻ പൂർണ്ണമായും ഒഴിവാക്കാൻ കൽമാൻ ഫിൽട്ടറിംഗിലൂടെ തുടർച്ചയായ തിരുത്തൽ ഉപയോഗിക്കാം.

അതെ, കൂലോംബ് എണ്ണൽ രണ്ട് ദിശകളിലും തുടർച്ചയായി പ്രവർത്തിക്കുന്നു. ചാർജിംഗ് സമയത്ത്, കറൻ്റ് ഉള്ളിലേക്ക് ഒഴുകുമ്പോൾ ഇത് കൂലോമ്പുകൾ ചേർക്കുന്നു. ഡിസ്ചാർജ് സമയത്ത്, കറൻ്റ് പുറത്തേക്ക് ഒഴുകുമ്പോൾ ഇത് കൂലോമ്പുകൾ കുറയ്ക്കുന്നു. ഓരോ ദിശയിലും വ്യത്യസ്‌ത കൊളംബിക് കാര്യക്ഷമതയ്‌ക്കായി സിസ്റ്റം ക്രമീകരിക്കുന്നു{3}}ചാർജ് കാര്യക്ഷമത സാധാരണയായി 98-99% പ്രവർത്തിക്കുന്നു, അതേസമയം ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററികൾക്ക് ഡിസ്‌ചാർജ് കാര്യക്ഷമത 99.5% കവിയുന്നു.

ശേഷി മങ്ങുന്നത് സിസ്റ്റം ട്രാക്ക് ചെയ്യുന്നില്ലെങ്കിൽ കൃത്യത കുറയുന്നു. ബാറ്ററികൾ പ്രായമാകുമ്പോൾ, കൂലോംബ് കൗണ്ടിംഗ് അൽഗോരിതം യഥാർത്ഥ ശേഷി മൂല്യം ഉപയോഗിച്ച് തുടരുമ്പോൾ അവയുടെ ശേഷി നഷ്ടപ്പെടുന്നു. ഇത് കണക്കാക്കിയ SOC കൂടുതൽ ശുഭാപ്തിവിശ്വാസമുള്ളതാക്കുന്നു. മെച്ചപ്പെടുത്തിയ BMS നടപ്പിലാക്കലുകൾ കാലാകാലങ്ങളിൽ യഥാർത്ഥ ശേഷി അളക്കുകയും കണക്കുകൂട്ടൽ പാരാമീറ്ററുകൾ അപ്ഡേറ്റ് ചെയ്യുകയും ചെയ്യുന്നു, പ്രായമായിട്ടും കൃത്യത നിലനിർത്തുന്നു.

കൂലോംബ് കൗണ്ടിംഗിൻ്റെ പ്രായോഗിക വിജയം അതിൻ്റെ ലാളിത്യവും കൃത്യതയും തമ്മിലുള്ള സന്തുലിതാവസ്ഥയിൽ നിന്നാണ്. തികഞ്ഞതല്ലെങ്കിലും, ആനുകാലിക കാലിബ്രേഷനുമായി സംയോജിപ്പിക്കുമ്പോൾ മിക്ക ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്കും ഇത് മതിയായ കൃത്യത നൽകുന്നു. ഈ രീതിയുടെ കമ്പ്യൂട്ടേഷണൽ കാര്യക്ഷമത, ഇന്ധന ഗേജ് തന്നെ കുറഞ്ഞ പവർ ഉപയോഗിക്കേണ്ട ബാറ്ററി{2}}പവർ ഉപകരണങ്ങൾക്ക് അനുയോജ്യമാക്കുന്നു. ബാറ്ററി സാങ്കേതികവിദ്യ വികസിക്കുകയും ഊർജ്ജ സംഭരണ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾ വർദ്ധിക്കുകയും ചെയ്യുമ്പോൾ, എല്ലാ മാർക്കറ്റ് സെഗ്‌മെൻ്റിലും റീചാർജ് ചെയ്യാവുന്ന ബാറ്ററികൾ കൈകാര്യം ചെയ്യുന്നതിനുള്ള ഒരു അടിസ്ഥാന ഉപകരണമായി കൂലോംബ് കൗണ്ടിംഗ് നിലനിൽക്കും.