Métodos de cálculo do SOC

O que é SOC?

O Estado de Carga (SOC) de uma bateria é a relação entre a carga atual disponível e a capacidade total de carga, geralmente expressa em porcentagem. Calcular o SOC com precisão é crucial em um sistema de armazenamento de energia.Sistema de gerenciamento de bateria (BMS)pois ajuda a determinar a energia restante, gerenciar o uso da bateria econtrolar os processos de carga e descarga, prolongando assim a vida útil da bateria.

Os dois principais métodos usados ​​para calcular o SOC (estado de carga) são o método de integração de corrente e o método de tensão de circuito aberto. Ambos têm suas vantagens e desvantagens, e cada um introduz certos erros. Portanto, em aplicações práticas, esses métodos são frequentemente combinados para melhorar a precisão.

 

1. Método de integração atual

O método de integração atual calcula o SOC integrando as correntes de carga e descarga. Sua vantagem reside na simplicidade, não exigindo calibração. Os passos são os seguintes:

1. Registre o SOC (estado de carga) no início do carregamento ou descarregamento.
2. Meça a corrente durante o carregamento e a descarga.
3. Integre a corrente para encontrar a variação de carga.
4. Calcule o SOC atual usando o SOC inicial e a variação de carga.

A fórmula é:

SOC = SOC inicial + ∫Q(I⋅dt)

ondeI é a corrente, Q é a capacidade da bateria e dt é o intervalo de tempo.

É importante notar que, devido à resistência interna e outros fatores, o método de integração atual apresenta um grau de erro. Além disso, requer períodos mais longos de carga e descarga para se obter resultados mais precisos.

 

2. Método da Tensão de Circuito Aberto

O método de tensão de circuito aberto (OCV) calcula o estado de carga (SOC) medindo a tensão da bateria quando não há carga. Sua simplicidade é sua principal vantagem, pois não requer medição de corrente. Os passos são:

1. Estabeleça a relação entre SOC e OCV com base no modelo da bateria e nos dados do fabricante.
2. Meça a tensão de circuito aberto (OCV) da bateria.
3. Calcule o SOC usando a relação SOC-OCV.

Note que a curva SOC-OCV varia com o uso e a vida útil da bateria, exigindo calibração periódica para manter a precisão. A resistência interna também afeta esse método, e os erros são mais significativos em estados de descarga elevados.

 

3. Combinando os métodos de integração de corrente e OCV

Para melhorar a precisão, os métodos de integração e de validação cruzada ortogonal (OCV) atuais são frequentemente combinados. As etapas dessa abordagem são:

1. Utilize o método de integração atual para monitorar o carregamento e a descarga, obtendo o SOC1.
2. Meça a tensão de circuito aberto (OCV) e use a relação SOC-OCV para calcular o SOC2.
3. Combine SOC1 e SOC2 para obter o SOC final.

A fórmula é:

SOC=k1⋅SOC1+k2⋅SOC2

ondek1 e k2 são coeficientes de ponderação cuja soma é igual a 1. A escolha dos coeficientes depende do uso da bateria, do tempo de teste e da precisão desejada. Normalmente, k1 é maior para testes de carga/descarga mais longos, e k2 é maior para medições de OCV mais precisas.

A calibração e a correção são necessárias para garantir a precisão ao combinar métodos, uma vez que a resistência interna e a temperatura também afetam os resultados.

 

Conclusão

O método de integração atual e o método OCV são as principais técnicas para o cálculo do SOC, cada uma com suas vantagens e desvantagens. A combinação de ambos os métodos pode aumentar a precisão e a confiabilidade. No entanto, a calibração e a correção são essenciais para a determinação precisa do SOC.