ما هي بطارية SOC(حالة الشحن) و سوه(الحالة الصحية)?
SOC وSOH هما معلمتان مهمتان للبطارية. إنها مرتبطة بأداء وحالة البطارية.
ببساطة, SOC هي نسبة السعة المتبقية للبطارية إلى السعة القصوى للبطارية, والذي يستخدم ليعكس السعة المتبقية للبطارية. SOH هي نسبة طاقة الشحن الكامل الحالية للبطارية إلى طاقة الشحن الكامل للبطارية الجديدة تمامًا, والذي يستخدم ليعكس حالة شيخوخة البطارية.
دعونا نلقي نظرة فاحصة على معنى SOC وSOH, طرق القياس, العوامل المؤثرة عليهم, وجوانب أخرى!
جدول المحتويات
ما هي بطارية SOC(حالة الشحن) ?
SOC لتقف علي حالة الشحن. إنها نسبة السعة الحالية المتبقية للبطارية إلى سعتها القصوى, يتم التعبير عنها عادة كنسبة مئوية. 100% يعني أن البطارية مشحونة بالكامل, بينما 0% يعني أن البطارية استنفدت تماما. على سبيل المثال, تحتوي بطارية 100 أمبير على SOC 100% عندما مشحونة بالكامل. متى 30% من سعة البطارية المستخدمة, البطارية لديها 70% من قدرتها المتبقية, وSOC للبطارية 70% في هذا الوقت.
تعد SOC معلمة مهمة لقياس حالة طاقة البطارية. تسمح لك تقنية SOC بفهم حالة بطارية جهازك وشحنها في الوقت المناسب لتجنب الشحن الزائد والتفريغ الزائد.
عادةً ما تأخذ SOC الخاصة بالبطارية في الاعتبار عمر البطارية. كما هو مبين أعلاه, عندما تكون البطارية جديدة تمامًا, لا يوجد جزء غير صالح للشيخوخة الحمراء. في هذا الوقت تكون السعة الاسمية للبطارية هي السعة القصوى للبطارية. على سبيل المثال, بطارية جديدة تمامًا بسعة اسمية تبلغ 100 أمبير تحتوي على SOC 100% عندما مشحونة بالكامل, مما يعني أن سعة البطارية المتبقية تبلغ 100 أمبير. 35% SOC يعني أن البطارية لديها سعة متبقية تبلغ 35ah.
عند استخدام البطارية لفترة من الوقت, تحدث حالة التقادم ولم يعد الجزء المتقادم من البطارية يخزن الطاقة. في هذا الوقت, السعة القصوى للبطارية هي السعة الاسمية للبطارية مطروحًا منها الجزء القديم من الطاقة. على سبيل المثال, لم تعد البطارية ذات السعة الاسمية 100 أمبير في الساعة قادرة على تخزين 100 أمبير من الطاقة كما اعتادت بعد التقادم. إذا كان الجزء غير الفعال هو 10ah, يمكن للبطارية تخزين 90ah فقط كحد أقصى. في هذا الوقت, لا يزال SOC للبطارية المشحونة بالكامل 100%, ولكن سعة البطارية الفعلية هي 90ah. عندما يكون SOC 70%, السعة المتبقية للبطارية هي السعة القصوى * 70%, أي. 90آه * 70% = 63ah.
أهمية البطارية SOC(حالة الشحن)
SOC كأحد المعلمات المهمة للبطارية, إن فهم SOC يمكن أن يفهم بشكل أفضل حالة البطارية, صيانة واستخدام أفضل للبطارية.
يمكن لمراقبة SoC تحسين استخدام البطارية لمنع الإفراط في التفريغ أو الشحن الزائد. الإفراط في تفريغ البطارية يمكن أن يؤدي إلى فقدان القدرة الدائمة, في حين أن الشحن الزائد يمكن أن يؤدي إلى تسارع عمر البطارية وحتى مشاكل تتعلق بالسلامة. من خلال الحفاظ على شركة نفط الجنوب ضمن الحدود الموصى بها, يمكن للمستخدمين إطالة العمر الإجمالي للبطارية وضمان الأداء الموثوق. على سبيل المثال, من خلال فهم SOC لبطارية السيارة الكهربائية, يمكن للمستخدمين معرفة مقدار الطاقة المتبقية في سيارتهم الكهربائية بالضبط وعدد الأميال التي يمكنهم الاستمرار في استخدامها في الوقت المناسب. وهذا يسمح لهم بالتخطيط بشكل أفضل لرحلاتهم ويساعد أيضًا على زيادة أداء البطارية إلى الحد الأقصى, منع الضرر وضمان التشغيل الآمن.
فضلاً عن ذلك, عندما يتم شحن بطاريات الليثيوم أيون, تقوم الشركة المصنعة بتعيين SOC ضمن نطاق معين وفقًا لمتطلبات منظمات النقل الدولية. وهذا يسمح بنقل أكثر أمانًا لبطاريات الليثيوم أيون.
كيفية قياس بطارية SOC(حالة الشحن)?
1. عد كولومب
تتضمن هذه الطريقة قياس قيم التيارات المتدفقة داخل وخارج البطارية ودمجها مع مرور الوقت لحساب SOC. يسمح بالقياس المباشر للشحنة الداخلة والخارجة من البطارية, ولكنه يتأثر بعوامل مثل درجة الحرارة والتفريغ الذاتي.
2. جهد الدائرة المفتوحة (OCV) طريقة
تستخدم هذه الطريقة العلاقة بين جهد الدائرة المفتوحة للبطارية وSOC للتقدير. يتم تحديد SOC عن طريق قياس جهد البطارية عندما لا تكون محملة, ومن ثم وفقًا لمنحنى الجهد SOC المحدد مسبقًا. لكن, تحتوي الأنواع المختلفة من البطاريات على تركيبات كيميائية مختلفة وأداء تفريغ مختلف. على سبيل المثال, تتمتع بطاريات LiFePO4 وNimh بمنحنى تفريغ مسطح نسبيًا, وطريقة الجهد غير فعالة.
3. النهج القائم على المعاوقة
يعتمد هذا الأسلوب على المعاوقة الداخلية للبطارية, والذي يختلف مع SOC. عن طريق قياس مقاومة البطارية, يمكن تقدير SOC باستخدام خوارزميات ونماذج معقدة.
4. الأساليب الهجينة
بعض أنظمة إدارة البطارية (خدمات إدارة المباني) الجمع بين تقنيات متعددة لتوفير قيم SOC أكثر دقة وموثوقية. يمكن أن يعوض هذا عن القيود المفروضة على الطرق الفردية ويوفر تقييمًا أكثر شمولاً لـ SOC للبطارية.
يعتمد اختيار طريقة قياس SOC على التطبيق المحدد, كيمياء الخلية, والدقة والموثوقية المطلوبة. في كثير من الحالات, مطلوب مزيج من هذه التقنيات للحصول على أفضل تقدير SOC.
العوامل المؤثرة على بطارية SOC(حالة الشحن)
1. معدل التفريغ
يؤثر معدل تفريغ البطارية على SOC الخاص بها; يؤدي معدل التفريغ المرتفع إلى استنفاد البطارية بشكل أسرع وبالتالي انخفاض SOC بشكل أسرع.
2. درجة حرارة
يمكن أن يكون لدرجة الحرارة المحيطة تأثير على SOC للبطارية. حرارة قصوى, على حد سواء عالية ومنخفضة, تقليل سعة البطارية والتأثير على دقة قياسات SOC.
3. كيمياء البطارية
البطاريات المختلفة لها تركيبات كيميائية مختلفة, مثل الليثيوم أيون, بطاريات الرصاص الحمضية أو هيدريد معدن النيكل, ولديهم منحنيات مختلفة للجهد وSOC, وكلها تؤثر على تقدير شركة نفط الجنوب الخاصة بهم.
4. شيخوخة
عوامل مثل دورة الحياة, تساهم أنماط عمر التقويم واستخدامه في شيخوخة البطارية. مع تقدم عمر البطاريات, تنخفض قدرتها الإجمالية, مما يؤثر على دقة حسابات SOC.
5. التفريغ الذاتي
حتى عندما لا تكون قيد الاستخدام, يمكن للبطاريات أن تفرغ نفسها ذاتيًا وتفقد شحنتها تدريجيًا. يمكن أن يكون لهذا تأثير على SOC, خاصة إذا تم تخزين البطارية لفترة طويلة من الزمن.
6. دقة القياس
يمكن أن تتأثر دقة تقنيات قياس SOC بعوامل مثل دقة المستشعر, أداء المعايرة والخوارزمية.
ما هي بطارية سوه(الحالة الصحية)?
SOH لتقف علي حالة الصحة. إنها نسبة طاقة الشحن الكاملة للبطارية الحالية إلى طاقة الشحن الكاملة لبطارية جديدة تمامًا, وعادة ما يتم التعبير عنها كنسبة مئوية. 100% يشير إلى أن البطارية في حالة ممتازة, وتشير النسب الأقل إلى درجات متفاوتة من الشيخوخة. على سبيل المثال, بطارية جديدة بسعة 200 أمبير عند شحنها بالكامل, وSOH هو 100%. بعد فترة من الاستخدام, قدرة البطارية تنخفض, والقدرة 180 أمبير عند الشحن الكامل, ثم SOH هو 180/200*100%= 90%.
يتفاعل SOH مع حالة شيخوخة البطارية بمرور الوقت والاستخدام. يوفر SOH تقييماً أكثر شمولاً للحالة العامة للبطارية من SOC.
يرتبط SOH أيضًا ارتباطًا وثيقًا بدورة عمر البطارية. بحسب معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات (IEEE). (معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات) المعايير, يجب استبدال البطارية بعد فترة من الوقت عندما تكون سعة البطارية عند شحنها بالكامل أقل من 80% من القدرة المقدرة. لذلك, يقوم مصنعو البطاريات بشكل أساسي بقياس عمر دورة البطارية بنسبة 80٪ SOH.
أهمية بطارية SOH(الحالة الصحية)
مع عمر البطارية, تنخفض قيمة SOH, مما يدل على تراجع الأداء. من خلال معرفة قيمة SOH, يمكن للمستخدمين تتبع الحالة الصحية للبطارية والتنبؤ بعمر الخدمة المتبقي للبطارية, بحيث يمكن استبدال البطارية أو إصلاحها في الوقت المناسب لتجنب الأعطال غير المتوقعة.
أنظمة إدارة البطارية (خدمات إدارة المباني) في السيارات الكهربائية وأنظمة تخزين الطاقة، تستخدم معلومات SOH لتحسين بروتوكولات الشحن والتفريغ, موازنة البطارية, ومنع ارتفاع درجة الحرارة أو مشاكل السلامة الأخرى. وهذا يساعد على تعظيم أداء البطارية, إطالة عمرها, والتأكد من أنها تعمل بشكل آمن وموثوق.
كيفية قياس بطارية SOH(الحالة الصحية)?
يعد قياس SOH بناءً على سعة البطارية أمرًا عمليًا وبسيطًا نسبيًا. يتم قياس السعة الحالية للبطارية ومقارنتها بالسعة الأصلية أو المقدرة لتحديد SOH للبطارية. ويمكن تحقيق ذلك عن طريق دورة الشحن/التفريغ أو باستخدام معدات اختبار متخصصة.
تتضمن بعض أنظمة إدارة البطارية مجموعة متنوعة من التقنيات والخوارزميات لتوفير المزيد من الدقة, قيم SOH موثوقة وتقييم أكثر شمولاً لحالة البطارية.
تتطلب قياسات SOH الدقيقة عادةً معدات متخصصة, معايرة منتظمة, ومعرفة متعمقة بخصائص البطارية وسلوكها. في بعض الحالات, قد يلزم التحقق من قيم SOH من خلال الفحص المادي أو الاختبار المدمر لضمان موثوقية القياس.
العوامل المؤثرة على بطارية SOH(الحالة الصحية)
1.دورة الحياة
كما ذكرنا سابقا, يقوم مصنعو البطاريات بشكل أساسي بقياس عمر دورة البطارية في 80% من SOH لها.
2. حياة التقويم
حتى عندما لا تكون قيد الاستخدام, عمر البطاريات بسبب التفاعلات الكيميائية وعوامل أخرى. لذلك، حتى لو لم يتم استخدام البطارية بشكل متكرر, سوف تواجه تدهور حياة التقويم, والتي سوف تؤثر على SOH.
3. درجة حرارة
يؤدي التعرض لدرجات الحرارة المرتفعة إلى تسريع معدل التفاعلات الكيميائية والتغيرات الفيزيائية داخل البطارية, مما يؤدي إلى تسارع شيخوخة البطارية. على العكس من ذلك, يمكن أن تؤثر درجات الحرارة المنخفضة أيضًا على أداء البطارية وعمرها. لذلك, تؤثر درجة الحرارة على SOH للبطارية.
4. عمق التفريغ (وزارة الدفاع)
يؤثر عمق تفريغ البطارية على SOH. - إفرازات عميقة متكررة (أي., تفريغ البطارية إلى مستوى SOC أقل) يتسبب في شيخوخة البطارية بسرعة أكبر من عمليات التفريغ الضحلة.
5. معدلات الشحن والتفريغ
يؤثر معدل شحن البطارية وتفريغها أيضًا على SOH. يؤدي الشحن/التفريغ الزائد أو السريع إلى توليد الحرارة, مما يشكل ضغطاً على المكونات الداخلية للبطارية, وبالتالي تسريع تدهور البطارية.
6. جودة التصنيع
جودة عملية تصنيع البطارية, بما في ذلك المواد المستخدمة وتقنيات التجميع, يؤثر أيضًا على SOH وموثوقية البطارية.
ختاماً, من المهم معرفة SOC وSOH للبطارية. للمستخدمين, يمكنهم فهم حالة البطارية واستخدامها والحفاظ عليها بشكل أفضل. للمصنعين, يمكنهم تحديث منتجاتهم وتقنياتهم باستمرار لإنتاج بطاريات ذات أداء أفضل.
