배터리 충전 상태를 추정하는 세 가지 방법이 있습니다 :전압에 따른 추정, 전류에 따른 추정 (쿨롱 카운팅) 및 내부 임피던스 측정의 추정
늦은 밤에 노트북에 대한 보고서를 마치는 동안 배터리가 낮고 충전기를 연결해야한다는 경고를받습니다. 갑자기 시스템의 배터리가 크게 낮다는 증오 메시지를 받고 충전기에 연결하지 않으면 컴퓨터가 자체적으로 꺼집니다.
그때만 충전 어댑터를 열렬히 찾고 디지털 재앙으로부터 구원받지 못한 작업을 보호하는 것이 좋습니다.
랩탑과 스마트 폰이 할 수있는 일이 너무 많아서 우리가 종종 당연한 것으로 받아 들일 수 있습니다. 다른 많은 것 중에서도 거의 모든 최신 전자 장치는 배터리에 탭을 유지하고 절대 백분율 값으로 재충전이 필요하기 전에 얼마나 많은 비용이 남아 있는지 또는 얼마나 오래 사용할 수 있는지 알려줍니다.
현대 전자 장치가 어떻게 그렇게하는지 궁금한 적이 있습니까?
스마트 폰과 노트북은 배터리에 얼마나 많은 충전물이 남아 있는지 계산하는 방법을 어떻게 계산합니까?
짧은 대답 : 배터리에 남은 충전량을 정확하게 결정하는 것은 쉬운 일이 아니지만 전압에 따른 추정, 전류 (쿨롱 계산)를 기반으로 한 추정 및 내부 임피던스 측정의 추정을 포함하여 사용할 수있는 몇 가지 방법이 있습니다. 이 모든 방법은 배터리가 충전/배출 될 때 변경되는 편리한 매개 변수를 측정하는 데 의존합니다.
(사진 크레딧 :Bloomua / Shutterstock)
그러나 이러한 모든 방법에는 자체 단점이 있으므로 배터리의 '남은 충전'에 대한 100% 정확한 판독 값을 제공하기 위해 의존 할 수 없습니다. 또한 이러한 방법 중 일부는 특정 세포 화학에만 해당됩니다.
이러한 방법 중 일부에 대해 자세히 배우기 전에이 기사 전체에 나타날 용어를 먼저 해독하는 것이 중요합니다.
.‘충전 상태’란 무엇입니까?
이름에서 알 수 있듯이 충전 상태는 배터리 상태, 특히 배터리에 남아있는 충전을 주어진 순간에 알려줍니다. SOC로 일반적으로 약자로 전기 자동차 또는 하이브리드 차량의 배터리 팩의 연료 게이지와 동일합니다.
SOC와 밀접하게 관련된 또 다른 용어는 방전 깊이 (DoD)입니다. 실제로 SOC의 역수 일뿐입니다. 즉, 배터리 충전량이 얼마나 많이 사용되었는지를 나타내는 대체 방법입니다.
.배터리는 충전을 보유하고 있으며 주어진 순간에 얼마나 많이 보유하고 있는지 측정하고자합니다. 다시 말해, 우리는 그 전하 상태를 결정하고 싶습니다. 이것은 몇 가지 방법을 통해 달성 될 수 있습니다. 그들 중 일부에 대해 이야기합시다.
전압을 측정하여 전하 상태 결정
배터리의 SOC는 프로세스가 간단하고 상당히 정확한 결과를 얻기 때문에 종종 전압으로 측정됩니다. 기본적으로 배터리 전압을 SOC로 변환하여 사용자에게 표시합니다.
비유의 도움 으로이 과정을 이해하려고 노력합시다. 배터리는 수도꼭지가 바닥에있는 물 탱크와 같습니다. 탱크를 살펴볼 방법이 없으므로 주어진 순간에 얼마나 많은 물이 포함되어 있는지 알 수 없습니다. 탱크에 얼마나 많은 물이 남아 있는지 어떻게 결정 하시겠습니까?
남은 물의 양을 추정하는 한 가지 방법은 수도꼭지에서 나오는 물의 압력을 보는 것입니다. 물이 빨리 나오면 탱크가 대부분 가득 차 있음을 나타내는 많은 압력을 받고 있음을 의미합니다. 반면, 수도꼭지에서 물의 흐름이 매우 느리면 탱크가 거의 비어 있음을 알고 있습니다
배터리의 경우에도 마찬가지입니다. 전압이 3.5V 인 Li-ion 배터리는 가득 차면 3.6V, 거의 비어있을 때 3.3V 일 수 있습니다 (즉, 총 용량의 92-98%가 사용됨). Li-ion 배터리는 3V 이하로 방전 될 수 있지만 배터리는 3.3V에서 0% 또는 '완전히 배전'을 표시하여 배터리의 유용한 용량을 최대한 활용합니다. 이 컷오프 전압 아래로 배터리를 방전합니다 배터리에 심각한 손상을 입을 수 있습니다.
장치는이 전압을 가져 와서 배터리에 얼마나 많은 충전이 남아 있는지 추정 한 다음 화면의 사용자에게 표시됩니다.
.전압에 의한 SOC 추정 문제
프로세스는 간단하지만 주변 온도, 방전 속도, 셀 재료 및 배터리 연령과 같은 특정 요인이 전압에 영향을 미치기 때문에 100% 정확한 결과를 제공하는 데 의존 할 수 없습니다. 대부분의 배터리의 전압 곡선은 충전 상태에 대한 비선형 곡선을 따릅니다.
충전 또는 배출 곡선의 끝 부분에 있지 않는 한 전압은 실제로 크게 변하지 않습니다. 이는 60% 충전 된 배터리와 40% 충전 된 배터리의 차이를 알기가 매우 어렵다는 것을 의미합니다.
.또한 히스테리시스의 문제가있어 배터리가 방전이 중단 된 후에도 계속 배터리가 방전됩니다. 이 문제를 방지하려면 전압 측정이 정확하게 작동하기 위해 배터리를 몇 시간 동안 완전히 '완화'해야합니다. (출처)
전류를 사용한 전하 상태 결정 (쿨롱 카운터)
SOC를 추정하는 또 다른 방법은 전류 입력 (충전중인 경우)을 측정하고 셀을 방출하고 시간이 지남에 따라이를 통합하는 것입니다. 간단히 말해서, 이미 사용 된 충전량을 계산하여 배터리에 얼마나 많은 충전량을 남겨 두는 지 계산할 수 있습니다. SOC를 결정하는이 기술은 counts 이기 때문에 적절하게 '쿨롱 계산'이라고합니다. 전하가 세포에 들어가거나 떠나는 것.
일부 전자 장치에는 쿨롱 카운터 로 알려진 작은 장치가 설치되어있을 수 있습니다. 호스트 장치에서 소비 한 전류를 측정 한 다음 시간이 지남에 따라 합산 한 다음 프로그래밍 된 배터리 용량과 비교하여 배터리에 얼마나 많은 충전이 남아 있는지에 대한 추정치를 제공합니다.
.대부분의 다른 SOC 추정 방법보다 더 정확성을 제공하지만 전류 흐름을 직접 측정하기 때문에 자체 제한 세트, 즉 배터리의 효율을 고려하지 않는다는 것입니다. 또한 정확한 현재 측정 (소스)을 만드는 것은 매우 어렵고 비싸다.
비중 (SG) 측정에서의 SOC 추정
이것은 납산 배터리의 SOC를 추정하기 위해 매우 일반적으로 사용되는 방법입니다.
납 산 배터리
배터리에 존재하는 활성 화학 물질의 무게 변화를 측정하는 센서를 사용하는 것이 포함됩니다. 배터리에 저장된 전하가 소비됨에 따라 황산 (배터리의 활성 전해질)의 농도가 감소하여 용액의 비중을 비례 적으로 감소시킵니다.
하이드로 미터는 전통적으로 비중 (SG) 측정에 사용되어 왔지만 현대의 납산 배터리는 실시간 SG 측정을 제공하고 상당히 정확한 SOC 값을 생성하는 전자 센서로 구성됩니다. 그러나이 방법은 산 배터리를 이끌고 다른 세포 화학과 함께 사용할 수 없습니다.
비중계. 납산 배터리의 충전을 측정하는 데 사용할 수 있습니다. (이미지 크레딧 :부치 / 위키 미디어 커먼즈)
내부 임피던스를 측정하여SOC 추정
셀 내부의 활성 화학 물질은 배터리를 충전/배출하는 동안 한 형태에서 다른 형태로 변환함에 따라 조성물을 변경합니다. 따라서, 내부 임피던스 (전압이 적용될 때 회로가 전류에 제시한다는 반대)를 측정함으로써 셀의 SOC를 결정할 수있다.
그러나이 기술은 대중적인 선택이 아닙니다. 첫째, 세포의 임피던스는 온도 의존적입니다. 둘째, 셀의 임피던스가 여전히 활성화되어있는 동안 셀의 임피던스를 측정하기는 어렵습니다.
배터리의 충전 상태를 결정하는 데 사용할 수있는 몇 가지 다른 방법이 있지만 그중 어느 것도 완벽하지 않으며 각각의 고유 한 문제를 제공합니다.
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따라서 SOC 결정 방법은 추정 만 제공 할 수 있다는 점을 항상 고려해야합니다. 배터리의 충전 상태 중 100% 정확한 값이 아닙니다. 다시 말해서… 충전기를 편리하게 유지하십시오!
