চার্জ অবস্থা অনুমান কিভাবে?

চার্জ অবস্থা অনুমান কিভাবে?

SOC অনুমান

ব্যাটারির চার্জ অবস্থা (SOC) ব্যাটারি ব্যবহারের সময় সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ পরামিতিগুলির মধ্যে একটি। যেহেতু SOC চার্জ/ডিসচার্জ রেট (বর্তমান), তাপমাত্রা, স্ব-স্রাব এবং বার্ধক্যের মতো কারণগুলির দ্বারা প্রভাবিত হয়, ব্যাটারিগুলি ব্যবহারের সময় উচ্চ অরৈখিকতা প্রদর্শন করে, সঠিক SOC অনুমান কঠিন করে তোলে৷

SOC অনুমান পদ্ধতি

সাধারণত ব্যবহৃত হয়SOC অনুমান পদ্ধতিডিসচার্জ এক্সপেরিমেন্ট পদ্ধতি, অ্যাম্পিয়ার-ঘন্টা ইন্টিগ্রেশন পদ্ধতি, খোলা-সার্কিট ভোল্টেজ পদ্ধতি, লোড ভোল্টেজ পদ্ধতি, অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধের পদ্ধতি, নিউরাল নেটওয়ার্ক পদ্ধতি, এবং কালমান ফিল্টারিং পদ্ধতি অন্তর্ভুক্ত করুন।

1) স্রাব পরীক্ষা পদ্ধতি। স্রাব পরীক্ষা পদ্ধতি হল সবচেয়ে নির্ভরযোগ্য SOC অনুমান পদ্ধতি। এটি ক্রমাগত স্রাবের জন্য একটি ধ্রুবক কারেন্ট ব্যবহার করে এবং স্রাবের কারেন্ট এবং সময়ের গুণফল হল অবশিষ্ট চার্জ। ডিসচার্জ পরীক্ষা পদ্ধতি প্রায়শই পরীক্ষাগারে ব্যবহৃত হয় এবং এটি সমস্ত ব্যাটারির জন্য প্রযোজ্য, তবে এর দুটি উল্লেখযোগ্য ত্রুটি রয়েছে: প্রথমত, এটির জন্য প্রচুর সময় প্রয়োজন; দ্বিতীয়ত, ব্যাটারির অপারেশন অবশ্যই ব্যাহত হবে। ডিসচার্জ পরীক্ষার পদ্ধতিটি গতিশীল বৈদ্যুতিক যানবাহনের জন্য উপযুক্ত নয়, তবে এটি বৈদ্যুতিক গাড়ির ব্যাটারির রক্ষণাবেক্ষণের জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে।

2)অ্যাম্পিয়ার-ঘন্টা ইন্টিগ্রেশন পদ্ধতি। অ্যাম্পিয়ার-ঘন্টা ইন্টিগ্রেশন পদ্ধতি হল সবচেয়ে বেশি ব্যবহৃত SOC অনুমান পদ্ধতি। যাইহোক, এই পদ্ধতিতে নিম্নলিখিত সমস্যা রয়েছে: ভুলবর্তমান পরিমাপSOC গণনার বিচ্যুতির দিকে নিয়ে যায়, এবং সময়ের সাথে সাথে ত্রুটিগুলি জমা হয় এবং বড় হয়; চার্জ-ব্যাটারির ডিসচার্জ দক্ষতা বিবেচনা করা আবশ্যক; উচ্চ-তাপমাত্রার পরিস্থিতিতে বা যখন ব্যাটারি সহিংসভাবে ওঠানামা করে তখন ত্রুটিগুলি বড় হয়৷ ভুল বর্তমান পরিমাপ উচ্চ-কারেন্ট সেন্সর ব্যবহার করে সমাধান করা যেতে পারে, কিন্তু খরচ বেড়ে যায়; চার্জ সমাধানের-ডিসচার্জ দক্ষতার জন্য প্রচুর পরিমাণে পরীক্ষামূলক ডেটা আয়ত্ত করা এবং চার্জ-ডিসচার্জ দক্ষতার জন্য অভিজ্ঞতামূলক সূত্র স্থাপন করা প্রয়োজন। সব বৈদ্যুতিক গাড়ির ব্যাটারির জন্য অ্যাম্পিয়ার-ঘন্টা ইন্টিগ্রেশন পদ্ধতি ব্যবহার করা যেতে পারে। যদি বর্তমান পরিমাপ সঠিক হয় এবং প্রাথমিক অনুমান অবস্থার জন্য পর্যাপ্ত ডেটা থাকে, তবে এটি একটি সহজ এবং নির্ভরযোগ্য SOC অনুমান পদ্ধতি হতে পারে।

3)ওপেন-সার্কিট ভোল্টেজ পদ্ধতি। ডিসচার্জের শেষে একটি ব্যাটারির খোলা-সার্কিট ভোল্টেজ ব্যাটারির ইলেক্ট্রোমোটিভ ফোর্সের কাছাকাছি। একটি কোবাল্ট-ব্যাটারির ইলেক্ট্রোমোটিভ ফোর্স হল ইলেক্ট্রোলাইট ঘনত্বের একটি ফাংশন, যা ব্যাটারি ডিসচার্জের সাথে সমানুপাতিকভাবে হ্রাস পায়, তাই খোলা-সার্কিট ভোল্টেজ SOC অনুমান করতে ব্যবহার করা যেতে পারে। MH/Ni ব্যাটারি এবং লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির জন্য খোলা-সার্কিট ভোল্টেজ বনাম SOC সম্পর্কের রৈখিকতা কোবাল্ট{10}}অ্যাসিড ব্যাটারির মতো ভালো নয়, কিন্তু তাদের সংশ্লিষ্ট সম্পর্ক এখনও SOC অনুমান করতে ব্যবহার করা যেতে পারে, বিশেষ করে চারের শুরুতে এবং শেষে আরও ভাল ফলাফলের সাথে। ওপেন{12}}সার্কিট ভোল্টেজ পদ্ধতির একটি উল্লেখযোগ্য অসুবিধা হল যে ভোল্টেজকে স্থিতিশীল করার জন্য ব্যাটারিকে দীর্ঘ সময়ের জন্য বিশ্রাম নিতে হবে এবং ব্যাটারি অবস্থা থেকে স্থিতিশীলতার দিকে পুনরুদ্ধার করতে কয়েক ঘন্টা বা এমনকি দশ ঘন্টারও বেশি সময় লাগে, যা পরিমাপের কিছু অসুবিধা সৃষ্টি করে; কতক্ষণ বিশ্রাম নিতে হবে তা নির্ধারণ করাও একটি সমস্যা, তাই এই পদ্ধতিটি যখন একা ব্যবহার করা হয় শুধুমাত্র পার্ক করা অবস্থায় বৈদ্যুতিক গাড়ির জন্য উপযুক্ত। ওপেন-সার্কিট ভোল্টেজ পদ্ধতিতে চার্জিংয়ের শুরুতে এবং শেষে ভাল SOC অনুমান কার্যক্ষমতা থাকে এবং প্রায়ই অ্যাম্পিয়ার{15}}ঘন্টা ইন্টিগ্রেশন পদ্ধতির সাথে একত্রে ব্যবহৃত হয়।

4) লোড ভোল্টেজ পদ্ধতি. তাৎক্ষণিক স্রাব শুরু হলে, ভোল্টেজ দ্রুত খোলা-সার্কিট ভোল্টেজ অবস্থা থেকে লোড ভোল্টেজ অবস্থায় পরিবর্তিত হয়। যখন ব্যাটারি লোড কারেন্ট স্থির থাকে, তখন SOC এর সাথে লোড ভোল্টেজের তারতম্যের প্যাটার্ন SOC-এর সাথে খোলা-সার্কিট ভোল্টেজের অনুরূপ। লোড ভোল্টেজ পদ্ধতির সুবিধা হল যে এটি রিয়েল টাইমে ব্যাটারি প্যাকের SOC অনুমান করতে পারে এবং ধ্রুবক-কারেন্ট ডিসচার্জের সময় ভাল ফলাফল দেয়। ব্যবহারিক অ্যাপ্লিকেশনে, ড্রাইভারের ব্যাটারি ভোল্টেজ লোড ভোল্টেজ ব্যবহারে অসুবিধা নিয়ে আসে। এই সমস্যা সমাধানের জন্য, ব্যাটারি ভোল্টেজ ডেটার একটি গাণিতিক মডেল, স্বাধীন গতিশীল লোড ভোল্টেজ এবং SOC প্রয়োজন; তাই, লোড ভোল্টেজ পদ্ধতিটি খুব কমই বাস্তব যানবাহনে প্রয়োগ করা হয় কিন্তু প্রায়ই ব্যাটারি চার্জ-ডিসচার্জ কাটঅফের মাপকাঠি হিসেবে ব্যবহৃত হয়।

5) অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধের পদ্ধতি। ব্যাটারির অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধকে এসি অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধ এবং ডিসি অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধে বিভক্ত করা হয়েছে, উভয়ই এসওসি (স্টেট অফ চার্জ) এর সাথে ঘনিষ্ঠভাবে সম্পর্কিত। ব্যাটারি এসি ইম্পিডেন্স হল ব্যাটারি ভোল্টেজ এবং কারেন্টের মধ্যে একটি স্থানান্তর ফাংশন, একটি জটিল পরিবর্তনশীল যা এসি কারেন্টের প্রতি ব্যাটারির প্রতিরোধের প্রতিনিধিত্ব করে এবং একটি এসি ইম্পিডেন্স মিটার ব্যবহার করে পরিমাপ করা হয়। ব্যাটারি এসি প্রতিবন্ধকতা ব্যাপকভাবে তাপমাত্রা দ্বারা প্রভাবিত হয়; ব্যাটারি স্থির হওয়ার পরে বা চার্জিং এবং ডিসচার্জিংয়ের সময় এটিকে খোলা-সার্কিট অবস্থায় পরিমাপ করা যায় কিনা তা বিতর্কিত এবং প্রকৃত যানবাহনে খুব কমই ব্যবহৃত হয়। DC অভ্যন্তরীণ রেজিস্ট্যান্স ডিসি কারেন্টের প্রতি ব্যাটারির প্রতিরোধের প্রতিনিধিত্ব করে, ব্যাটারি ভোল্টেজের পরিবর্তন এবং খুব অল্প সময়ের মধ্যে কারেন্টের পরিবর্তনের অনুপাতের সমান। প্রকৃত পরিমাপে, ব্যাটারি একটি খোলা-সার্কিট অবস্থা থেকে শুরু করে একটি ধ্রুবক কারেন্টে চার্জ বা ডিসচার্জ হয়; লোড ভোল্টেজ এবং ওপেন-সার্কিট ভোল্টেজের মধ্যে একই সময়ের মধ্যে পার্থক্য, বর্তমান মান দ্বারা ভাগ করা হয়, হল DC অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধ। সীসা{10}}অ্যাসিড ব্যাটারির জন্য, ডিসি অভ্যন্তরীণ রোধ ডিসচার্জের পরবর্তী পর্যায়ে উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি পায় এবং ব্যাটারি SOC অনুমান করতে ব্যবহার করা যেতে পারে; MH/Ni ব্যাটারি এবং লিথিয়াম{11}}আয়ন ব্যাটারির ডিসি অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধের বৈচিত্র্য সীসা{12}}অ্যাসিড ব্যাটারির থেকে আলাদা এবং কম ব্যবহৃত হয়। DC অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধের মাত্রা গণনার সময়কাল দ্বারা প্রভাবিত হয়। যদি সময়কাল 10ms এর চেয়ে কম হয়, শুধুমাত্র ওমিক অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধ সনাক্ত করা যেতে পারে; যদি সময়কাল দীর্ঘ হয়, অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধ আরও জটিল হয়ে ওঠে। একটি একক কোষের অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধের সঠিকভাবে পরিমাপ করা কঠিন, যা ডিসি অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধ পদ্ধতির একটি ত্রুটি। অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধের পদ্ধতিটি ডিসচার্জের পরবর্তী পর্যায়ে ব্যাটারির চার্জ অবস্থা (SOC) অনুমান করার জন্য উপযুক্ত এবং অ্যাম্পিয়ার আওয়ার ইন্টিগ্রেশন পদ্ধতির সাথে একত্রে ব্যবহার করা যেতে পারে।

6) নিউরাল নেটওয়ার্ক পদ্ধতি। একটি ব্যাটারি একটি অত্যন্ত ননলাইনার সিস্টেম, এবং এটির চার্জ-ডিসচার্জ প্রক্রিয়ার জন্য একটি সঠিক গাণিতিক মডেল স্থাপন করা কঠিন। নিউরাল নেটওয়ার্কের মৌলিক অরৈখিক বৈশিষ্ট্য, সমান্তরাল গঠন এবং শেখার ক্ষমতা রয়েছে। তারা বাহ্যিক উত্তেজনার জন্য সংশ্লিষ্ট আউটপুট তৈরি করতে পারে এবং এইভাবে SOC অনুমান করার জন্য ব্যাটারির গতিশীল বৈশিষ্ট্যগুলি অনুকরণ করতে পারে। একটি সাধারণ 3-স্তর নিউরাল নেটওয়ার্ক সাধারণত ব্যাটারি SOC অনুমান করতে ব্যবহৃত হয়: ইনপুট এবং আউটপুট স্তরগুলিতে নিউরনের সংখ্যা প্রকৃত সমস্যা প্রয়োজনীয়তা দ্বারা নির্ধারিত হয় এবং সাধারণত একটি রৈখিক ফাংশন; লুকানো স্তরে নিউরনের সংখ্যা নির্ভর করে সমস্যার জটিলতা এবং প্রয়োজনীয় বিশ্লেষণের নির্ভুলতার উপর। ব্যাটারি SOC অনুমান করার জন্য সাধারণভাবে ব্যবহৃত ইনপুট ভেরিয়েবলগুলির মধ্যে রয়েছে ভোল্টেজ, বর্তমান, সঞ্চিত নিষ্কাশন ক্ষমতা, তাপমাত্রা, অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধ এবং পরিবেষ্টিত তাপমাত্রা। নিউরাল নেটওয়ার্ক ইনপুট ভেরিয়েবলের নির্বাচন উপযুক্ত কিনা এবং ভেরিয়েবলের সংখ্যা সঠিক কিনা তা মডেলের নির্ভুলতা এবং কম্পিউটেশনাল লোডকে সরাসরি প্রভাবিত করে। নিউরাল নেটওয়ার্ক পদ্ধতিটি বিভিন্ন ব্যাটারির ক্ষেত্রে প্রযোজ্য, তবে এর অসুবিধা হল প্রশিক্ষণের জন্য এটির জন্য প্রচুর পরিমাণে রেফারেন্স ডেটা প্রয়োজন এবং অনুমান ত্রুটি প্রশিক্ষণের ডেটা এবং প্রশিক্ষণ পদ্ধতি দ্বারা ব্যাপকভাবে প্রভাবিত হয়।

7) কালমান ফিল্টার পদ্ধতি। কালমান ফিল্টার তত্ত্বের মূল ধারণা হল ন্যূনতম বৈচিত্র্যের অর্থে একটি গতিশীল সিস্টেমের অবস্থার সর্বোত্তম অনুমান করা। ব্যাটারি SOC অনুমান প্রয়োগ করা হলে, ব্যাটারি একটি গতিশীল সিস্টেম হিসাবে বিবেচিত হয় এবং SOC হল তার অভ্যন্তরীণ অবস্থাগুলির মধ্যে একটি। ব্যাটারি SOC অনুমান করার জন্য Kalman ফিল্টার পদ্ধতির উপর গবেষণা সাম্প্রতিক বছরগুলিতে শুরু হয়েছে। এই পদ্ধতিটি বিভিন্ন ব্যাটারির জন্য উপযোগী এবং অন্যান্য পদ্ধতির সাথে তুলনা করে, বৃহৎ বর্তমান ওঠানামা সহ বৈদ্যুতিক গাড়ির ব্যাটারি প্যাকের SOC অনুমানের জন্য বিশেষভাবে উপযুক্ত। এটি শুধুমাত্র SOC অনুমান প্রদান করে না কিন্তু SOC এর অনুমান ত্রুটিও দেয়। যাইহোক, এই পদ্ধতির অসুবিধা হল যে অ্যালগরিদমটি অত্যধিক জটিল এবং সিস্টেমের উচ্চ গণনাগত ক্ষমতা প্রয়োজন, তাই এটি এখনও ব্যবহারিক পর্যায়ে প্রবেশ করেনি।

বিভিন্ন SOC অনুমান পদ্ধতির উপর গভীর গবেষণার মাধ্যমে-অ্যাম্পিয়ার-ঘন্টা ইন্টিগ্রেশন পদ্ধতি প্রাথমিকভাবে ভিত্তি হিসেবে নির্বাচিত হয়েছিল। সঠিকভাবে ব্যাটারি কারেন্ট পরিমাপ করে, খোলা-সার্কিট ভোল্টেজ পদ্ধতির সাথে মিলিত হয়ে এবং ব্যাটারি চার্জ-ডিসচার্জ দক্ষতা, তাপমাত্রা, বার্ধক্য এবং স্ব-ডিসচার্জের মতো কারণগুলি বিবেচনা করে, বিশুদ্ধ বৈদ্যুতিক গাড়ির পাওয়ার ব্যাটারির গতিশীল ব্যবস্থাপনা অর্জন করা হয়। বিশুদ্ধ বৈদ্যুতিক যানবাহনের জন্য, ব্যাটারি প্যাকটি মূলত একটি পূর্ণ-চার্জ এবং পূর্ণ-স্রাব অবস্থায় কাজ করে, যার বেশিরভাগ চার্জিং প্রক্রিয়া ধ্রুবক-বর্তমান চার্জিং হয়। চার্জিং সম্পন্ন হওয়ার পরে, একটি অপেক্ষাকৃত স্থিতিশীল প্রাথমিক মান নির্ধারণ বিন্দু থাকে (যখন চার্জিং সম্পন্ন হয়, SOC 100% বা সামান্য অতিরিক্ত চার্জ হয়)। যদি ব্যাটারি প্যাকের চার্জ-ডিসচার্জ দক্ষতা খুব বেশি হয় (95% এর উপরে), তাহলে চার্জ{15}}ডিসচার্জ দক্ষতা আনুমানিক 1 বা একটি নির্দিষ্ট ধ্রুবক মানের সমান হতে পারে। SOC গণনা করার জন্য এই পদ্ধতি ব্যবহার করে তুলনামূলকভাবে ভাল ফলাফল অর্জন করা যেতে পারে। প্রতিটি চার্জ{19}}ডিসচার্জ চক্রের পুঞ্জীভূত ত্রুটি মূলত বাদ দেওয়া হয় যখন প্রাথমিক SOC মানের পুনঃক্রমিককরণের সাথে পরবর্তী চার্জিং সম্পন্ন হয়।

SOC অনুমান ইনপুটগুলির যথার্থতা নিশ্চিত করতে ব্যাটারি ভোল্টেজ, বর্তমান, এবং তাপমাত্রার তথ্যের উচ্চ-নির্ভুলতা পরিমাপ করে; তাত্ত্বিক বিশ্লেষণ এবং পরীক্ষামূলক ডেটা ফিটিং এর মাধ্যমে একটি কার্যকর ব্যাটারি মডেল প্রতিষ্ঠা করে; জমে থাকা SOC ত্রুটিগুলি দূর করতে চার্জ এবং স্রাবের শেষে SOC সংশোধন করে; এবং ব্যাটারি চার্জ-ডিসচার্জ দক্ষতার কারণ, তাপমাত্রা, বার্ধক্য এবং স্ব-স্রাবের প্রভাব বিবেচনা করে, সিস্টেম SOC-এর উচ্চ- নির্ভুল অনুমান অর্জিত হয়৷ ব্যাটারির অবস্থা-এর-চার্জ অনুমান অ্যালগরিদম চিত্র 17-12 এ দেখানো হয়েছে৷

(1) SOC প্রাথমিক মান গণনা পদ্ধতিSOC প্রারম্ভিক মান পাওয়ার-বন্ধে সঞ্চিত SOC এবং তাপমাত্রা{{1}OCV-SOC লুকআপ টেবিল থেকে প্রাপ্ত SOC কে সিস্টেম অফলাইন সময়ের সাথে সম্পর্কিত একটি সহগ দ্বারা গুণ করে প্রাপ্ত করা হয়। প্রতিবার সিস্টেম চালু হওয়ার সময় SOC প্রাথমিক মানটি পড়তে হবে।

(2) পৃথক কোষের SOC মান গণনা এবং SOH মানের উপর ভিত্তি করে পৃথক কোষের SOC মান সংশোধনতাপমাত্রা এবং চার্জিং কারেন্ট ব্যবহার করে টেবিলটি দেখে ব্যাটারির ক্ষমতা পাওয়া যায় এবং SOH ব্যবহার করে টেবিলটি দেখে ব্যাটারির ক্ষমতা সংশোধন করা হয়। কারেন্টকে অ্যাম্পিয়ার ঘণ্টা পদ্ধতি ব্যবহার করে একত্রিত করা হয় এবং তারপর SOC পরিবর্তন মান পাওয়ার ক্ষমতা দিয়ে ভাগ করা হয়। পৃথক কক্ষের SOC মান পেতে প্রাথমিক মানের সাথে SOC পরিবর্তন মান যোগ করা হয়।

(3) ব্যাটারি প্যাক SOC এর গণনাযদি সিস্টেমটি আবার চালু করা হয়, তাহলে রিড SOC প্রাথমিক মান ব্যাটারি প্যাক SOC হিসাবে নেওয়া হয়; যদি ডিসচার্জ অবস্থায় থাকে, ব্যাটারি প্যাক SOC পৃথক সেল SOCগুলির মধ্যে সর্বনিম্ন মান পড়ে; চার্জিং অবস্থায় এবং চার্জিং শেষ না হলে, ব্যাটারি প্যাক SOC সর্বাধিক মডিউল SOC মান পড়ে; চার্জিং অবস্থায় এবং চার্জিং শেষ হলে, ব্যাটারি প্যাক SOC 1 এ সেট করা আছে।

(4)চার্জ/ডিসচার্জ শেষে পৃথক সেল SOC সংশোধন পদ্ধতিযদি সিস্টেমটি চার্জিং অবস্থায় থাকে এবং ব্যাটারি প্যাক SOC 0.8-এর বেশি হয়, তাহলে সিস্টেমটিকে চার্জিং শেষে বলে সংজ্ঞায়িত করা হয়; যদি সিস্টেমটি ডিসচার্জিং অবস্থায় থাকে এবং ব্যাটারি প্যাক SOC 0.3-এর কম হয়, তাহলে সিস্টেমটিকে ডিসচার্জের শেষে বলে সংজ্ঞায়িত করা হয়। সিস্টেম চার্জ/ডিসচার্জের শেষে থাকলে, SOC সংশোধন করতে হবে। চার্জ/ডিসচার্জ শেষে SOC গণনা পদ্ধতি হল তাপমাত্রা, চার্জ/ডিসচার্জ কারেন্ট এবং ভোল্টেজ ব্যবহার করে টেবিলটি দেখে SOC মান পাওয়া।