مطالعه و مقایسه روش های مختلف تخمین وضعیت شارژ در باتری های لیتیوم-یون

با توجه به کاهش ذخایر منابع مختلف انرژی فسیلی، تامین انرژی پایدار به موضوعی مهم و حیاتی برای تمامی کشورها تبدیل شده است. در کنار ارائه راهکارهای مختلف جهت بهینه سازی مصرف انرژی، فناوری های ذخیره سازی انرژی نیز نقشی حیاتی در تامین انرژی دارند. به همین سبب باتری های لیتیوم-یون با داشتن بازده انرژی بالا، عمر چرخه طولانی، چگالی انرژی بالا، یکی از کارآمدترین تجهیزات ذخیره انرژی به شمار می آیند. در کنار مزایا و کاربردهای متنوع باتری های لیتیوم-یون، این باتری ها با چالش تخمین وضعیت شارژ مواجه هستند. دستیابی به تخمینی دقیق از وضعیت شارژ باتری موجب افزایش طول عمر، بهبود عملکرد، کاهش هزینه ها، افزایش ایمنی و امکان قطع فرآیند شارژ باتری در شرایط حساس می گردد. روش های متعدد و مختلفی برای تخمین وضعیت شارژ باتری های لیتیوم-یون وجود دارد، شامل: روش های جدول جستجو، شمارش کولن، روش های مبتنی بر مدل، روش های داده محور و روش های ترکیبی. روش های مبتنی بر مدل سعی می کنند رفتار باتری را با ترکیب عوامل مختلف در قالب معادلات پیچیده ریاضی مدلسازی نموده تا در نهایت به تخمین دقیقی از وضعیت شارژ باتری برسند. روش های داده محور با تجزیه و تحلیل داده های مربوط به باتری، سعی در تخمین وضعیت شارژ دارند. جدول جستجو از نگاشت مستقیم بین وضعیت شارژ و پارامترهای خارجی باتری مثل ولتاژ مدار باز و امپدانس جریان متناوب بهره می برد. شمارش کولن، وضعیت شارژ باتری را با اندازه گیری جریان تخلیه باتری و یکپارچه سازی آنها در طول زمان، تخمین می زند. روش های ترکیبی به منظور افزایش دقت و حصول اطمینان از صحت تخمین وضعیت شارژ، دو یا سه روش تخمین وضعیت شارژ را با هم ترکیب می نمایند. پژوهش حاضر ضمن معرفی روش های مختلف تخمین وضعیت شارژ، به مزایا و چالش های هر کدام از این روش ها و در نهایت به مقایسه روش ها با یکدیگر می پردازد.

Keywords:

باتری لیتیوم-یون , وضعیت شارژ , ذخیره انرژی , سیستم مدیریت باتری