Stato di carica di una batteria

Lo stato di carica (SOC) è una misura relativa della quantità di energia immagazzinata in una batteria, definita come il rapporto tra la quantità di carica estraibile dalla cella in un determinato momento e la capacità totale. Effettuare una stima accurata dello stato di carica è importante poiché i sistemi di gestione della batteria (BMS) utilizzano tale stima per informare l’utente dell’utilizzo previsto fino alla successiva ricarica, mantenere la batteria all’interno della finestra operativa sicura, implementare strategie di controllo e migliorare infine la durata della batteria stessa.

Gli approcci tradizionali alla stima dello stato di carica, come la misurazione della tensione a circuito aperto (OCV) e l’integrazione della corrente (conteggio dei coulomb), possono essere ragionevolmente precisi se la chimica delle celle presenta una variazione OCV significativa nell’intervallo SOC, purché la misurazione della corrente sia accurata. Tuttavia, risulta problematico stimare lo stato di carica se la chimica della batteria presenta una firma di scarica OCV-SOC piatta, come il litio ferro fosfato (LFP). Il filtraggio di Kalman è un approccio alternativo promettente che consente di superare questi ostacoli mediante uno sforzo computazionale leggermente più elevato. Tali osservatori includono tipicamente un modello di batteria non lineare, che utilizza la corrente e la tensione misurate dalla cella come input insieme a un algoritmo ricorsivo che calcola gli stati interni del sistema, incluso lo stato di carica.

Con Simulink^®, è possibile:

• Utilizzare tecniche di stima integrate come i filtri di Kalman e i filtri di Kalman estesi
• Utilizzare esempi di riferimento per progettare i propri osservatori sullo stato di carica
• Creare modelli di batterie accurati per verificare le prestazioni dell’algoritmo dello stato di carica nella simulazione
• Utilizzare lo stato di carica stimato per sviluppare algoritmi BMS (ad es. per controllare il profilo di carica e monitorare gli squilibri)