• Home
  • >
  • Hoe goed is de State-of-Charge en State-of-Health bepaling van een BMS?

Weet u hoe lang u nog met uw apparaat doorkunt voordat de batterij leeg is?

Restlading en 100% Capaciteit


Hoe goed bepaalt uw BMS de huidige capaciteit?

Gebruikers van apparaten met accus vinden het zeer belangrijk om een goede aanduiding te hebben over hoelang de de batterij in hun apparaat nog meegaat.
Zonder een goede capaciteitsbepaling kan het apparaat stilvallen en moet de batterij eerst weer opgeladen worden.

Bij voertuigen kan dat het verschil maken tussen thuiskomen of niet. Of bij een laadpunt komen, of niet.

Hoe goed is de State-of-Charge en State-of-Health bepaling van een BMS? | Engineering Spirit BV
Zie ook de whitepaper: Lithium accu’s en hun BMS

Naukeurigheid

Er zijn veel faktoren die de restlading van een accu beïnvloeden. De meeste accus doen het slecht bij lage temperaturen (zeker onder het vriespunt). Dan neemt de capacteit drastisch af. Maar ook het gebruik van een accu zorgt voor afname van de 100% capaciteit. Daarnaast kan er een slechte of beschadigde cel in gebruik zijn, waarvan de capaciteit snel afneemt.

Fabrikanten zijn dan ook terughouden met het gebruik van State-of-Charge (SoC) aanduiding op hun accus en producten. Wat een klant niet weet kan niet tot klachten leiden.
Gebruikers daarentegen vinden een goede SoC aanduiding extreem belangrijk. Voor hun scheelt het werktijd van hun gereedsschap. Ze gaan er (meestal ten onterechte) van uit dat dit getal op ‘magische wijze’ correct is.

Accu leveranciers branden hun vingers hier liever ook niet aan en laten soms zelfs hun klanten kiezen welk BMS ze willen, zodat ze niet aangsproken kan worden op de kwaliteit of wanneer de SoC waarde onbetrouwbaar is. Maar wie zou nu over de meeste kennis over het BMS en de SoC bepaling moeten beschikken? De accu leverancier of zijn klant?

Een klant van een autonome robot voor magazijnen gebruikte een Lithium accu van een grote duitse accufabriek.
Veel apparaten konden na een aantal maanden steeds korter rijden, en moesten steeds vaker opgeladen. Bij inspectie bleek dat het BMS dacht dat de batterij leeg was, terwijl deze in werkelijkheid nog 50% vol was.
Ook het omgekeerde kwam voor, het BMS dacht dat er nog genoeg lading was, maar het apparaat stond stil en blokkerde daarmee de doorgang voor anderen.
Het magazijnwerk stagneerde daardoor volledig.

Zelf leren

De de SoC (State-of-Charge) geeft een percentage van de lading ten opzichte van de 100% lading. Maar om te weten hoe ver je nog kunt komen is een absoluut getal van de beschikbare lading nodig. Dat kan in Ah (Ampére-uur) of Wh (Watt-uur) uitgedrukt zijn. Dan moet het BMS naast de SoC ook de 100% capaciteit weten, én bij veroudering aanpassen.

De Magie

Het BMS kan de restlading op verschillende manieren bepalen.

  • Op basis van stroom over tijd integratie
    Door bij te houden hoeveel stroom de accu in of uit gaat het Ampére-uur getal van het gemeten.
  • Op basis van spanning.
    Hierbij wordt de spanning gebruikt om de restlading (State-of-Charge) in een tabel op te zoeken.
  • Op basis van een combinatie van spanning en stroom.
    Met een combinatie kunnen de voordelen van de voorgaande methodes gebruikt worden om de nadelen van de andere methode te compenseren.

Stroommeting

De meest gebruikte methode om de SoC te bepalen is door de stroom te meten en de hoeveelheid stroom over tijd te integreren. Omdat het eigenlijk over lading gaat, en de eenheid van lading ‘Coulomb’ is, heet deze methode Coulomb-counting. Een probleem bij deze methode is dat veranderingen die niet in de stroommeting te zien zijn (zelfontlading, veroudering) niet worden meegerekend, zodat de SoC steeds meer gaat afwijken van de werkelijke restlading.
Daarom wordt de SoC onder bepaalde voorwaarden bijgesteld, bv. na het (vol-)laden. Wanneer aan die voorwaarde(n) in de toepassing nooit voldaan wordt ontstaan de afwijkingen nog steeds.

Spanningsmeting

Bij de spannings-SoC methode wordt de spanning van de batterij gemeten en wordt de SoC waarde in een tabel opgezocht. De tabel moet per celtype bepaald, omdat verschillen in cellen tot afwijkingen leidt. Met een goede tabel wordt steeds de juiste relatieve restlading weergegeven, ook bij zelfontlading en veroudering. Maar wel relatief, als percentage van 100%, terwijl de gebruiker de absolute restwaarde nodig heeft.

Deze relative waarde is alleen correct als de batterij in rust is. Een belastingsstroom zal de spanning immers laten inzakken waardoor een foute aanduiding ontstaat.

Stroom-spannings combinatie

Het ligt daarom voor de hand, de Coulomb-counting met de spanning-SoC methode te combineren zodat zelfontlading, veroudering of mindere cellen, geen invloed meer hebben én de absolute restlading bekend én nauwkeurig is.
Het algoritme berekent zowel de SoC en SoH (State of Health), zodat ook te zien is wanneer een batterij aan vervanging toe is.

Fusion algoritme voor State of Charge

De BMSsen van Engineering Spirit (en haar handelsmerk Axtrel.com ) zijn daarom voorzien van een uniek algoritme dat de stroom- en spanningsmeting per cell verwerkt tot een SoC en de absolute restcapaciteit.
Voor een optimaal resultaat worden de spannings-SoC tabel en het cel-model bij verschillende temperaturen bepaald. Wanneer voor een toepassing, de SoC minder nauwkeurig hoeft te zijn, werken we met standaard waarden.


Wilt u weten hoe ú de beste accu voor uw toepassing realiseert?
Met een telefonisch gesprek met onze technoloog weet u het snel.

Functies van een goed BMS

  • Beveiligingen tegen schade en brand
  • Weergave van de resterende capaciteit
  • Balanceren van cellen
  • Betrouwbare communicatie
Whitepaper
Lithium accu’s en hun BMS
Wat en waarom van het BMS en Lithium (Li-Ion) accu. En is een Battery Management Systeem nodig?
De achtergronden en voordelen.
Person
Vraag de whitepaper aan
⇛   Lithium accu, resterende lading

Hoe kunnen wij ú helpen?

In een gesprek kunt u al flink verder komen. Wij gaan specifiek in op de vragen en problemen die u graag opgelost ziet.

We bespreken uw toekomst- en productstrategie. Om u direct verder te helpen, geven we direct een aantal oplossingsrichtingen aan.