Study And Diagnosis of Battery Charging State in Photovoltaic Energy Systems
Loading...
Files
Date
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
University of El Oued
Abstract
In recent years, global interest in renewable energy sources has significantly increased,
particularly (PV) solar energy, as an effective solution to meet the growing energy demand while
reducing the environmental impacts associated with fossil fuel consumption. Batteries are considered
one of the most important components of standalone PV systems, as they ensure energy storage during
periods of solar irradiation and provide power when generation is low or unavailable.
This study aims to analyze and diagnose the battery State of Charge (SOC) in PV energy systems
by investigating the electrical and operational characteristics of batteries during charging and
discharging processes. It also seeks to evaluate different SOC estimation methods and their effectiveness
in improving system performance and ensuring a reliable power supply.
First, a theoretical study of PV energy systems and their main components was conducted,
including solar panels, charge controllers, inverters, and energy storage systems. Subsequently, the study
focused on the different types of batteries used in PV applications, highlighting their technical
characteristics, operating principles, and the factors affecting their performance and lifespan.
The research further examines the concept of State of Charge and its importance in energy
management. Several SOC estimation and diagnostic techniques were reviewed, including voltagebased methods, Coulomb Counting, mathematical modeling approaches, and intelligent algorithms. The
advantages and limitations of each method were analyzed in terms of accuracy, complexity, and practical
implementation.
The results demonstrate that accurate monitoring of the battery State of Charge plays a crucial
role in enhancing the efficiency of PV systems. It helps prevent overcharging and deep discharging
conditions that may degrade battery performance and shorten its service life. Furthermore, modern
diagnostic techniques contribute to improving system reliability, optimizing the utilization of stored
energy, and reducing maintenance and replacement costs.
In conclusion, battery State of Charge diagnosis is a fundamental aspect of PV energy system
management. The development of accurate and efficient SOC estimation methods directly contributes
to improving system energy performance, extending battery lifetime, and enhancing the sustainability
and reliability of renewable energy systems in both residential and industrial applications.
Photovoltaic (PV) Systems
تزايد الاهتمام العالمي في السنوات الأخيرة باستخدام مصادر الطاقة المتجددة، وعلى رأسها الطاقة الشمسية
الكهروضوئية، باعتبارها حلاً فعالاً لمواجهة الطلب المتزايد على الطاقة وتقليل التأثيرات البيئية الناجمة عن استخدام الوقود
الأحفوري. وتعد البطاريات من أهم مكونات الأنظمة الكهروضوئية المستقلة، حيث تضمن تخزين الطاقة المنتجة خلال فترات
الإشعاع الشمسي واستغلالها عند انخفاض أو انعدام الإنتاج.
تهدف هذه الدراسة إلى تحليل وتشخيص حالة شحن البطاريات ) (State of Charge - SOCفي أنظمة الطاقة
الشمسية الكهروضوئية، وذلك من خلال دراسة الخصائص الكهربائية والتشغيلية للبطاريات أثناء مراحل الشحن والتفريغ.
كما تسعى إلى تقييم الطرق المختلفة المستخدمة في تقدير حالة الشحن ومدى فعاليتها في تحسين أداء النظام وضمان استمرارية
التغذية الكهربائية.
في البداية، تم تقديم دراسة نظرية حول الطاقة الشمسية الكهروضوئية ومكوناتها الأساسية، بما في ذلك الألواح
الشمسية، منظمات الشحن، العواكس، وأنظمة التخزين. بعد ذلك تم التطرق إلى أنواع البطاريات المستخدمة في التطبيقات
الكهروضوئية، مع التركيز على خصائصها التقنية وآليات عملها والعوامل المؤثرة في أدائها وعمرها الافتراضي.
كما تناولت الدراسة مفهوم حالة الشحن وأهميته في إدارة الطاقة، حيث تم استعراض أبرز طرق التقدير والتشخيص
المعتمدة، مثل طريقة قياس الجهد، وطريقة عدّ الأمبير-ساعة) ، (Coulomb Countingوالطرق المعتمدة على النماذج
الرياضية والخوارزميات الذكية. وقد تم تحليل مزايا وعيوب كل طريقة من حيث الدقة والتعقيد وإمكانية التطبيق العملي.
وأظهرت نتائج الدراسة أن المراقبة الدقيقة لحالة شحن البطارية تلعب دوراً أساسياً في تحسين كفاءة النظام
الكهروضوئي، إذ تسمح بتجنب حالات الشحن الزائد والتفريغ العميق التي تؤدي إلى تدهور أداء البطارية وتقليص عمرها
التشغيلي. كما تبين أن استخدام تقنيات التشخيص الحديثة يساهم في رفع موثوقية النظام وتحسين استغلال الطاقة المخزنة
وتقليل تكاليف الصيانة والاستبدال.
وتخلص هذه الدراسة إلى أن تشخيص حالة شحن البطاريات يمثل عنصراً أساسياً في إدارة أنظمة الطاقة الشمسية
الكهروضوئية، وأن تطوير أساليب دقيقة وفعالة لتقدير حالة الشحن يساهم بشكل مباشر في تحسين الأداء الطاقوي للنظام،
وزيادة العمر الافتراضي للبطاريات، وتعزيز استدامة أنظمة الطاقة المتجددة في مختلف التطبيقات المنزلية والصناعية
Description
Master's thesis in electromechanics.2026
Keywords
Solar Energy • Battery State of Charge (SOC) • Battery Diagnostics • State of Charge Estimation • Energy Storage Systems • Battery Management System (BMS), أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية ()PV •الطاقة الشمسية •حالة شحن البطارية ()SOC •تشخيص البطاريات •تقدير حالة شحن البطارية •أنظمة تخزين الطاقة •نظام إدارة البطارية (B
Citation
AHMOUDA Ahmed, NAROURA Hocine, GHANIA Aissa.Study And Diagnosis of Battery Charging State in Photovoltaic Energy Systems.2master. Speciality of Electromechanics.2026.faculty of technology .University of Echahid Hama Lakhdar - El Oued.