Naon ciri muatan sareng ngaleupaskeun?

Naon ciri muatan sareng ngaleupaskeun?

Batré ion litium-biasana ngagunakeun métode ngecas dua{1}}tahap pikeun mastikeun kasalametan, reliabilitas, sareng efisiensi ngecas. Tahap kahiji nyaéta arus konstan kalawan wates tegangan, sarta tahap kadua tegangan konstan kalawan watesan arus. Wates tegangan maksimum pikeun ngeusi batre litium-ion béda-béda gumantung kana bahan katoda. Kurva voltase muatan/discharge dasar batre litium-ditémbongkeun dina Gambar 3-11. Kurva dina gambar ngagunakeun arus muatan/discharge C/3. Pikeun batré litium-ion béda, béda utama aya dua kali:

Figure 3-11 Basic charging and discharging voltage curve of lithium-ion battery

1) Nilai ayeuna konstan optimal pikeun tahap kahiji beda-beda gumantung kana bahan katoda batré jeung prosés manufaktur. Sacara umum, rentang ayeuna tina 0.2C nepi ka 0.3C dipaké. Dina kasus konsumsi kakuatan gancang, 1C, 2C, atawa ongkos malah leuwih luhur bisa padamelan.

2) Batré litium-ion béda némbongkeun béda anu signifikan dina lilana arus konstan, sarta proporsi kapasitas anu bisa dieusi ku arus konstan ka kapasitas total ogé béda-béda. Tina sudut pandang aplikasi kendaraan listrik praktis, durasi arus konstan anu langkung panjang nyababkeun total waktos ngecas langkung pondok, anu langkung mangpaat pikeun aplikasi.

Tegangan batré litium-ion stabil sarta turun lalaunan dina tahap awal jeung tengah kaluaran muatan, tapi turun gancang dina tahap engké, sakumaha ditémbongkeun dina bagean DE Gambar 3-11. Kontrol anu épéktip penting dina tahap ieu pikeun nyegah over-discharge sareng karusakan anu teu tiasa dibalikkeun kana batré.

(1) Pangaruhngecas ayeunadina ciri ngecas Nyandak batré litium-ion NCM tangtu kalawan kapasitas dipeunteun 242A·h sabagé conto, dina kaayaan SOC=0% jeung suhu konstan 20 derajat , ongkos ngecas béda dipaké pikeun ngecas. Hasil parameter ditémbongkeun dina Table 3-1 jeung kurva ngecas ditémbongkeun dina Gambar 3-12.

Ayeuna/A(Rate)	CC-CV①Total Waktu	Konstan CurrentTime/s	Total Kapasitas muatan / A · h	Total ChargedEnergi/W·h	Kapasitas Dicas Arus Konstan/A·h	Tegangan Konstan Énergi Dicas/W·h	170A·hWaktu/s	170A·hAyeuna/A
4.84/(0.02C)	182220	182220	245.74	942.54	245.74	942.54	127400	4.85
12.1/(0.05C)	72318.5	72318.5	243.70	935.37	243.70	935.37	50400	12.11
24.2/(0.1C)	36206.8	35800	243.20	935.77	241.03	926.69	25200	24.24
48.4/(0.2C)	18317.5	17560	241.08	933.32	236.32	912.16	12600	48.44
80.7/(0.33C)	11443.6	10490	243.50	946.27	235.29	910.08	7590	80.76
121/(0.5C)	7936.6	6900	243.92	952.95	232.09	900.85	5110	121.09

① CC, Arus Konstan; CV, Tegangan Konstan.

Figure 3-12 Lithium-ion battery charging curves at different C-rates

Sapertos anu dipidangkeun dina Tabél 3-1, waktos arus konstan laun-laun turun kalayan ningkatna arus ngecas, sareng kapasitas sareng énergi anu tiasa dieusi dina arus konstan ogé laun-laun turun. Nyandak kapasitas ngecas sareng ngecas 1/2 (nyaéta, SOC=50%) salaku standar, waktos ngecas anu dibutuhkeun ngirangan kalayan ningkatna arus ngecas; waktos diperlukeun pikeun 0.1C nyaeta ngeunaan 5 kali 0.5C. Dina kaayaan ieu, bédana ayeuna keur ngecas terus leutik, jadi waktu ngecas pikeun 30A·h panungtungan teu béda sacara signifikan. Ku alatan éta, dina arus ngecas allowable batré, ngaronjatna arus ngecas, sanajan ngurangan kapasitas jeung énergi nu bisa dicas dina arus konstan, mantuan pikeun ngurangan waktu ngecas sakabéh. Dina aplikasi pak batré praktis, arus ngecas maksimum allowable tina batré litium-ion bisa dipaké pikeun ngecas, sarta sanggeus ngahontal wates tegangan, ngecas tegangan konstan bisa dipigawé. Ieu ngirangan waktos ngecas bari mastikeun kasalametan ngecas. Sanajan kitu, ngaronjatna arus ngecas ogé bakal ngakibatkeun kanaékan leungitna énergi alatan résistansi internal batré urang. Énergi anu dikonsumsi dina résistansi internal diitung dumasar kana persamaan (3-4).

Factors affecting charging characteristics

Dimana E nyaéta énergi anu dikonsumsi ku résistansi internal;

r nyaéta résistansi internal batré;

t nyaéta variabel waktos ngecas;

Kuring nyaéta arus ngecas;

t₁ sareng t₂ mangrupikeun waktos mimiti sareng tungtung ngecas.

Pangujian éksténsif nunjukkeun yén résistansi internal batré{0}} litium robih dina 0,4 mΩ salami ngecas. Ku alatan éta, persamaan (3-4) nunjukeun yen konsumsi énergi alatan résistansi internal batré dasarna linier patali jeung waktu ngecas, tapi quadratically patali jeung arus ngecas. Salila tahap ngecas arus konstan, gedena arus ngecas mangrupakeun faktor primér influencing konsumsi énergi lalawanan internal; arus ngecas nu leuwih luhur ngakibatkeun konsumsi énergi nu leuwih gede. Salila tegangan konstan, tahap ayeuna low, waktos ngecas janten faktor primér influencing konsumsi énergi lalawanan internal; waktos ngecas leuwih panjang ngakibatkeun konsumsi énergi gede. Mertimbangkeun sakabéh prosés ngecas, saprak arus ngecas boga hubungan kuadrat jeung konsumsi énergi lalawanan internal tur mangrupakeun faktor utama mangaruhan eta, arus ngecas luhur ngakibatkeun konsumsi énergi lalawanan internal gede. Dina aplikasi batré praktis, arus ngecas cocog kudu dipilih ku comprehensively tempo duanana waktos ngecas jeung efisiensi.

(2) Pangaruh Jerona Discharge dina Karakteristik Ngecas Dina suhu konstan 20 darajat, tés ngurangan dilaksanakeun dina batré ion litium - NCM kalayan kapasitas dipeunteun 66,2 A·h. Batré discharged dina laju 0,5C ka jerona anu béda-béda (DOD) (10% → 100%), pakait sareng State of Charge (SOC) 90% → 0%. Data tegangan, arus, sareng kapasitas kacatet salami prosés ngaleupaskeun. Saatos istirahat 60 menit, batréna dicas dina laju 0,5C (CC). Nalika tegangan cutoff ieu ngahontal, mode ngecas ieu switched ka tegangan konstan (CV). Nalika arus kirang ti 0.05C, prosésna dieureunkeun, sareng data tegangan, arus, sareng kapasitas kacatet. Data relevan dipidangkeun dina Tabél 3-2. Kurva ayeuna ngecas batré litium-ion dina kaayaan anu béda-béda kaayaan discharge dipidangkeun dina Gambar 3-13.

SOC	DOD	Ngaluarkeun	muatan	Sarua-Energi Dieusian Kapasitas①/W·h	Sarua-Energi Dileupaskeun②/W·h	Waktos ngecas / mnt	Arus Konstan / mnt	Kapasitas Dicas Arus Konstan/A·h	Rata-rata Kapasitas Unit Timeper ngecas③/min
		Kapasitas/A·h	Énergi/W·h	Kapasitas/A·h	Énergi/W·h
80.00	20.00	13.35	54.03	13.48	55.88	27.94	27.02	41.13	33.50	12.32	3.05
70.00	30.00	20.02	80.16	19.99	82.08	27.36	26.72	59.23	50.83	18.69	2.96
60.00	40.00	26.69	105.62	26.61	108.19	27.05	26.41	77.72	68.50	25.19	2.92
50.00	50.00	33.36	130.42	33.27	133.61	26.72	26.08	96.02	86.67	31.87	2.89
40.00	60.00	40.04	154.61	39.95	158.50	26.42	25.77	114.18	104.83	38.55	2.86
30.00	70.00	46.71	178.38	46.61	182.97	26.14	25.48	132.28	123.00	45.22	2.84
20.00	80.00	53.38	201.73	53.26	207.07	25.88	25.22	150.40	141.00	51.84	2.82
10.00	90.00	60.05	224.45	59.92	230.62	25.62	24.94	168.47	159.17	58.52	2.81

① Sarua-Énergi Kapasitas: Énergi dieusi dina parobahan SOC anu sarua (contona, 10%). Contona: lamun kapasitas ngecas dina 90% DOD nyaeta 30W·h, sarua -kapasitas énergi muatan 30W·h; lamun kapasitas ngecas dina 80% DOD nyaeta 50W·h, sarua -kapasitas muatan énergi nyaéta 25W·h.

② Sarua-Energi Kaluaran Kapasitas: Énergi dikaluarkeun dina parobahan SOC anu sarua (contona, 10%).

③ Rata-rata Waktos Ngecas per Unit Kapasitas / mnt: Waktos Ngecas / Kapasitas Ngecas.

Figure 3-13 Charging curves of lithium-ion batteries under different depths of discharge conditions

Tina Tabél 3-2 jeung Gambar 3-13, bisa dicindekkeun ieu di handap:

1) Kalawan ngaronjatna jero ngurangan, waktos ngecas naek, tapi rata-rata waktu ngecas per kapasitas Unit nurun, hartina kanaékan waktu ngecas teu sabanding jeung jero ngurangan.

2) Kalawan ngaronjatna jero ngurangan, proporsi waktos ngecas arus konstan kana total waktos ngecas naek, sarta proporsi kapasitas ngecas arus konstan kana ngaronjat kapasitas ngecas diperlukeun. Dina kanyataanana, ciri ieu utamana disababkeun ku dua faktor: kahiji, a jero deeper of ngurangan merlukeun waktu leuwih lila pikeun ngeusi batre pinuh; kadua, a jero deeper of ngurangan pakait jeung rentang tegangan handap, hasilna kirang énérgi keur muatan kana batré dina kaayaan ayeuna jeung ngecas waktos sami.

(3) Pangaruh Suhu kana Karakteristik Ngecas Batré litium-dieusian dina suhu lingkungan anu béda. Nyandak batré litium- 66,2 A·h NCM litium{4}}sabagé conto, dipaké métode ngawatesan arus jeung tegangan konstan. Parameter ngecas kacatet kalayan wates ayeuna ngecas nyaéta 1,3 A sareng 3,3 A, sapertos dipidangkeun dina Tabél 3-3. Dina arus ngurangan sarua, tegangan batré bakal ngalaman serelek seukeut, ditémbongkeun saperti dina Gambar 3-13. Sanajan kitu, ku sabab tegangan tetep kawilang luhur, énergi ngurangan masih tinggi. Dina tahap awal ngurangan, énérgi anu dikonsumsi ku résistansi internal batré ningkatkeun suhu batré, ningkatkeun kagiatan bahan aktif batré litium-ion, sareng ningkatkeun tegangan batré, sahingga ningkatkeun énergi anu tiasa dileupaskeun. Dina tahap tengah jeung saterusna tina ngurangan, tegangan batré nurun, sarta énergi dileupaskeun per unit waktu nurun sasuai.

Dina suhu anu sami sareng tegangan terminasi anu sami, arus terminasi anu béda bakal nyababkeun bédana kapasitas sareng énergi anu dileupaskeun. Sacara umum, dina kaayaan suhu normal, handap arus, nu gede kapasitas jeung énergi dileupaskeun. Saperti dina percobaan ngurangan disebutkeun di luhur, 0.2C ngaleupaskeun 3.2% leuwih kapasitas jeung énergi ti 1C.

Figure 3-15 Discharge energy-discharge capacity curves at different temperatures