Chì sò e caratteristiche di carica è scarica?

Chì sò e caratteristiche di carica è scarica?

Charge èscaricamentucaratteristiche

E batterie di lithium-ioni generalmente impieganu un metudu di carica in dui-stadi per assicurà a sicurezza, l'affidabilità è l'efficienza di carica. A prima tappa hè una corrente constante cù limitazione di tensione, è a seconda tappa hè una tensione constante cù limitazione di corrente. U limitu di tensione massima per a carica di una batteria di lithium-ion varieghja secondu u materiale di catodu. E curve di tensione di carica / scaricamentu di basa di una batteria di lithium-ioni sò mostrate in Figura 3-11. E curve in a figura utilizanu una corrente di carica / scarica di C / 3. Per e diverse batterie di lithium-ion, i principali differenze sò duie volte:

1) U valore di corrente constante ottimale per a prima tappa varieghja secondu u materiale di catodu di a bateria è u prucessu di fabricazione. In generale, una gamma attuale di 0.2C à 0.3C hè aduprata. In casu di cunsumu d'energia rapida, 1C, 2C, o ancu tassi più altu pò esse impiegati.

2) Diversi batterie di lithium -ioni presentanu differenzi significati in a durazione di a currente constante, è a proporzione di capacità chì pò esse caricata da a corrente constante à a capacità tutale varia ancu considerablemente. Da a perspettiva di l'applicazioni pratiche di veiculi elettrichi, una durata più longa di u currente custante risulta in un tempu di carica tutale più breve, chì hè più benefiziu per l'applicazioni.

A tensione di a batteria di lithium-ion hè stabile è diminuisce lentamente in i primi stadi di scaricamentu è mediu, ma cade rapidamente in i stadi successivi, cum'è mostra in u segmentu DE di a Figura 3-11. U cuntrollu efficace hè cruciale durante questa tappa per prevene a scarica eccessiva è danni irreversibili à a bateria.

Fattori chì affettanu e caratteristiche di carica

(1) Effettu dicorrente di caricanantu à e caratteristiche di carica Pigliendu una certa batteria di lithium -NCM cù una capacità nominale di 242A·h per esempiu, sottu à e cundizioni di SOC=0% è a temperatura constante di 20 gradi , diverse tassi di carica sò stati utilizati per a carica. I risultati di i paràmetri sò mostrati in a Tabella 3-1 è a curva di carica hè mostrata in a Figura 3-12.

Tabella 3-1 Paràmetri di carica per e diverse tassi di carica

① CC, Corrente Custante; CV, Tensione constante.

Cum'è mostra in a Tabella 3 -1, u tempu di corrente constante diminuisce gradualmente cù l'aumentu di a corrente di carica, è a capacità è l'energia chì ponu esse caricate sottu a currente constante diminuiscenu gradualmente. Pigliendu a capacità di carica è scaricamentu di 1/2 (ie, SOC =50%) cum'è standard, u tempu di carica necessariu diminuisce cù l'aumentu di a corrente di carica; u tempu necessariu per 0.1C hè circa 5 volte chì per 0.5C. In questa cundizione, a diffarenza attuale per a carica cuntinuata hè chjuca, cusì u tempu di carica per l'ultimi 30A·h ùn hè micca significativamente sfarente. Dunque, in u currente di carica ammissibile di a batteria, l'aumentu di a corrente di carica, ancu s'ellu si riduce a capacità è l'energia chì ponu esse caricate in corrente constante, aiuta à riduce u tempu di carica generale. In l'applicazioni pratiche di u pacchettu di batterie, a corrente di carica massima permessa di a bateria di lithium-ion pò esse usata per a carica, è dopu avè righjuntu u limitu di tensione, a carica di tensione constante pò esse realizata. Questu reduce u tempu di carica mentre assicurendu a sicurità di carica. Tuttavia, l'aumentu di a corrente di carica porta ancu à un aumentu di a perdita di energia per via di a resistenza interna di a batteria. L'energia cunsumata in a resistenza interna hè calculata secondu l'equazioni (3-4).

Induve E hè l'energia cunsumata da a resistenza interna;

r hè a resistenza interna di a bateria;

t hè a variabile di u tempu di carica;

I hè a corrente di carica;

t₁ è t₂ sò l'ora di iniziu è di fine di a carica.

Testi estensivi anu dimustratu chì a resistenza interna di e batterie di lithium -ion cambia in 0.4 mΩ durante a carica. Dunque, l'equazione (3-4) mostra chì u cunsumu d'energia dovutu à a resistenza interna di a batteria hè essenzialmente in linea lineale cù u tempu di carica, ma quadraticamente in relazione à a corrente di carica. Durante a fase di carica di corrente constante, a magnitudine di a corrente di carica hè u fattore primariu chì influenza u cunsumu d'energia di resistenza interna; una corrente di carica più alta si traduce in un cunsumu energeticu più grande. Duranti u voltage custanti, stage bassu currenti, u tempu di carica diventa u fattore primariu influenza u cunsumu energia resistenza interna; un tempu di carica più longu si traduce in un cunsumu energeticu più grande. In cunsiderà tuttu u prucessu di carica, postu chì a corrente di carica hà una relazione quadratica cù u cunsumu d'energia di resistenza interna è hè u principale fattore chì l'affetta, una corrente di carica più alta si traduce in un cunsumu d'energia di resistenza interna più grande. In l'applicazioni pratiche di a batteria, un currente di carica adattatu deve esse sceltu cunsiderendu in modu cumpletu u tempu di carica è l'efficienza.

(2) Effettu di a prufundità di scaricamentu nantu à e caratteristiche di carica Sottu una temperatura constante di 20 gradi, una prova di scaricamentu hè stata realizata nantu à una batteria di lithium - NCM cù una capacità nominale di 66.2 A·h. A bateria hè stata scaricata à un ritmu di 0.5C à diverse prufundità di scaricamentu (DOD) (10% → 100%), chì currisponde à un Statu di Carica (SOC) di 90% → 0%. I dati di tensione, corrente è capacità sò stati registrati durante u prucessu di scaricamentu. Dopu à riposu per 60 minuti, a bateria hè stata caricata à una tarifa di 0.5C (CC). Quandu a tensione di cutoff hè stata righjunta, u modu di carica hè cambiatu à tensione constante (CV). Quandu u currente era menu di 0.05C, u prucessu hè statu firmatu, è i dati di tensione, corrente è capacità sò stati registrati. I dati pertinenti sò mostrati in a Tabella 3-2. E curve di corrente di carica di a bateria di lithium-ion sottu diverse prufundità di e cundizioni di scaricamentu sò mostrate in Figura 3-13.

Tabella 3-2 Paràmetri di prova di carica à diverse profondità di scaricamentu

① Uguale -Energia caricata di capacità: Energia caricata sottu u stessu cambiamentu SOC (per esempiu, 10%). Per esempiu: se a capacità di carica à 90% DOD hè 30W·h, l'uguale -energia caricata di capacità hè 30W·h; se a capacità di carica à 80% DOD hè 50W·h, l'uguale -energia caricata di capacità hè 25W·h.

② Equal-Capacity Discharged Energy: Energia scaricata sottu u stessu cambiamentu SOC (per esempiu, 10%).

③ Tempu mediu di carica per unità di capacità / min: Tempu di carica / Capacità di carica.

Da a Tabella 3-2 è a Figura 3-13, ponu esse trascinati i seguenti cunclusioni:

1) Cù l'aumentu di a prufundità di scaricamentu, u tempu di carica aumenta, ma u tempu mediu di carica per unità di capacità diminuisce, chì significa chì l'aumentu di u tempu di carica ùn hè micca proporzionale à a prufundità di scaricamentu.

2) Cù l'aumentu di a prufundità di scaricamentu, a proporzione di u tempu di carica di corrente constante à u tempu di carica tutale aumenta, è a proporzione di a capacità di carica di corrente constante à a capacità di carica necessaria aumenta. In rialità, sti caratteristiche sò principalmente causati da dui fattori: prima, una prufundità più profonda di scaricamentu richiede un tempu più longu per carricà a bateria; siconda, una prufundità più profonda di scaricamentu currisponde à un intervallu di tensione più bassu, risultatu in menu energia chì hè caricata in a bateria in a stessa cundizione attuale è tempu di carica.

(3) Influenza di a temperatura nantu à e caratteristiche di a carica Lithium -batterie sò stati caricati sottu diverse temperature ambientali. Pigliendu una batteria di lithium - 66.2 Ah NCM cum'è un esempiu, un metudu di limitazione di corrente è tensione constante hè stata utilizata. I paràmetri di carica sò stati registrati cù u limitu di corrente di carica essendu 1,3 A è 3,3 A, cum'è mostra in a Tabella 3 -3. Sottu à a stessa corrente di scaricamentu, a tensione di a bateria hà da sperienze una forte caduta, cum'è mostra in Figura 3-13. Tuttavia, perchè a tensione ferma relativamente alta, l'energia di scaricamentu hè sempre alta. In u stadiu iniziale di scaricamentu, l'energia cunsumata da a resistenza interna di a bateria aumenta a temperatura di a bateria, rinfurzà l'attività di i materiali attivi di a bateria di lithium-ion, è aumenta a tensione di a bateria, aumentandu cusì l'energia chì pò esse liberata. In i fasi media è più tardi di scaricamentu, a tensione di a bateria diminuisce, è l'energia liberata per unità di tempu diminuisce in cunseguenza.

À a listessa temperatura è cù a listessa tensione di terminazione di scaricamentu, diverse correnti di terminazione di scaricamentu saranu differenzi in a capacità è l'energia liberata. In generale, in cundizioni di temperatura normale, u più bassu u currente, più grande a capacità è l'energia liberata. Cum'è in l'esperimentu di scaricamentu citatu sopra, 0.2C libera 3.2% più capacità è energia chì 1C.