Apa karakteristik ngisi lan discharge?

Apa karakteristik ngisi lan discharge?

Baterei Lithium-biasane nggunakake rong{1}}metode pangisi daya kanggo njamin safety, linuwih, lan efisiensi pangisi daya. Tahap pertama yaiku arus konstan kanthi watesan voltase, lan tahap kapindho yaiku tegangan konstan kanthi watesan arus. Watesan voltase maksimum kanggo ngisi baterei lithium-ion beda-beda gumantung saka materi katoda. Kurva voltase pangisi daya/discharge dhasar saka baterei lithium-ion kapacak ing Gambar 3-11. Kurva ing gambar nggunakake arus pangisian daya / discharge C/3. Kanggo baterei lithium-ion sing beda-beda, beda utama ana loro:

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

1) Nilai saiki pancet optimal kanggo tataran pisanan beda-beda gumantung saka bahan cathode baterei lan proses manufaktur. Umumé, sawetara saiki saka 0.2C kanggo 0.3C digunakake. Ing kasus konsumsi daya kanthi cepet, 1C, 2C, utawa tarif sing luwih dhuwur bisa digunakake.

2) Baterei lithium-ion sing beda-beda nuduhake beda sing signifikan ing durasi saiki konstan, lan proporsi kapasitas sing bisa diisi arus konstan menyang kapasitas total uga beda-beda. Saka perspektif aplikasi kendharaan listrik praktis, durasi saiki sing luwih dawa nyebabake wektu pangisian daya luwih cendhek, sing luwih migunani kanggo aplikasi.

Tegangan baterei lithium-ion stabil lan mudhun alon-alon ing tahap wiwitan lan tengah, nanging mudhun kanthi cepet ing tahap pungkasan, kaya sing dituduhake ing bagean DE saka Gambar 3-11. Kontrol sing efektif penting banget sajrone tahap iki kanggo nyegah over-discharge lan karusakan sing ora bisa dibaleni maneh.

(1) Efek sakangisi daya saikibabagan karakteristik pangisian daya Njupuk baterei ion lithium- NCM tartamtu kanthi kapasitas dirating 242A·h minangka conto, miturut kondisi SOC=0% lan suhu konstan 20 derajat, tingkat pangisian daya sing beda digunakake kanggo ngisi daya. Asil paramèter ditampilake ing Tabel 3-1 lan kurva pangisian daya ditampilake ing Figure 3-12.

Saiki/A(Rate)	CC-CV①Total Wektu	Konstan Saiki Wektu / s	Total Kapasitas Beban/A·h	Total Energi Dibebani/W·h	Kapasitas Ngisi Arus Konstan/A·h	Tegangan Konstan Energi Diisi / W·h	170Ah Wektu / s	170A·hSaiki/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

Kaya sing dituduhake ing Tabel 3-1, wektu saiki tetep saya suda kanthi nambah arus pangisi daya, lan kapasitas lan energi sing bisa diisi ing arus konstan uga saya suda. Nganggo kapasitas ngisi daya lan mbuwang 1/2 (yaiku, SOC=50%) minangka standar, wektu pangisi daya sing dibutuhake suda kanthi nambah arus pangisi daya; wektu sing dibutuhake kanggo 0,1C kira-kira 5 kaping kanggo 0,5C. Ing kondisi iki, prabédan saiki kanggo terus ngisi daya cilik, supaya wektu daya kanggo 30A·h pungkasan ora beda Ngartekno. Mulane, ing daya saiki daya allowable baterei, nambah saiki daya, sanajan ngurangi kapasitas lan energi sing bisa kebak ing saiki pancet, mbantu kanggo ngurangi wektu daya sakabèhé. Ing aplikasi paket baterei praktis, arus pangisian daya maksimum sing diidinake saka baterei lithium-ion bisa digunakake kanggo ngisi daya, lan sawise tekan watesan voltase, ngisi voltase konstan bisa ditindakake. Iki nyuda wektu ngisi daya nalika njamin keamanan pangisi daya. Nanging, nambah arus pangisi daya uga bakal nyebabake mundhut energi amarga resistensi internal baterei. Energi sing dikonsumsi ing resistensi internal diitung miturut persamaan (3-4).

Factors affecting charging characteristics

Ngendi E yaiku energi sing dikonsumsi dening resistensi internal;

r punika resistance internal baterei;

t yaiku variabel wektu ngisi daya;

Aku saiki ngisi daya;

t₁ lan t₂ minangka wektu wiwitan lan pungkasan pangisi daya.

Pengujian ekstensif wis nuduhake manawa resistensi internal baterei lithium{0}}ion ganti sajrone 0,4 mΩ sajrone ngisi daya. Mula, persamaan (3-4) nuduhake yen konsumsi energi amarga resistensi internal baterei ana hubungane kanthi linear karo wektu ngisi daya, nanging sacara kuadrat ana hubungane karo arus pangisi daya. Sajrone tataran pangisi daya saiki konstan, gedhene arus pangisi daya minangka faktor utama sing mengaruhi konsumsi energi resistensi internal; arus pangisi daya sing luwih dhuwur nyebabake konsumsi energi sing luwih gedhe. Sajrone voltase pancet, tataran saiki kurang, wektu daya dadi faktor utami mengaruhi konsumsi energi resistance internal; wektu ngisi daya maneh nyebabake konsumsi energi luwih gedhe. Ngelingi kabeh proses pangisian daya, amarga arus pangisi daya duwe hubungan kuadrat karo konsumsi energi resistensi internal lan minangka faktor utama sing mengaruhi, arus pangisi daya sing luwih dhuwur nyebabake konsumsi energi resistensi internal sing luwih gedhe. Ing aplikasi baterei sing praktis, arus pangisi daya sing cocog kudu dipilih kanthi nimbang kanthi lengkap babagan wektu lan efisiensi.

(2) Pengaruh Kedalaman Discharge ing Karakteristik Pangisian Daya Ing suhu konstan 20 derajat, uji discharge ditindakake ing baterei lithium -ion NCM kanthi kapasitas 66,2 A·h. Baterei dibuwang ing tingkat 0,5C nganti beda-beda depth of discharge (DOD) (10% → 100%), cocog karo State of Charge (SOC) 90% → 0%. Data voltase, saiki, lan kapasitas direkam sajrone proses discharge. Sawise ngaso nganti 60 menit, baterei diisi daya ing tingkat 0,5C (CC). Nalika voltase cutoff wis tekan, mode pangisian daya diuripake menyang tegangan konstan (CV). Nalika arus kurang saka 0.05C, proses kasebut mandheg, lan data voltase, arus, lan kapasitas direkam. Data sing cocog ditampilake ing Tabel 3-2. Kurva saiki ngisi daya baterei lithium-ion ing ambane beda kondisi discharge ditampilake ing Figure 3-13.

SOC	DOD	Discharge	Ngisi daya	Setara-Energi Isi Daya①/W·h	Setara -Kapasitas Energi sing Dibuwang②/W·h	Ngisi daya Wektu / min	Wektu Saiki Konstan / min	Kapasitas Ngisi Arus Konstan/A·h	Kapasitas Unit Wektu Pengisian Rata-rata③/min
		Kapasitas / Ah	Energi/W·h	Kapasitas / Ah	Energi/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 Setara-Energi Kapasitas: Energi sing diisi miturut owah-owahan SOC sing padha (contone, 10%). Contone: yen kapasitas pangisian daya ing 90% DOD yaiku 30W·h,-kapasitas sing padha yaiku 30W·h; yen kapasitas pangisian daya ing 80% DOD yaiku 50W·h, padha{11}}kapasitas energi sing diisi yaiku 25W·h.

② Setara-Kapasitas Energi sing Dibuwang: Energi sing dibuwang miturut owah-owahan SOC sing padha (contone, 10%).

③ Wektu Ngisi Daya Rata-rata saben Kapasitas Unit / mnt: Wektu Ngisi Daya / Kapasitas Ngisi Daya.

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

Saka Tabel 3-2 lan Gambar 3-13, bisa dijupuk simpulan ing ngisor iki:

1) Kanthi nambah ambane saka discharge, wektu daya mundhak, nanging wektu daya rata-rata saben kapasitas unit sudo, tegese Tambah ing wektu daya ora sebanding karo ambane discharge.

2) Kanthi nambah ambane saka discharge, proporsi wektu daya saiki pancet kanggo total wektu daya mundhak, lan proporsi kapasitas daya saiki pancet kanggo kapasitas daya dibutuhake mundhak. Ing kasunyatan, karakteristik kasebut utamane disebabake dening rong faktor: pisanan, kedalaman discharge sing luwih jero mbutuhake wektu sing luwih suwe kanggo ngisi baterei kanthi lengkap; kaloro, ambane luwih jero saka discharge cocog karo sawetara voltase ngisor, asil ing kurang energi sing kebak menyang baterei ing padha saiki lan ngisi kahanan wektu.

(3) Pengaruh Suhu ing Karakteristik Pangisian Daya Baterei Lithium-diisi daya ing suhu sekitar sing beda. Migunani baterei ion lithium- 66,2 A·h NCM, cara mbatesi arus lan voltase konstan digunakake. Parameter pangisian daya dicathet kanthi watesan saiki ngisi daya yaiku 1,3 A lan 3,3 A, kaya sing dituduhake ing Tabel 3-3. Ing saiki discharge padha, voltase baterei bakal nemu gulung cetha, minangka ditampilake ing Figure 3-13. Nanging, amarga voltase tetep relatif dhuwur, energi discharge isih dhuwur. Ing tahap wiwitan discharge, energi sing dikonsumsi dening resistensi internal baterei nambah suhu baterei, ningkatake aktivitas bahan aktif baterei lithium-ion, lan ningkatake voltase baterei, saengga nambah energi sing bisa dibebasake. Ing tataran tengah lan pungkasan saka discharge, voltase baterei suda, lan energi sing dirilis saben unit wektu suda.

Ing suhu sing padha lan kanthi voltase terminasi discharge sing padha, arus terminasi discharge sing beda bakal nyebabake beda ing kapasitas lan energi sing dibebasake. Umumé, ing kondisi suhu normal, sing luwih murah saiki, sing luwih gedhe kapasitas lan energi dirilis. Kaya ing eksperimen discharge kasebut ing ndhuwur, 0.2C ngeculake kapasitas lan energi 3.2% luwih akeh tinimbang 1C.

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