By hoppt
Când bateria litiu-ion se descarcă, tensiunea sa de lucru se schimbă mereu în mod constant odată cu continuarea timpului. Tensiunea de lucru a bateriei este folosită ca ordonată, timp de descărcare sau capacitate sau stare de încărcare (SOC) sau adâncimea de descărcare (DOD) ca abscisă, iar curba trasată se numește curbă de descărcare. Pentru a înțelege curba caracteristică de descărcare a unei baterii, trebuie mai întâi să înțelegem tensiunea bateriei în principiu.
Pentru ca reacția electrodului să formeze bateria trebuie să îndeplinească următoarele condiții: procesul de pierdere a electronului în reacția chimică (adică procesul de oxidare) și procesul de obținere a electronului (adică procesul de reacție de reducere) trebuie separate în două zone diferite, care este diferit de reacția redox generală; reacția redox a substanței active a doi electrozi trebuie transmisă prin circuitul extern, care este diferit de reacția microbateriei în procesul de coroziune a metalului. Tensiunea bateriei este diferența de potențial dintre electrodul pozitiv și electrodul negativ. Parametrii cheie specifici includ tensiunea în circuit deschis, tensiunea de lucru, tensiunea de întrerupere de încărcare și descărcare etc.
Potențialul electrodului se referă la imersarea unui material solid în soluția de electrolit, arătând efectul electric, adică diferența de potențial dintre suprafața metalului și soluție. Această diferență de potențial se numește potențialul metalului din soluție sau potențialul electrodului. Pe scurt, potențialul electrodului este o tendință ca un ion sau un atom de a obține un electron.
Prin urmare, pentru un anumit electrod pozitiv sau material de electrod negativ, atunci când este plasat într-un electrolit cu o sare de litiu, potențialul său de electrod este exprimat astfel:
Unde φ c este potențialul electrod al acestei substanțe. Potențialul standard al electrodului de hidrogen a fost setat la 0.0 V.
Forța electromotoare a bateriei este valoarea teoretică calculată în funcție de reacția bateriei folosind metoda termodinamică, adică diferența dintre potențialul electrodului de echilibru al bateriei și electrozii pozitivi și negativi la întreruperea circuitului este valoarea maximă. ca bateria poate da tensiunea. De fapt, electrozii pozitivi și negativi nu sunt neapărat în starea de echilibru termodinamic în electrolit, adică potențialul electrodului stabilit de electrozii pozitivi și negativi ai bateriei în soluția de electrolit nu este de obicei potențialul electrodului de echilibru, deci tensiunea în circuit deschis a bateriei este în general mai mică decât forța sa electromotoare. Pentru reacția electrodului:
Având în vedere starea nestandard a componentei reactante și activitatea (sau concentrația) componentei active în timp, tensiunea reală în circuit deschis a celulei este modificată de ecuația energiei:
Unde R este constanta gazului, T este temperatura de reacție și a este activitatea sau concentrația componentei. Tensiunea în circuit deschis a bateriei depinde de proprietățile materialului electrodului pozitiv și negativ, de electrolit și de condițiile de temperatură și este independentă de geometria și dimensiunea bateriei. Pregătirea materialului electrodului cu ioni de litiu în stâlp și foaia metalică cu litiu asamblată în jumătate de baterie buton, poate măsura materialul electrodului în diferite stări SOC de tensiune deschisă, curba de tensiune deschisă este reacția stării de încărcare a materialului electrodului, căderea de tensiune deschisă de stocare a bateriei, dar nu foarte mare, dacă tensiunea deschisă scade prea repede sau amplitudinea este un fenomen anormal. Modificarea stării de suprafață a substanțelor active bipolare și autodescărcarea bateriei sunt principalele motive pentru scăderea tensiunii în circuit deschis în stocare, inclusiv schimbarea stratului de mască al tabelului material al electrodului pozitiv și negativ; modificarea potențială cauzată de instabilitatea termodinamică a electrodului, dizolvarea și precipitarea impurităților străine de metal și microscurtcircuit cauzat de diafragma dintre electrozii pozitivi și negativi. Când bateria litiu-ion îmbătrânește, modificarea valorii K (căderea de tensiune) este procesul de formare și stabilitate a peliculei SEI pe suprafața materialului electrodului. Dacă căderea de tensiune este prea mare, există un micro-scurtcircuit în interior, iar bateria este considerată a fi necalificată.
Când curentul trece prin electrod, fenomenul prin care electrodul se abate de la potențialul electrodului de echilibru se numește polarizare, iar polarizarea generează suprapotențialul. În funcție de cauzele polarizării, polarizarea poate fi împărțită în polarizare ohmică, polarizare concentrație și polarizare electrochimică. SMOCHIN. 2 este curba tipică de descărcare a bateriei și influența diferitelor polarizări asupra tensiunii.
Figura 1. Curba tipică de descărcare și polarizare
(1) Polarizare ohmică: cauzată de rezistența fiecărei părți a bateriei, valoarea căderii de presiune urmează legea ohmului, curentul scade, polarizarea scade imediat și curentul dispare imediat după ce se oprește.
(2) Polarizare electrochimică: polarizarea este cauzată de reacția electrochimică lentă de pe suprafața electrodului. Acesta a scăzut semnificativ în cadrul nivelului de microsecunde pe măsură ce curentul devine mai mic.
(3) Polarizarea concentrației: datorită întârzierii procesului de difuzie ionică în soluție, diferența de concentrație dintre suprafața electrodului și corpul soluției este polarizată sub un anumit curent. Această polarizare scade sau dispare pe măsură ce curentul electric scade la secundele macroscopice (de la câteva secunde la zeci de secunde).
Rezistența internă a bateriei crește odată cu creșterea curentului de descărcare al bateriei, ceea ce se datorează în principal pentru că curentul mare de descărcare crește tendința de polarizare a bateriei, iar cu cât este mai mare curentul de descărcare, cu atât este mai evidentă tendința de polarizare, după cum se arată. în figura 2. Conform legii lui Ohm: V=E0-IRT, odată cu creșterea rezistenței totale interne RT, timpul necesar pentru ca tensiunea bateriei să atingă tensiunea de întrerupere a descărcării este redus în mod corespunzător, astfel încât capacitatea de eliberare este de asemenea redusă. redus.
Figura 2. Efectul densității de curent asupra polarizării
Bateria litiu-ion este în esență un fel de baterie cu concentrație litiu-ion. Procesul de încărcare și descărcare a bateriei cu ioni de litiu este procesul de încorporare și stripare a ionilor de litiu în electrozii pozitivi și negativi. Factorii care afectează polarizarea bateriilor litiu-ion includ:
(1) Influența electrolitului: conductivitatea scăzută a electrolitului este principalul motiv pentru polarizarea bateriilor cu ioni de litiu. În intervalul general de temperatură, conductivitatea electrolitului utilizat pentru bateriile litiu-ion este, în general, de numai 0.01 ~ 0.1 S/cm, ceea ce reprezintă un procent din soluția apoasă. Prin urmare, atunci când bateriile litiu-ion se descarcă la un curent mare, este prea târziu pentru a suplimenta Li + din electrolit și va avea loc fenomenul de polarizare. Îmbunătățirea conductibilității electrolitului este factorul cheie pentru îmbunătățirea capacității de descărcare de curent ridicat a bateriilor litiu-ion.
(2) Influența materialelor pozitive și negative: canalul mai lung al materialului pozitiv și negativ difuzia particulelor mari de ioni de litiu la suprafață, ceea ce nu este propice pentru descărcarea de viteză mare.
(3) Agent conductor: conținutul de agent conductor este un factor important care afectează performanța de descărcare a raportului ridicat. Dacă conținutul de agent conductor din formula catodului este insuficient, electronii nu pot fi transferați în timp atunci când curentul mare este descărcat, iar rezistența internă de polarizare crește rapid, astfel încât tensiunea bateriei este rapid redusă la tensiunea de întrerupere a descărcarii. .
(4) Influența designului stâlpului: grosimea stâlpului: în cazul unei descărcări mari de curent, viteza de reacție a substanțelor active este foarte rapidă, ceea ce necesită ca ionul de litiu să fie rapid încorporat și detașat în material. Dacă placa polului este groasă și calea difuziei ionilor de litiu crește, direcția grosimii polului va produce un gradient mare de concentrație a ionilor de litiu.
Densitatea de compactare: densitatea de compactare a foii de pol este mai mare, porul devine mai mic, iar calea mișcării ionilor de litiu în direcția grosimii foii de pol este mai lungă. În plus, dacă densitatea de compactare este prea mare, aria de contact dintre material și electrolit scade, locul de reacție al electrodului este redus și rezistența internă a bateriei va crește, de asemenea.
(5) Influența membranei SEI: formarea membranei SEI crește rezistența interfeței electrod / electrolit, rezultând histerezis sau polarizare de tensiune.
Tensiunea de funcționare, cunoscută și sub denumirea de tensiune finală, se referă la diferența de potențial dintre electrozii pozitivi și negativi ai bateriei atunci când curentul curge în circuit în starea de funcționare. În starea de funcționare de descărcare a bateriei, atunci când curentul trece prin baterie, rezistența cauzată de rezistența internă ar trebui să fie depășită, ceea ce va provoca scăderea presiunii ohmice și polarizarea electrodului, astfel încât tensiunea de lucru este întotdeauna mai mică decât tensiunea în circuit deschis, iar la încărcare, tensiunea finală este întotdeauna mai mare decât tensiunea în circuit deschis. Adică, rezultatul polarizării face ca tensiunea finală a descărcării bateriei să fie mai mică decât potențialul electromotor al bateriei, care este mai mare decât potențialul electromotor al bateriei încărcate.
Datorită existenței fenomenului de polarizare, tensiunea instantanee și tensiunea reală în procesul de încărcare și descărcare. La încărcare, tensiunea instantanee este puțin mai mare decât tensiunea reală, polarizarea dispare și tensiunea scade atunci când tensiunea instantanee și tensiunea reală scade după descărcare.
Pentru a rezuma descrierea de mai sus, expresia este:
E +, E- - reprezintă potențialul electrozilor pozitivi și respectiv negativi, E + 0 și E- -0 reprezintă potențialul electrodului de echilibru al electrozilor pozitivi și respectiv negativi, VR reprezintă tensiunea de polarizare ohmică, iar η + , η - -reprezintă suprapotenţialul electrozilor pozitivi şi respectiv negativi.
După o înțelegere de bază a tensiunii bateriei, am început să analizăm curba de descărcare a bateriilor litiu-ion. Curba de descărcare reflectă practic starea electrodului, care este suprapunerea modificărilor de stare ale electrozilor pozitivi și negativi.
Curba de tensiune a bateriilor litiu-ion pe parcursul procesului de descărcare poate fi împărțită în trei etape
1) În stadiul inițial al bateriei, tensiunea scade rapid, iar cu cât rata de descărcare este mai mare, cu atât mai repede scade tensiunea;
2) Tensiunea bateriei intră într-o etapă de schimbare lentă, care se numește zona platformei bateriei. Cu cât rata de descărcare este mai mică,
Cu cât durata zonei platformei este mai lungă, cu atât tensiunea platformei este mai mare, cu atât căderea de tensiune este mai lentă.
3) Când energia bateriei este aproape terminată, tensiunea de încărcare a bateriei începe să scadă brusc până când se atinge tensiunea de oprire a descărcarii.
În timpul testării, există două moduri de a colecta date
(1) Colectați datele de curent, tensiune și timp conform intervalului de timp setat Δ t;
(2) Colectați datele de curent, tensiune și timp în funcție de diferența de modificare a tensiunii setată Δ V. Precizia echipamentelor de încărcare și descărcare include în principal acuratețea curentului, acuratețea tensiunii și precizia timpului. Tabelul 2 prezintă parametrii echipamentului unei anumite mașini de încărcare și descărcare, unde % FS reprezintă procentul din intervalul complet, iar 0.05% RD se referă la eroarea măsurată în intervalul de 0.05% din citire. Echipamentele de încărcare și descărcare utilizează, în general, sursa de curent constant CNC în loc de rezistența de sarcină pentru sarcină, astfel încât tensiunea de ieșire a bateriei nu are nimic de-a face cu rezistența seriei sau rezistența parazită din circuit, ci doar legată de tensiunea E și rezistența internă. r și curentul de circuit I al sursei de tensiune ideală echivalentă cu acumulatorul. Dacă rezistența este utilizată pentru sarcină, setați ca tensiunea sursei de tensiune ideală a bateriei echivalentă să fie E, rezistența internă este r și rezistența de sarcină este R. Măsurați tensiunea la ambele capete ale rezistenței de sarcină cu tensiunea contor, așa cum se arată în figura de mai sus din figura 6. Cu toate acestea, în practică, există rezistență la plumb și rezistență de contact a dispozitivului (rezistență parazită uniformă) în circuit. Schema circuitului echivalent prezentată în FIG. 3 este prezentată în figura următoare din FIG. 3. În practică, rezistența parazită este introdusă inevitabil, astfel încât rezistența totală de sarcină devine mare, dar tensiunea măsurată este tensiunea la ambele capete ale rezistenței de sarcină R, deci se introduce eroarea.
Fig. 3 Schema bloc de principiu și schema circuitului echivalent real a metodei de descărcare prin rezistență
Când sursa de curent constant cu curentul I1 este utilizată ca sarcină, diagrama schematică și schema circuitului echivalent real sunt prezentate în Figura 7. E, I1 sunt valori constante și r este constant pentru un anumit timp.
Din formula de mai sus, putem vedea că cele două tensiuni ale lui A și B sunt constante, adică tensiunea de ieșire a bateriei nu are legătură cu dimensiunea rezistenței seriei în buclă și, desigur, nu are nimic de-a face cu rezistenta parazita. În plus, modul de măsurare cu patru terminale poate realiza o măsurare mai precisă a tensiunii de ieșire a bateriei.
Figura 4 Schema bloc a echipamentului și schema circuitului echivalent real a sarcinii sursei de curent constant
Sursa concomitentă este un dispozitiv de alimentare care poate furniza curent constant sarcinii. Poate menține constant curentul de ieșire atunci când sursa de alimentare externă fluctuează și caracteristicile de impedanță se modifică.
Echipamentul de testare a încărcării și a descărcarii utilizează, în general, dispozitivul semiconductor ca element de curgere. Prin ajustarea semnalului de control al dispozitivului semiconductor, acesta poate simula o sarcină cu diferite caracteristici, cum ar fi curent constant, presiune constantă și rezistență constantă și așa mai departe. Modul de testare a descărcării bateriei cu litiu-ion include în principal descărcarea curentă constantă, descărcarea cu rezistență constantă, descărcarea constantă a puterii etc. În fiecare mod de descărcare, descărcarea continuă și descărcarea pe intervale pot fi, de asemenea, împărțite, în care, în funcție de durata de timp, descărcarea de interval poate fi împărțită în descărcare intermitentă și descărcare în impuls. În timpul testului de descărcare, bateria se descarcă conform modului setat și se oprește descărcarea după atingerea condițiilor setate. Condițiile de întrerupere a descărcării includ setarea întreruperii tensiunii, setarea timpului de întrerupere, setarea întreruperii capacității, setarea întreruperii gradientului de tensiune negativă etc. Modificarea tensiunii de descărcare a bateriei este legată de sistemul de descărcare, care este, modificarea curbei de descărcare este afectată și de sistemul de descărcare, inclusiv: curentul de descărcare, temperatura de descărcare, tensiunea de terminare a descărcarii; descărcare intermitentă sau continuă. Cu cât curentul de descărcare este mai mare, cu atât scade mai rapid tensiunea de operare; odată cu temperatura de descărcare, curba de descărcare se modifică ușor.
(1) Descărcare de curent constant
Când descărcarea curentului constant, valoarea curentă este setată, iar apoi valoarea curentă este atinsă prin ajustarea sursei de curent constant CNC, astfel încât să se realizeze descărcarea curentă constantă a bateriei. În același timp, schimbarea tensiunii finale a bateriei este colectată pentru a detecta caracteristicile de descărcare ale bateriei. Descărcarea curentă constantă este descărcarea aceluiași curent de descărcare, dar tensiunea bateriei continuă să scadă, astfel încât puterea continuă să scadă. Figura 5 este curba de tensiune și curent a descărcării de curent constant a bateriilor litiu-ion. Datorită descărcării de curent constant, axa timpului este ușor convertită în axa capacității (produsul curentului și timpului). Figura 5 prezintă curba tensiune-capacitate la descărcarea de curent constant. Descărcarea cu curent constant este metoda de descărcare cea mai frecvent utilizată în testele bateriilor cu litiu-ion.
Figura 5 curbe de încărcare cu tensiune constantă și curent constant de descărcare la diferite rate de multiplicare
(2) Descărcare constantă a puterii
Când puterea constantă se descarcă, valoarea de putere constantă P este setată mai întâi și este colectată tensiunea de ieșire U a bateriei. În procesul de descărcare, P trebuie să fie constant, dar U se schimbă constant, deci este necesar să ajustați continuu curentul I al sursei de curent constant CNC conform formulei I = P / U pentru a atinge scopul de descărcare constantă a puterii. . Păstrați puterea de descărcare neschimbată, deoarece tensiunea bateriei continuă să scadă în timpul procesului de descărcare, astfel încât curentul din descărcarea de putere constantă continuă să crească. Datorită descărcării constante a puterii, axa de coordonate a timpului este ușor convertită în axa de coordonate a energiei (produsul puterii și timpului).
Figura 6 Curbe de încărcare și descărcare a puterii constante la diferite rate de dublare
Comparație între descărcarea de curent constant și descărcarea de putere constantă
Figura 7: (a) diagrama capacității de încărcare și de descărcare la diferite rapoarte; (b) curba de sarcină și de descărcare
Figura 7 prezintă rezultatele testelor de încărcare și descărcare cu raporturi diferite în cele două moduri de baterie litiu-fosfat de fier. Conform curbei de capacitate din fig. 7 (a), odată cu creșterea curentului de încărcare și descărcare în modul curent constant, capacitatea reală de încărcare și descărcare a bateriei scade treptat, dar intervalul de schimbare este relativ mic. Capacitatea reală de încărcare și descărcare a bateriei scade treptat odată cu creșterea puterii, iar cu cât multiplicatorul este mai mare, cu atât scade mai rapid capacitatea. Capacitatea de descărcare la 1 oră este mai mică decât modul debit constant. În același timp, atunci când rata de încărcare-descărcare este mai mică decât rata de 5 ore, capacitatea bateriei este mai mare în condiții de putere constantă, în timp ce capacitatea bateriei este mai mare decât rata de 5 ore este mai mare în condiții de curent constant.
Din figura 7 (b) arată curba capacitate-tensiune, în condițiile unui raport scăzut, curba capacitate-tensiune a bateriei cu litiu fier și fosfat în două moduri, iar schimbarea platformei tensiunii de încărcare și descărcare nu este mare, dar în condițiile unui raport ridicat, mod curent constant-tensiune constantă de timp de tensiune constantă semnificativ mai lung, iar platforma de tensiune de încărcare a crescut semnificativ, platforma de tensiune de descărcare este redusă semnificativ.
(3) Descărcare constantă de rezistență
La descărcarea cu rezistență constantă, o valoare constantă a rezistenței R este setată mai întâi pentru a colecta tensiunea de ieșire a bateriei U. În timpul procesului de descărcare, R trebuie să fie constant, dar U se schimbă constant, deci valoarea curentului I a curentului constant CNC sursa trebuie ajustată în mod constant conform formulei I=U / R pentru a atinge scopul de descărcare constantă a rezistenței. Tensiunea bateriei este mereu în scădere în procesul de descărcare, iar rezistența este aceeași, deci și curentul de descărcare I este un proces în scădere.
(4) Descărcare continuă, descărcare intermitentă și descărcare în impuls
Bateria se descarcă în curent constant, putere constantă și rezistență constantă, în timp ce se utilizează funcția de sincronizare pentru a realiza controlul descărcării continue, descărcării intermitente și descărcării cu impulsuri. Figura 11 prezintă curbele de curent și curbele de tensiune ale unui test tipic de încărcare/descărcare cu impulsuri.
Figura 8 Curbe de curent și curbe de tensiune pentru teste tipice de încărcare-descărcare cu impulsuri
Curba de descărcare se referă la curba de tensiune, curent, capacitate și alte modificări ale bateriei în timp în timpul procesului de descărcare. Informațiile conținute în curba de încărcare și descărcare sunt foarte bogate, incluzând capacitatea, energia, tensiunea de lucru și platforma de tensiune, relația dintre potențialul electrodului și starea de încărcare etc. Principalele date înregistrate în timpul testului de descărcare sunt timpul evolutia curentului si tensiunii. Din aceste date de bază pot fi obținuți mulți parametri. Următoarele detaliază parametrii care pot fi obținuți prin curba de descărcare.
(1) Tensiune
În testul de descărcare a bateriei cu ioni de litiu, parametrii de tensiune includ în principal platforma de tensiune, tensiunea medie, tensiunea medie, tensiunea de întrerupere etc. Tensiunea platformei este valoarea tensiunii corespunzătoare atunci când modificarea tensiunii este minimă și schimbarea capacității este mare. , care poate fi obținută din valoarea de vârf a dQ / dV. Tensiunea mediană este valoarea tensiunii corespunzătoare a jumătate din capacitatea bateriei. Pentru materialele mai evidente pe platformă, cum ar fi fosfatul de fier de litiu și titanatul de litiu, tensiunea medie este tensiunea platformei. Tensiunea medie este aria efectivă a curbei tensiune-capacitate (adică, energia de descărcare a bateriei) împărțită la formula de calcul a capacității este u = U (t) * I (t) dt / I (t) dt. Tensiunea de întrerupere se referă la tensiunea minimă admisă atunci când bateria se descarcă. Dacă tensiunea este mai mică decât tensiunea de întrerupere a descărcării, tensiunea la ambele capete ale bateriei va scădea rapid, formând o descărcare excesivă. Descărcarea excesivă poate cauza deteriorarea substanței active a electrodului, poate pierde capacitatea de reacție și poate scurta durata de viață a bateriei. După cum este descris în prima parte, tensiunea bateriei este legată de starea de încărcare a materialului catodic și de potențialul electrodului.
(2) Capacitatea și capacitatea specifică
Capacitatea bateriei se referă la cantitatea de energie electrică eliberată de baterie într-un anumit sistem de descărcare (sub un anumit curent de descărcare I, temperatura de descărcare T, tensiune de întrerupere a descărcarii V), indicând capacitatea bateriei de a stoca energie în Ah sau C Capacitatea este afectată de multe elemente, cum ar fi curentul de descărcare, temperatura de descărcare etc. Mărimea capacității este determinată de cantitatea de substanțe active din electrozii pozitivi și negativi.
Capacitate teoretică: capacitatea dată de substanța activă în reacție.
Capacitate reală: capacitatea reală eliberată într-un anumit sistem de descărcare.
Capacitatea nominală: se referă la cantitatea minimă de putere garantată de baterie în condițiile de descărcare proiectate.
În testul de descărcare, capacitatea se calculează prin integrarea curentului în timp, adică C = I (t) dt, curent constant în t descărcare constantă, C = I (t) dt = I t; rezistență constantă R descărcare, C = I (t) dt = (1 / R) * U (t) dt (1 / R) * out (u este tensiunea medie de descărcare, t este timpul de descărcare).
Capacitate specifică: Pentru a compara diferitele baterii, este introdus conceptul de capacitate specifică. Capacitatea specifică se referă la capacitatea dată de substanța activă a unității de masă sau a electrodului unitar de volum, care se numește capacitatea specifică de masă sau capacitatea specifică de volum. Metoda obișnuită de calcul este: capacitatea specifică = prima capacitate de descărcare a bateriei / (masa substanței active * rata de utilizare a substanței active)
Factori care afectează capacitatea bateriei:
A. Curentul de descărcare al bateriei: cu cât este mai mare curentul, capacitatea de ieșire scade;
b. Temperatura de descărcare a bateriei: când temperatura scade, capacitatea de ieșire scade;
c. Tensiunea de întrerupere a bateriei: timpul de descărcare stabilit de materialul electrodului și limita reacției electrodului în sine este, în general, de 3.0 V sau 2.75 V.
d. Timpi de încărcare și descărcare a bateriei: după încărcare și descărcare multiplă a bateriei, din cauza defectării materialului electrodului, bateria va putea reduce capacitatea de descărcare a bateriei.
e. Condițiile de încărcare ale bateriei: rata de încărcare, temperatura, tensiunea de întrerupere afectează capacitatea bateriei, determinând astfel capacitatea de descărcare.
Metoda de determinare a capacității bateriei:
Diferitele industrii au standarde de testare diferite în funcție de condițiile de lucru. Pentru bateriile litiu-ion pentru produse 3C, conform standardului național GB / T18287-2000 Specificația generală pentru baterii litiu-ion pentru telefoane celulare, metoda de testare a capacității nominale a bateriei este următoarea: a) încărcare: încărcare 0.2C5A; b) descărcare: descărcare 0.2C5A; c) cinci cicluri, dintre care unul calificat.
Pentru industria vehiculelor electrice, conform standardului național GB / T 31486-2015 Cerințe de performanță electrică și metode de testare pentru baterie de putere pentru vehicule electrice, capacitatea nominală a bateriei se referă la capacitatea (Ah) eliberată de baterie la temperatura camerei cu 1I1 (A) curent de descărcare pentru a ajunge la tensiunea de terminare, în care I1 este curent de descărcare de 1 oră, a cărui valoare este egală cu C1 (A). Metoda de testare este:
A) La temperatura camerei, opriți tensiunea constantă atunci când încărcați cu curent constant de încărcare la tensiunea de terminare a încărcării specificată de întreprindere și opriți încărcarea când curentul de terminare a încărcării scade la 0.05I1 (A) și mențineți încărcarea timp de 1 oră după încărcarea.
Bb) La temperatura camerei, bateria se descarcă cu curent 1I1 (A) până când descărcarea atinge tensiunea de terminare a descărcarii specificată în condiţiile tehnice ale întreprinderii;
C) capacitatea de descărcare măsurată (măsurată cu Ah), se calculează energia specifică de descărcare (măsurată în Wh/kg);
3 d) Repetați pașii a) -) c) de 5 ori. Când diferența extremă a 3 teste consecutive este mai mică de 3% din capacitatea nominală, testul poate fi terminat în avans și rezultatele ultimelor 3 teste pot fi mediate.
(3) Statul de sarcina, SOC
SOC (State of Charge) este o stare de încărcare, reprezentând raportul dintre capacitatea rămasă a bateriei și starea sa de încărcare completă după o perioadă de timp sau o perioadă lungă de timp sub o anumită rată de descărcare. Metoda „tensiunii în circuit deschis + integrare în oră” utilizează metoda tensiunii în circuit deschis pentru a estima capacitatea de încărcare a stării inițiale a bateriei și apoi utilizează metoda de integrare a oră pentru a obține puterea consumată de a -metoda de integrare în timp. Puterea consumată este produsul dintre curentul de descărcare și timpul de descărcare, iar puterea rămasă este egală cu diferența dintre puterea inițială și puterea consumată. Estimarea matematică SOC între tensiunea în circuit deschis și integrala de o oră este:
Unde CN este capacitatea nominală; η este eficiența încărcare-descărcare; T este temperatura de utilizare a bateriei; I este curentul bateriei; t este timpul de descărcare a bateriei.
DOD (Depth of Discharge) este adâncimea de descărcare, o măsură a gradului de descărcare, care este procentul dintre capacitatea de descărcare și capacitatea totală de descărcare. Adâncimea de descărcare are o relație excelentă cu durata de viață a bateriei: cu cât adâncimea de descărcare este mai adâncă, cu atât durata de viață este mai scurtă. Relația este calculată pentru SOC = 100% -DOD
4) Energie și energie specifică
Energia electrică pe care o poate produce bateria făcând lucrări externe în anumite condiții se numește energia bateriei, iar unitatea este, în general, exprimată în wh. În curba de descărcare, energia se calculează astfel: W = U (t) * I (t) dt. La o descărcare de curent constant, W = I * U (t) dt = It * u (u este tensiunea medie de descărcare, t este timpul de descărcare)
A. Energia teoretică
Procesul de descărcare a bateriei este într-o stare de echilibru, iar tensiunea de descărcare menține valoarea forței electromotoare (E), iar rata de utilizare a substanței active este de 100%. În această condiție, energia de ieșire a bateriei este energia teoretică, adică munca maximă efectuată de bateria reversibilă la temperatură și presiune constante.
b. Energia reală
Energia reală de ieșire a descărcării bateriei se numește energia reală, reglementările industriei vehiculelor electrice ("GB / T 31486-2015 Power Battery Electrical Performance Requirements and Test Methods for electric Vehicles"), bateria la temperatura camerei cu 1I1 (A ) descărcare de curent, pentru a ajunge la energia (Wh) eliberată de tensiunea de terminare, numită energie nominală.
c. energie specifică
Energia dată de o baterie pe unitate de masă și pe unitate de volum se numește energie specifică masei sau energie specifică volumului, numită și densitate de energie. În unități de wh/kg sau wh/L.
Forma cea mai de bază a curbei de descărcare este curba tensiune-timp și curent timp. Prin transformarea calculului axei timpului, curba de descărcare comună are și curba tensiune-capacitate (capacitate specifică), curba tensiune-energie (energie specifică), curba tensiune-SOC și așa mai departe.
(1) Curba tensiune-timp și curent
Figura 9 Curbe tensiune-timp și curent-timp
(2) Curba tensiune-capacitate
Figura 10 Curba tensiune-capacitate
(3) Curba tensiune-energie
Figura Figura 11. Curba tensiune-energie
Răspundeți în 6 ore, orice întrebări sunt binevenite!
