Curvas de carga e descarga da bateria

Durante o processo de carga e descarga da bateria, conforme a profundidade de carga e descarga muda, a tensão também muda constantemente. Se usarmos a capacidade como coordenada horizontal e a tensão como coordenada vertical, podemos obter uma curva simples de carga e descarga, que contém muitas pistas sobre o desempenho elétrico da bateria. Essas curvas desenhadas com os parâmetros da célula da bateria, como tempo, capacidade, SOC, tensão, etc. envolvidos na carga e descarga como coordenadas, são chamadas de curvas de carga e descarga. Aqui estão algumas curvas comuns de carga e descarga.

Curva tempo-corrente/tensão

● Corrente constante

Durante a carga e descarga de corrente constante, a corrente é constante e a mudança na tensão do terminal da bateria é coletada ao mesmo tempo, o que é frequentemente usado para detectar as características de descarga da bateria. Durante o processo de descarga, a corrente de descarga permanece inalterada, a tensão da bateria diminui e a potência de descarga também continua a diminuir. A curva amostral é mostrada na figura abaixo.

● Corrente constante e tensão constante (carregamento)

Comparado com o carregamento de corrente constante, o carregamento de tensão constante de corrente constante tem um processo de tensão constante no final do carregamento. No final do carregamento, a tensão torna-se constante quando atinge o valor alvo, enquanto a corrente diminui gradualmente. Quando a corrente de corte é atingida, o carregamento de tensão constante de corrente constante termina. Como a tensão da bateria flutua muito após sair do período de platô, se o carregamento com corrente constante continuar, a bateria não poderá atingir o estado ideal de carga total. Portanto, é necessário mudar para tensão constante e reduzir a corrente para garantir que a bateria atinja o máximo possível um estado de carga mais alto. A curva amostral é mostrada na figura abaixo.

● Potência constante

Todo o processo de carga e descarga é operado com potência constante. De acordo com P=UI, a tensão aumenta gradualmente e a corrente diminui gradualmente durante o carregamento de energia constante, e a tensão diminui gradualmente e a corrente aumenta gradualmente durante a descarga de energia constante. De acordo com a tensão de corte convencional de carga e descarga da bateria LFP 3.65-20,5V, a corrente final de descarga pode atingir quase 1,5 vezes a corrente final de carga. A curva de exemplo é mostrada na figura abaixo.

● Contínuo, intermitente, pulsante

Em corrente ou potência constante, a função de temporização é usada para obter controle de carga e descarga contínua, intermitente e pulsada. Esses regimes especiais de carga e descarga são frequentemente usados ​​para avaliar a resistência interna CC da bateria. A curva amostral é mostrada na figura abaixo.

Curva capacidade-tensão

O eixo horizontal da curva capacidade-tensão reflete a capacidade de carga e descarga da bateria, o estado de carga e outras informações, enquanto o eixo vertical inclui a plataforma de tensão da bateria, ponto de inflexão, polarização e outras informações. A figura abaixo é uma curva de descarga de uma bateria de fosfato de ferro-lítio em diferentes temperaturas.

Curva de taxas

A densidade de corrente afeta a taxa de reação eletroquímica, alterando assim os parâmetros de desempenho da bateria. Ao comparar baterias de diferentes capacidades, a mesma corrente não é aplicável, portanto a taxa é usada para determinar a corrente relativa. Por exemplo, {{0}}.1C é 0,3A para uma bateria 3Ah 18650 e 28A para uma bateria prismática de 280Ah. Simplificando, o valor atual específico representado pela taxa é a taxa multiplicada pela capacidade da bateria.

Ao marcar a capacidade de uma bateria, deve-se levar em consideração a corrente de carga e descarga, pois a capacidade será diferente em taxas diferentes. Por exemplo, para calibrar a capacidade de uma bateria em taxas diferentes, você pode configurá-la para mudar passo a passo com a taxa do ciclo de carga e descarga e, em seguida, desenhar uma curva de taxa com a capacidade de descarga como eixo vertical e o número de carga e tempos de descarga como o eixo horizontal.

Curva dQ/dV

O nome da curva dQ/dV é sua variável no eixo y, ou seja, a taxa de variação do volume por intervalo de tensão unitária. O eixo horizontal da curva dQ/dV é geralmente SOC, capacidade ou tensão, que reflete a mudança na taxa de variação da capacidade. O local onde a taxa de variação é grande é exibido como um pico característico na curva, que geralmente corresponde a um processo de reação eletroquímica.

A curva dQ/dV pode nos dizer onde está a plataforma de tensão da bateria, quando ocorre a reação eletroquímica e como o processo de reação muda com o envelhecimento da bateria e outras mudanças de estado. De modo geral, as reações químicas são rápidas, portanto os pontos de dados na curva requerem maior precisão. Portanto, a curva dQ/dV de saída possui certos requisitos para a coleta de dados brutos, caso contrário é impossível fazer uma curva com picos óbvios. Ao realizar testes de carga e descarga, você pode definir o intervalo de tensãoΔV=10~50mV para coletar dados ou o intervalo de tempoΔt=10-50ms e, em seguida, filtrar os dados brutos com diferenças de tensão iguais.

A figura a seguir mostra a curva dQ/dV sob diferentes números de ciclos.

Curva de Ciclo

Sabemos que a vida útil de uma bateria é dividida em vida útil e ciclo de vida. A vida útil do calendário é o tempo que leva para a capacidade da bateria perder até certo ponto sob o posicionamento natural, enquanto a vida útil do ciclo é o número de vezes que a bateria é carregada e descarregada continuamente até que sua capacidade diminua até certo ponto. O ciclo de vida é um dos indicadores importantes para medir o desempenho da vida útil da bateria.

Os dados de teste de ciclo das baterias de íons de lítio são o acúmulo de dados únicos de carga e descarga. Diferentes dados de carga e descarga individuais podem ser extraídos para criar múltiplas curvas para diferentes aspectos da análise. A curva de vida do ciclo mais simples é com o número de ciclos no eixo x e a capacidade de descarga ou taxa de retenção de capacidade no eixo y, conforme mostrado na figura abaixo. À medida que o ciclo avança, a capacidade da bateria continua a diminuir e o sistema de carga e descarga tem um impacto significativo na redução da capacidade da bateria.

Você também pode comparar as curvas de capacidade-tensão de carga e descarga em momentos diferentes, conforme mostrado na figura abaixo. À medida que o ciclo avança, a tensão inicial de carga e descarga muda, a resistência interna DC da bateria muda e a capacidade de carga e descarga diminui gradualmente.

Além dos dois tipos acima, existem muitas outras curvas com o número de ciclos como o eixo horizontal e os parâmetros afetados pela atenuação do ciclo da bateria como o eixo vertical, que desempenham um papel na análise dos fatores que afetam o ciclo de vida da bateria. célula e prevendo o ciclo de vida. Conforme mostrado na figura abaixo, reflete o valor teórico do ciclo de vida da bateria afetado pelo nível de eficiência de Coulomb. CE é a eficiência de Coulomb, Ck é a taxa de retenção de capacidade ek é o número de ciclos.

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