¿Cuáles son los principales parámetros técnicos de las baterías eléctricas?

Voltaje de circuito abierto, como su nombre indica, es decir, la batería no está conectada a ninguna carga externa o fuente de alimentación, medida de la diferencia de potencial entre los electrodos positivo y negativo de la batería, es decir, el voltaje de circuito abierto de la batería. Voltaje de trabajo, correspondiente al voltaje de circuito abierto, es decir, la batería está conectada externamente a la carga o fuente de alimentación, hay un flujo de corriente a través de la batería, se mide la diferencia de potencial entre los polos positivo y negativo.

Debido a la existencia de la resistencia interna de la batería, al descargar (carga externa), el voltaje de trabajo es menor que el voltaje de circuito abierto, y al cargar (fuente de alimentación externa), el voltaje de trabajo es mayor que el voltaje de circuito abierto.

Capacidad de la batería (Ah)

Q, Q = It, es decir, capacidad de la batería (Ah) = corriente (A) x tiempo de descarga (h), la unidad es generalmente Ah (amperios hora) o mAh (miliamperios hora).

Por ejemplo, si la batería del automóvil está etiquetada con 16 Ah, teóricamente se puede usar durante 16 horas cuando la corriente es de 1 A.

Energía de la batería (Wh)

La energía almacenada por la batería en Wh (vatios-hora), energía (Wh) = voltaje (V) capacidad de la batería (Ah).

Como se muestra en la figura siguiente, la batería está marcada como 3.7v / 10000mAh y su energía es de 37Wh. Si cuatro de estas baterías están conectadas en serie, forman un paquete de baterías con un voltaje de 14,8 V y una capacidad de 10000 mAh. Aunque no se mejora la capacidad de la batería, la energía total aumenta 4 veces.

(aquí he comprobado el logo de mi cargador y he buscado la normativa de aviación civil que nadie puede llevar más de 160Wh ...)

Repase el conocimiento de la escuela secundaria, llegamos a un poco de productos secos ...

Densidad energética (Wh / L y Wh / kg)

La energía liberada por una batería por unidad de volumen o masa.

Si es la unidad de volumen, es decir, la densidad de energía volumétrica (Wh / L), muchos lugares se denominan directamente densidad de energía;

Si es una unidad de masa, es la densidad de energía de la masa en Wh / kg, que en muchos lugares también se llama energía específica.

Si una batería de litio pesa 300 g, el voltaje nominal es de 3,7 V y la capacidad es de 10 Ah, su energía específica es de 123 Wh / kg.

De acuerdo con la "hoja de ruta de la tecnología de vehículos de nueva energía y conservación de energía" publicada en 2016, podemos tener aproximadamente un concepto de la tendencia de desarrollo de la batería de potencia. Como se muestra en la figura siguiente, para 2020, la energía específica de la unidad de batería del vehículo eléctrico puro debería alcanzar los 350Wh / kg.

Densidad de potencia (W / L y W / kg)

Divida la energía por el tiempo y obtendrá la potencia en W o kW. De manera similar, la densidad de potencia se refiere a la producción por unidad de masa (o, en algunos lugares, potencia específica) o por unidad de volumen de una batería, en W / kg o W / L.

La potencia específica es un índice importante para evaluar si la batería cumple con el rendimiento de aceleración del vehículo eléctrico.

¿Cuál es la diferencia entre energía específica y potencia específica?

Aquí tienes un ejemplo gráfico:

La batería de potencia con mayor energía es como la tortuga en la carrera entre la tortuga y la liebre.

Más alto que la potencia de la batería es como la tortuga y el conejo en la carrera, rápido, puede proporcionar una alta corriente instantánea, para garantizar que el rendimiento de aceleración del automóvil sea bueno;

Los siguientes parámetros son un poco complicados ...

Tasa de descarga de la batería (C)

La tasa de descarga se refiere a la corriente requerida para descargar su capacidad nominal (Q) dentro de un tiempo especificado, que es igual al múltiplo de la capacidad nominal de la batería. A saber: corriente de carga y descarga (A) / capacidad nominal (Ah), la unidad es generalmente C (abreviatura de tasa c), como 0.5c, 1C, 5C, etc.

Por ejemplo, para una batería de 24 Ah:

Descarga con 48A, su relación de descarga es 2C, a la inversa, descarga 2C, la corriente de descarga es 48A, 0.5 horas de descarga completadas;

Si se usa 12A para cargar, la relación de carga es 0.5c. Por el contrario, 0.5c se usa para cargar y la corriente de carga es 12A.

La tasa de carga y descarga de la batería determina qué tan rápido podemos almacenar una cierta cantidad de energía en la batería, o qué tan rápido podemos liberar la energía en la batería.

Soc (%)

SOC son las siglas de StateofCharge, también conocido como carga residual. Representa la relación entre la capacidad residual de una batería después de descargarse y la capacidad de su estado de carga completa.

Su rango de valores es 0 ~ 1. Cuando SOC = 0, significa que la batería está completamente descargada; cuando SOC = 1, significa que la batería está completamente cargada. El sistema de gestión de la batería (BMS) es el núcleo de la gestión de la batería, que es garantizar el trabajo eficiente de la batería principalmente mediante la gestión del SOC y la estimación.

En la actualidad, la estimación del SOC incluye principalmente el método de voltaje de circuito abierto, el método de medición de amperios hora, el método de red neuronal artificial, el método de filtro de kalman, etc., que se explicarán en detalle más adelante.

Resistencia interna

La resistencia interna es la resistencia al flujo de corriente eléctrica a través de la batería durante el funcionamiento. Incluye resistencia interna óhmica y resistencia interna de polarización, donde: resistencia interna óhmica incluye material del electrodo, electrolito, resistencia del diafragma y resistencia de cada parte; La resistencia a la polarización incluye la resistencia a la polarización electroquímica y la resistencia a la polarización por concentración.

En términos de datos, la figura a continuación representa una curva de descarga de la batería, el eje X representa la descarga, el eje Y representa el voltaje de circuito abierto de la batería, el estado de descarga ideal de la batería es la curva negra y la curva roja es la real estado al considerar la resistencia interna de la batería.

Figura: Qmax es maximizar la capacidad de la batería; Quse es la capacidad real de la batería; Rbat representa la resistencia interna de la batería; EDV es el voltaje de terminación de descarga; Yo es la corriente de descarga;

Puede verse en la figura que la capacidad real de la batería es Quse <la capacidad máxima teórica Qmax de la batería. Debido a la resistencia, la capacidad real de la batería se reduce. También podemos ver que la capacidad real de la batería Quse depende de dos factores: el producto de la corriente de descarga I y la resistencia interna de la batería Rbat, y el voltaje de terminación de descarga EDV. Cabe señalar que la resistencia interna de la batería Rbat aumentará gradualmente con el uso de la batería.

La unidad de resistencia es generalmente miliohm Ω (m), la resistencia interna de la batería, en el momento de la carga y descarga, alta potencia interna, fiebre grave, puede conducir a un envejecimiento acelerado y la atenuación de la longevidad de la batería al mismo tiempo que también limita grandes relación de aplicaciones de carga y descarga. Por lo tanto, cuanto menor sea la resistencia interna, mejor será la duración de la batería y el rendimiento del multiplicador. Por lo general, el método de medición de la resistencia interna de la batería tiene el método de prueba de corriente alterna y de corriente continua.

autodescarga

Autodescarga de la batería, se refiere al fenómeno de caída de voltaje en el proceso estático de circuito abierto, también conocido como capacidad de retención de carga de la batería.

En términos generales, la autodescarga de la batería se ve afectada principalmente por el proceso de fabricación, el material y las condiciones de almacenamiento. La autodescarga se puede dividir en dos tipos según si la autodescarga es reversible después de la pérdida de capacidad. La pérdida irreversible de capacidad significa que la capacidad no se puede restaurar.

La causa de la autodescarga de la batería más teoría de la investigación, en resumen, se puede dividir en razones físicas (entorno de almacenamiento, proceso de fabricación, material, etc.) y químicas (electrodo en la inestabilidad del electrolito, interno produce una reacción química, se consume material activo, etc.), la autodescarga de la batería reducirá directamente la capacidad de la batería y el rendimiento de almacenamiento.

la vida

La vida útil de la batería se divide en dos parámetros: ciclo de vida y vida de calendario. El ciclo de vida se refiere al número de veces que se puede recargar y descargar la batería. Es decir, a temperatura y humedad ideales, la corriente nominal de carga y descarga se usa para cargar y descargar, y se calculan los tiempos de ciclo cuando la capacidad de la batería disminuye al 80%.

La vida útil del calendario se refiere al lapso de tiempo de la condición de finalización de la vida útil de la batería (la capacidad se reduce al 80%) después de condiciones de trabajo específicas en condiciones de funcionamiento. La vida del calendario se combina estrechamente con los requisitos específicos del uso, generalmente es necesario especificar las condiciones de trabajo específicas, las condiciones ambientales, el intervalo de almacenamiento, etc.

La vida del ciclo es un parámetro teórico, pero la vida del calendario tiene un significado más práctico. Sin embargo, el cálculo de la vida útil del calendario es complicado y requiere mucho tiempo, por lo que generalmente los fabricantes de baterías solo brindan los datos de la vida útil del ciclo.

La figura anterior muestra las características de carga y descarga de una batería de litio ternaria. Se puede ver que los diferentes modos de carga y descarga tienen diferentes influencias en la duración de la batería. Como se muestra en la figura anterior, la vida útil del 25% -75% de carga-descarga puede llegar a 2500 veces, es decir, la batería se carga y se descarga poco a poco. Hablaremos más sobre la duración de la batería más adelante.

Consistencia del paquete de baterías

Este parámetro es bastante interesante. Incluso si las baterías de la misma especificación y modelo están agrupadas, el rendimiento del paquete de baterías varía mucho en términos de voltaje, capacidad, resistencia interna, vida útil, etc. Cuando se usa en vehículos eléctricos, el índice de rendimiento a menudo no alcanza el nivel original de la batería única.

Explicación razonable actual:

Después de fabricar una sola batería, debido a problemas técnicos, la estructura interna y el material no son completamente iguales y existen ciertas diferencias de rendimiento en la propia batería. Incoherente inicial con la batería en el proceso de uso de ciclo continuo de carga y descarga y acumulativo, junto con el entorno de uso del paquete de batería para cada batería de monómero es diferente, conduce a una diferencia mayor, cada estado de batería de monómero en el proceso de uso se amplifica gradualmente y en algunos casos, la batería de monómero hizo que se atenuara el rendimiento de la batería y, finalmente, se produjera una falla prematura. La batería

Cabe señalar que el rendimiento de una batería de potencia depende del rendimiento de una sola batería, pero de ninguna manera es una simple acumulación del rendimiento de una sola batería. Debido al rendimiento inconsistente de una sola batería, el paquete de baterías tendrá varios problemas en el uso repetido de vehículos eléctricos, lo que resultará en una vida útil más corta.

Además de los requisitos en el proceso de producción y ensamblaje, el proceso de control estricto y tratar de mantener la consistencia de una sola batería, la industria actual generalmente usa una función equilibrada del sistema de gestión de la batería para controlar la consistencia de la batería del paquete de baterías, con el fin de extender la vida útil del producto.

dentro

Hablemos del último parámetro, que está relacionado con el proceso de fabricación de la batería.

Hecho después de la batería, necesita una pequeña carga de corriente de las baterías, se activa su material de ánodo interno, la superficie del ánodo para formar una capa de pasivación, la membrana SEI (interfaz de electrolito sólido), el rendimiento de la batería es más estable, la batería puede reflejar el rendimiento real , después en un proceso conocido como en.

El proceso de clasificación en el proceso de formación puede mejorar la consistencia del paquete de baterías y el rendimiento del paquete de baterías final. La capacidad de formación es un índice importante para el cribado de baterías calificadas. La película de SEI a continuación parece una rosa negra.

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