Brzina pražnjenja LiPo u odnosu na Li-ion: C-ocjena, objašnjenje vršne struje i pada napona

LiPo baterije visokog pražnjenjačesto su dizajnirani za aplikacije s velikom strujom, aliLi-ion ćelije velike snagetakođer može isporučiti značajnu kontinuiranu i vršnu struju. Sam format baterije ne određuje učinak pražnjenja.

Zaključak:Visoka C-ocjena malo znači ako paket ne može održati minimalni radni napon vaše opreme tijekom najveće potražnje.

Kupci bi trebali provjeriti kontinuiranu struju, trajanje impulsa, napon opterećenja i porast temperature pod identičnim uvjetima ispitivanja.

Za širu usporedbu tehnologije, pogledajteBlumotijev vodič za litij polimersku bateriju i litij ionsku bateriju. [1]

1. LiPo naspram Li-ion C-ocjena: Koliko struje baterija zapravo može isporučiti?

C-ocjena pražnjenja baterijeoznačava struju u odnosu na nazivni kapacitet.

Struja pražnjenja (A)=Kapacitet (Ah) × C-ocjena

Za a2.200 mAh (2,2 Ah) LiPo baterijaoglašeno na 50C kontinuirano:

2,2 Ah × 50C=110 A

Oznaka navodi 110 A kontinuirane struje. To ne dokazuje da paket može izdržati to opterećenje bez pretjeranog pada napona, pregrijavanja ili aktiviranja zaštitnog sklopa. [2]

► Kontinuirana u odnosu na vršnu struju pražnjenja: Što bi kupci trebali provjeriti?

• Kontinuirana struja pražnjenjaje struja koju baterija može podnijeti unutar određenih električnih i toplinskih granica.
• Vršna struja (struja praska)dopušten je na ograničeno vrijeme pod određenim uvjetima.

Na primjer, aOznaka pucanja 100Cznači malo bez određenog trajanja pulsa, početakstanje napunjenosti (SoC), temperatura i interval oporavka.

Ocjena pulsa od 5 sekundi ne može se automatski koristiti za opterećenje od 10 sekundi.

Provjera nabave:Zatražite trajnu i vršnu struju u amperima, uz pomoćna mjerenja napona i temperature.

2. LiPo s velikim pražnjenjem u odnosu na Li-ion velike snage: Što određuje trenutnu sposobnost?

LiPo vs Li-ion performanse pražnjenjaprvenstveno ovisi o dizajnu elektroda, kolektorima struje,unutarnji otpor (IR), i toplinske granice.

Namjenski građenLiPo vrećice s visokim C-rateommože koristiti strukture elektroda niskog otpora i višestruke kartice za skupljanje struje.

Usmjeren na energiju18650 i 21700 Li-ion ćelijemože dati prioritet kapacitetu, ali cilindrični dizajn velike snage može podnijeti zahtjevna opterećenja pražnjenja.

Na primjer,Molicel INR-21700-P45Bnavodi:

Tipični kapacitet: 4.5 Ah

Kontinuirana struja pražnjenja:45 A, s uvjetom prekida od 80 stupnjeva

Tipični DC unutarnji otpor:15 mΩ na 50% SoC

Ovo su specifikacije ćelija koje je objavio proizvođač, a ne jamstva izvedbe gotovog pakiranja. Navedeno toplinsko ograničenje ne uspostavlja prihvatljivu radnu temperaturu za svaku primjenu. [3]

LiPo u odnosu na Li-ion performanse pražnjenja: Što bi dobavljači trebali dokazati?

Nijedna konfiguracija ne pobjeđuje automatski.

Provjera nabave:Usporedite gotova pakiranja pri istom nazivnom naponu, strujnom profilu, SoC i temperaturi. Nemojte uspoređivati ​​ocjenu na razini paketa jednog dobavljača sa specifikacijom na razini ćelije drugog dobavljača.

3. Vršna struja: Koliko dugo baterija mora izdržati opterećenje?

 

 

Dobavljač može oglašavati150 A vršna struja pražnjenja, ali taj je broj nepotpun bez uvjeta pulsa.

Za nabavu,sposobnost vršne strujemora uključivati:
 

• Trajanje pulsa:Koliko sekundi paket mora izdržati navedenu struju?
• Ponavljanje:Koliko često će se taj vrhunac događati?
• Pokretanje SoC-a:Zadovoljava li baterija još uvijek zahtjeve pri kraju upotrebljivog punjenja?
• Temperatura:Može li paket isporučiti puls na minimalnoj radnoj temperaturi opreme?
• Ograničenje napona:Hoće li napon opterećenja ostati iznad minimalnog ulaznog zahtjeva opreme?

 

► Primjer: Kako odrediti ispitivanje prihvatljivosti vršne struje

Razmotrite hipotetski OEM uređaj koji koristi 4S litijsku bateriju.

Njegovi predloženi zahtjevi za opterećenje su:
 

Testni parametar	Primjer zahtjeva
Kontinuirana radna struja	10 A
Vršna struja pražnjenja	30 A
Maksimalno trajanje	5 sekundi
Ponavljanje pulsa	3 impulsa, odvojena od 30 sekundi pri 10 A
Pokretanje SoC-a	20%
Temperatura okoline	25 stupnjeva
Minimalni napon opterećenog paketa	13.0 V
Odgovor zaštite	Nema neočekivanog BMS prekida

Ove vrijednosti su ilustrativni zahtjevi za zahtjev za ponudu, a ne univerzalna radna ograničenja litijskih baterija. Proizvođač ćelija također mora dopustiti navedene struje, napone i temperature.

 

Kriterij prihvaćanja:Predloženi paket mora dovršiti definirani niz impulsa bez pada ispod 13,0 V, aktiviranja zaštite ili prekoračenja dogovorenih toplinskih ograničenja.

Baterija koja isporučuje 30 A tijekom jedne sekunde, ali otkaže tijekom pete sekunde, ne zadovoljava ovu specifikaciju.

 

Provjera nabave:Zahtijevajte tragove izmjerene struje, napona i temperature za cijeli niz impulsa - a ne jedan broj vršne struje.

4. LiPo naspram Li-ion propadanja napona: Kako odrediti prolaznost ili neuspjeh?

Pad naponaje pad napona na terminalu kada baterija daje struju.

Njegova otporna komponenta može se procijeniti pomoću:

Propadanje napona (V) ≈ struja opterećenja (A) × efektivni istosmjerni otpor (Ω)

Ovo je izračun prvog reda. Stvarni napon opterećenja također ovisi o elektrokemijskoj polarizaciji, SoC, temperaturi i trajanju impulsa. [4]

► Izračun pada napona: dva paketa baterija pod istim opterećenjem

Pretpostavimo da se dva hipotetska prijedloga 4S baterije procjenjuju na istom SoC-u i temperaturi.

Oba počinju s naponom mirovanja paketa od 14,0 V.

Oprema zahtijeva najmanje13,0 V pod opterećenjem od 30 A.

Otporni gubitak topline procjenjuje se pomoću:

P = I² × R

Na 30 A, procijenjeni otporni gubitak paketa B je tri puta veći od gubitka paketa A.

Ovo su modelirane vrijednosti, a ne stvarni rezultati ispitivanja pražnjenja. Pretpostavlja se da vrijednosti efektivnog otpora predstavljaju navedene uvjete pulsa. Izračunati prolaz napona paketa A ne utvrđuje punu usklađenost testa; ponavljanje pulsa, polarizacija, temperatura i ponašanje zaštite također moraju proći.

► Zašto je pad napona važan za nabavu baterija?

Pretjeranopad napona baterije pod opterećenjemmože uzrokovati:

• Preranoisključenje niskog napona (LVC).
• Smanjena snaga motora ili nestabilan rad opreme.
• Neočekivano gašenje BMS-a tijekom vršnih struja.

 

Provjera nabave:Najprije definirajte minimalni napon opterećenja. Zatim zahtijevajte od dobavljača da dokažu da cijeli paket ostaje iznad njega kroz navedeni profil opterećenja.

5. Zašto se pad napona mijenja s SoC-om, temperaturom i dizajnom kućišta?

Baterija koja prođe test vršne struje pri punom napunjenju može pasti na istom testu pred kraj pražnjenja.

Provjera nabave:MjeraIstosmjerni unutarnji otpor i napon opterećenja na stezaljkama gotovog paketa, koristeći isti SoC, temperaturu, trajanje impulsa i metodu mjerenja.

Nemojte izravno uspoređivati ​​vrijednosti AC impedancije i DC otpora kao da su međusobno zamjenjive. [4]

6. Koje podatke o ispitivanju pražnjenja kupci trebaju zatražiti prije odobrenja dobavljača?

Za aprilagođena LiPo baterija visokog pražnjenjailiLi-ionska baterija visoke potrošnje, pretvorite potrebni radni profil u mjerljive kriterije prihvaćanja RFQ-a.

Učinkovitost pražnjenja baterije OEM-a: Tablica provjere RFQ-a

Svi testovi trebaju koristiti specificiranu konfiguraciju baterije, radnu temperaturu i profil opterećenja. Planovi uzorkovanja i pragovi prihvatljivosti trebaju se dogovoriti prije kvalifikacije proizvodnje.

Odobrenje dobavljača trebalo bi ovisiti o potvrđenim performansama pražnjenja - ne o najvišoj oglašenoj C-ocjeni.