So lesen Sie die Lade- und Entladekurve der Batterie ab

Um die Zyklenfestigkeit und die Sicherheit der Anwender zu gewährleisten, werden die meisten Batterien in geschlossenen Systemen betrieben, wie etwa Pouchzellen und Zylinderbatterien.

Dadurch gleicht die Situation im Inneren der Batterie einer Blackbox, und wir können die darin enthaltenen Materialinformationen nicht direkt erhalten, sondern nur durch externe Tests abschätzen. Welche Tests können also Aufschluss über das elektrische „Herz“ geben? Geräte zum Testen der Batterieladung und -entladung wird tun. Wenn Sie eine Analogie haben müssen, dann ist das Laden und Entladen der Batterie wie die potentielle Energie des Wassers, das vom Wasserkraftwerk verbraucht wird, und die Entladung ist das „Wasser“ der positiven Elektrode. Das Schätzen der Wassermenge stromaufwärts und das rechtzeitige Anpassen der Strategie, um einen normalen Gebrauch sicherzustellen, ist zu der wichtigsten Arbeit geworden, auf die wir in unserem täglichen Leben achten müssen, und diese Wassermenge kann auch als die Leistung der Batterie verstanden werden.

Zurück zur Batterie: Die Batterie wird geladen und entladen. Mit der Änderung der Lade- und Entladetiefe ändert sich auch die Spannung ständig. Wenn wir die Kapazität als Abszisse und die Spannung als Ordinate nehmen, können wir das Erhalten Sie eine einfache Lade- und Entladekurve, die viele Hinweise auf die elektrische Leistung der Batterie enthält. Diese Kurven werden basierend auf Zeit, Kapazität, SOC, Spannung und anderen Zellparametern beim Laden und Entladen erstellt, was auch als Lade- und Entladekurve bezeichnet wird. Im Folgenden finden Sie eine Einführung in mehrere gängige Lade-Entlade-Kurven.

Zeit-Strom-/Spannungskurve:

1. Konstantstrom:

Beim Laden und Entladen mit konstantem Strom hat der Strom einen konstanten Wert und gleichzeitig wird die Änderung der Klemmenspannung der Batterie erfasst, was üblicherweise zur Erkennung der Entladeeigenschaften der Batterie verwendet wird. Während des Entladevorgangs bleibt der Entladestrom unverändert, die Batteriespannung sinkt und auch die Entladeleistung nimmt ab. Eine Beispielkurve ist in der folgenden Abbildung dargestellt.

2.Konstanter Strom und konstante Spannung (Laden):

Im Vergleich zum Laden mit konstantem Strom erfolgt beim Laden mit konstantem Strom und konstanter Spannung am Ende des Ladevorgangs ein Prozess mit konstanter Spannung. Am Ende des Ladevorgangs, wenn die Spannung den Zielwert erreicht, wird sie konstant und der Strom nimmt allmählich ab. Das Laden mit konstantem Strom und konstanter Spannung endet, wenn der Abschaltstrom erreicht ist. Aufgrund der starken Schwankung der Batteriespannung nach dem Verlassen des Plateaus kann die Batterie bei fortgesetzter Konstantstromladung nicht den idealen Vollzustand erreichen. Daher muss auf konstante Spannung umgeschaltet und der Strom reduziert werden, um sicherzustellen, dass die Batterie erreicht wird einen möglichst höheren Ladezustand. Eine Beispielkurve ist in der folgenden Abbildung dargestellt.

3.Konstante Leistung:

Der gesamte Lade- und Entladevorgang läuft mit konstanter Leistung ab. Gemäß P=UI steigt beim Laden mit konstanter Leistung die Spannung allmählich an und der Strom ab, während beim Entladen die Spannung abnimmt und der Strom allmählich zunimmt. Gemäß der Berechnung der herkömmlichen Lade-Entlade-Abschaltspannung von 3,65–2,5 V einer LFP-Batterie kann der Entladeklemmenstrom fast das 1,5-fache des Ladeklemmenstroms erreichen. Eine Beispielkurve ist in der folgenden Abbildung dargestellt.

4. Kontinuierlich, intermittierend, gepulst:

Während der Strom oder die Leistung konstant ist, wird die Timing-Funktion verwendet, um eine kontinuierliche, intermittierende und pulsierende Lade- und Entladesteuerung zu realisieren. Diese speziellen Lade-Entlade-Regime werden häufig zur Bewertung des Gleichstrom-Innenwiderstands einer Batterie verwendet. Eine Beispielkurve ist in der folgenden Abbildung dargestellt.

Kapazitäts-Spannungskurve:

Die horizontale Achse der Kapazitäts-Spannungs-Kurve spiegelt die Lade- und Entladekapazität und den Ladezustand der Batterie wider, während die vertikale Achse die Spannungsplattform, den Wendepunkt, die Polarisation und andere Informationen der Batterie enthält. Die folgende Abbildung zeigt die Entladekurve einer Lithium-Eisenphosphat-Batterie bei verschiedenen Temperaturen.

Kreiskurve:

Wir wissen, dass die Lebensdauer einer Batterie in Kalenderlebensdauer und Zyklenlebensdauer unterteilt wird. Die Kalenderlebensdauer ist die Zeit, in der die Batteriekapazität bei natürlicher Platzierung bis zu einem gewissen Grad verloren geht, und die Zykluslebensdauer ist die Häufigkeit, mit der die Batterie bis zu einem bestimmten Grad geladen und entladen wird, nachdem die Batterie kontinuierlich geladen und entladen wurde. Die Lebensdauer ist einer der wichtigen Indikatoren zur Messung der Leistung der Batterielebensdauer. Die Zyklustestdaten von Lithium-Ionen-Batterien basieren auf der Akkumulation von Daten aus einem einzelnen Lade- und Entladevorgang unter Verwendung von Batterie-Lebenszyklus-Testmaschineund verschiedene Daten einer einzelnen Ladung und Entladung können extrahiert werden, um eine Vielzahl von Kurven für die Analyse in verschiedenen Aspekten zu erstellen. Die einfachste Zykluslebenskurve basiert auf der Anzahl der Zyklen auf der x-Achse und der Entladekapazität oder Kapazitätserhaltungsrate auf der y-Achse, wie in der Abbildung unten dargestellt. Mit fortschreitendem Zyklus erhöht sich die Kapazität der Batterie zu zerfallen, und das Lade-Entlade-System hat einen erheblichen Einfluss auf die Abschwächung der Batteriekapazität.

Das Verständnis der Lade-Entlade-Kurve und ihrer Zusammensetzung ist für das Verständnis des Aufbaus und der Verwendung von Batterien von großer Bedeutung.

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