Kuidas mõista tühjenemiskiirust ja liitiumakut

Liitiumakusid kasutatakse laialdaselt erinevates elektroonikaseadmetes tänu oma suurele energiatihedusele ja pikale elueale. Üks oluline omadusliitiumaku tühjenemiskiirus, mis viitab sellele, kui kiiresti aku oma salvestatud energiat vabastab. Selle mõistmineliitiumaku tühjenemiskiiruson ülioluline aku jõudluse ja sobivuse määramiseks erinevateks rakendusteks.

Mis on C-määr?

C-kiirus on voolu väärtuse deklareerimise ühik, mida kasutatakse aku eeldatava efektiivse tööaja hindamiseks ja/või määramiseks muutuvate laadimis-/tühjendustingimuste korral. Aku laadimis- ja tühjendusvoolu mõõdetakse C-kiirusega. Enamiku kaasaskantavate patareide nimivool on 1C.liitiumioonaku c-määron kriitiline parameeter, mis määrab selle võimsuse, mahtuvuse ja eluea. C-kiiruse mõistmine ja optimeerimine on oluline, et tasakaalustada konkreetse rakenduse energiatarnenõudeid aku pikaealisusega. Arvestades mitmesuguseid tegureid, nagu rakenduse nõuded, aku konstruktsioon, temperatuuri haldamine ning õiged laadimis- ja tühjendusprotokollid, saab C-kiirust tõhusalt hallata, et tagada aku optimaalne jõudlus ja pikaealisus.

Jälgige, kuidas laadimis- ja tühjenemiskiirused on skaleeritud ja miks see on oluline.

Aku laadimis- ja tühjenemiskiirusi määravad C-kiirused. Aku mahtuvus on tavaliselt 1C, mis tähendab, et täielikult laetud aku mahutavusega 1Ah peaks andma 1A ühe tunni jooksul. Sama aku tühjenemisel temperatuuril 0,5C peaks andma 500mA kahe tunni jooksul ja temperatuuril 2C annab see 2A 30 minuti jooksul. Kiirel tühjenemisel tekkivad kaod vähendavad tühjenemisaega ja need kaod mõjutavad ka laadimisaega.

C-kiirust 1C tuntakse ka ühetunnise tühjenemisena; 0,5C ehk C/2 on kahetunnine tühjenemine ja 0,2C ehk C/5 on 5-tunnine tühjenemine. Mõnda suure jõudlusega akut saab mõõduka koormusega laadida ja tühjendada temperatuuril üle 1C. Tabel 1 illustreerib tüüpilisi aegu erinevate C-kiiruste juures.

Koormusvoolu väärtuse arvutamiseks koos laadimis-/tühjenduskiirusega saab selle järgmiselt:

∴ C-kiirus (C) = laadimis- või tühjendusvool (A) / aku nimimaht

Samuti saab aku eeldatava tööaja antud tühjendusvõimsuse korral leida järgmiselt:

∴ Aku kasutusaeg tundides = tühjendusmaht (Ah) / tühjendusvool (A)

Tühjendusvõime asuure võimsusega liitiumpatarei.

[Näide] Suure võimsusega toodete puhul on SLPB11043140H mudeli nimimaht 4,8 Ah. Liitiumioonaku NMC.

1. Milline on selle mudeli 1C tühjendusvoolu tingimus?

∴ Laadimis- (või tühjendus-) vool (A) = Aku nimimahtuvus * C-kiirus = 4,8 * 1(C) = 4,8 A

See tähendab, et aku on selle tühjenemisvoolu korral saadaval 1 tund.

2. Tühjendusvoolu väärtus 20 °C tühjendustingimustes on 4,8 (A) * 20 (C) = 96 A. See aku näitab suurepärast jõudlust isegi siis, kui aku tühjeneb 20 °C tühjendustingimustes. Järgnevalt on toodud aku saadaolev aeg, kui aku mahtuvus on 4,15 Ah.

∴ Kasutustunnid (h) = Tühjendatud mahtuvus (Ah) / Rakendatud voolutugevus (A) = 4,15 (Ah) / 96 (A) ≒ 0,043 tundi ≒ 2,6 minutit 96 A juures

See tähendab, et akut saab kasutada 2,6 minutit (0,043 tundi) koormusvooluga 96 A.

Aku mahtuvuse mõistmine

Tühjenduskiirus on lähtepunkt erinevate elektriseadmete tööks vajaliku aku mahtuvuse määramiseks. Korrutis I xt on aku poolt eraldatud laeng Q kulonites. Insenerid eelistavad tavaliselt kasutada ampertunde tühjenemiskiiruse mõõtmiseks, kasutades aega t tundides ja voolu I amprites.

Sellest lähtuvalt saate aku mahtuvusest aru selliste väärtuste abil naguvatt-tunnid (Wh)mis mõõdavad aku mahtuvust ehk tühjendusenergiat vattides, mis on võimsusühik. Insenerid kasutavad Ragone'i graafikut niklist ja liitiumist valmistatud akude vatt-tunni mahutavuse hindamiseks. Ragone'i graafikud näitavad, kuidas tühjendusvõimsus (vattides) väheneb tühjendusenergia (Wh) suurenedes. Graafikud näitavad seda pöördvõrdelist seost kahe muutuja vahel.

Need graafikud võimaldavad teil aku keemilist koostist kasutada erinevat tüüpi akude võimsuse ja tühjenemiskiiruse mõõtmiseks, sealhulgasliitium-raudfosfaat (LFP),liitium-mangaanoksiid (LMO)janikkelmangaankoobalt (NMC).

Kuidas leida aku C-reitingut?

Väiksemaid akusid hinnatakse tavaliselt 1C-reitinguga, mida tuntakse ka ühe tunni kiirusena. Näiteks kui teie aku tunni kiirusel on märgitud 3000 mAh, siis on 1C reiting 3000 mAh. Tavaliselt leiate oma aku C-kiiruse selle sildilt ja aku andmelehelt. Erineva koostisega akud näitavad mõnikord erinevaid C-kiirusi, näiteks pliiakud on üldiselt hinnatud väga madala tühjenemiskiirusega, sageli 0,05 C või 20-tunnise kiirusega. Teie aku keemiline koostis ja disain määravad teie aku maksimaalse C-kiiruse, näiteks liitiumakud taluvad palju kõrgemaid tühjenemiskiirusi kui teised keemilised akud, näiteks leeliselised. Kui te ei leia aku C-reitingut sildilt ega andmelehelt, soovitame teil võtta ühendust ...aku tootjaotse.

Aku tühjenemiskõvera võrrand

Nende graafikute aluseks olev aku tühjenemiskõvera võrrand võimaldab teil määrata aku tööaja, leides joone pöördkalde. See toimib seetõttu, et vatt-tunni ühikud jagatud vattidega annavad teile tööaja tunnid. Pannes need mõisted võrrandi kujule, saate kirjutadaE = C x Vavg energia E jaoks vatt-tundides,mahtuvus ampertundides C ja Vavg keskmine tühjenemispinge.

Vatt-tunnid pakuvad mugavat viisi tühjenemisenergia teisendamiseks teisteks energiavormideks, sest vatt-tundide korrutamine 3600-ga, et saada vatt-sekundid, annab energiaühikuks džaulid. Džaule kasutatakse sageli ka teistes füüsika ja keemia valdkondades, näiteks soojusenergia ja soojuse mõõtmiseks termodünaamikas või valguse energia mõõtmiseks laserfüüsikas.

Lisaks tühjenemiskiirusele on abiks ka mõned muud mõõtmised. Insenerid mõõdavad võimsust ka ühikutes C, mis on ampertunni mahtuvus jagatud täpselt ühe tunniga. Samuti saate vattidest otse ampriteks teisendada, teades, et aku puhul on võimsuse P (vattides), voolutugevuse I (amprites) ja pinge V (voltides) jaoks P = I x V.

Näiteks 4 V aku, mille nimivõimsus on 2 ampertundi, mahutavus on 2 Wh. See mõõtühik tähendab, et saate tarbida voolu 2 amprit ühe tunni jooksul või voolu ühe ampriga kaks tundi. Voolutugevuse ja aja vaheline seos sõltub teineteisest, nagu näitab ampertundi nimivõimsus.

Kui vajate abi oma rakendusele sobiva aku leidmisel, võtke ühendust ühega neist.BSLBATT liitiumakurakenduste insenerid.