LiPo vs Li-ion brzina pražnjenja: C-Rating, vršna struja i pad napona objašnjeni

LiPo baterije visokog pražnjenjasu često dizajnirani za primjene visoke struje, aliLi-ion ćelije velike snagetakođer može isporučiti značajnu kontinuiranu i vršnu struju. Format baterije sam po sebi ne određuje performanse pražnjenja.

Zaključak:Visok C-Rating znači malo ako paket ne može održati minimalni radni napon vaše opreme tokom najveće potražnje.

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

Za šire poređenje tehnologije, pogledajteBlumotijev vodič za Li-polimersku bateriju protiv litijum-jonske baterije. [1]

1. LiPo vs Li-ion C-Rating: Koliku struju zapravo baterija može isporučiti?

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

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

Za a2.200 mAh (2.2 Ah) LiPo baterijareklamirano na 50C kontinuirano:

2,2 Ah × 50C=110 A

Na etiketi se navodi 110 A kontinuirane struje. To ne dokazuje da paket može izdržati to opterećenje bez pretjeranog pada napona, pregrijavanja ili aktiviranja zaštitnih kola. [2]

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

• Kontinuirana struja pražnjenjaje struja koju baterija može izdržati unutar određenih električnih i termičkih granica.
• Vršna struja (struja rafala)dozvoljeno je na ograničeno trajanje pod definisanim uslovima.

Na primjer, a100C burst ratingznači malo bez određenog trajanja impulsa, početakstanje napunjenosti (SoC), temperaturu i interval oporavka.

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

Provjera nabavke:Zatražite kontinualne i vršne struje u amperima, uz pomoćna mjerenja napona i temperature.

2. LiPo visokog pražnjenja u odnosu na Li-ion velike snage: Šta određuje trenutnu sposobnost?

LiPo vs Li-ion performanse pražnjenjazavisi prvenstveno od dizajna elektroda, strujnih kolektora,unutrašnji otpor (IR), i termičke granice.

Namenski izgrađenLiPo kesice ćelije visoke stope Cmogu koristiti elektrodne strukture niskog otpora i višestruke jezičke za prikupljanje struje.

Fokusiran na energiju18650 i 21700 Li-ion ćelijamože dati prioritet kapacitetu, ali cilindrični dizajn velike snage može podržati zahtjevna opterećenja pražnjenja.

Na primjer, theMolicel INR-21700-P45Bspecificira:

Uobičajeni kapacitet: 4.5 Ah

Kontinuirana struja pražnjenja:45 A, sa stanjem prekida od 80 stepeni

Tipični DC unutrašnji otpor:15 mΩ na 50% SoC

Ovo su specifikacije ćelija koje je objavio proizvođač, a ne garancije performansi gotovog pakovanja. Navedeni termički prekid ne uspostavlja prihvatljivu radnu temperaturu za svaku primjenu. [3]

LiPo vs Li-ion performanse pražnjenja: Šta bi dobavljači trebali dokazati?

Nijedna konfiguracija ne pobjeđuje automatski.

Provjera nabavke:Uporedite gotova pakovanja na istom nazivnom naponu, strujnom profilu, SoC-u i temperaturi. Nemojte upoređivati ​​ocjenu jednog dobavljača na nivou pakovanja sa specifikacijom na nivou ćelije drugog dobavljača.

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

 

 

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

Za nabavku,sposobnost vršne strujemora uključivati:
 

• Trajanje pulsa:Koliko sekundi paket mora izdržati specificiranu struju?
• Ponavljanje:Koliko često će se pojaviti taj vrhunac?
• Pokretanje SoC-a:Da li baterija i dalje ispunjava zahtjeve pred kraj svog upotrebljivog punjenja?
• temperatura:Može li paket isporučiti puls na minimalnoj radnoj temperaturi opreme?
• Granica napona:Hoće li opterećeni napon ostati iznad minimalnog ulaznog zahtjeva opreme?

 

► Primjer: Kako odrediti test prihvatljivosti vršne struje

Zamislite hipotetički OEM uređaj koji koristi 4S litijumsku bateriju.

Njegovi predloženi zahtjevi za opterećenje su:
 

Test parametar	Primjer zahtjeva
Kontinuirana radna struja	10 A
Vršna struja pražnjenja	30 A
Peak trajanje	5 sekundi
Ponavljanje pulsa	3 impulsa, razdvojena za 30 sekundi na 10 A
Pokretanje SoC-a	20%
Temperatura okoline	25 stepeni
Minimalni napunjeni napon paketa	13.0 V
Odgovor zaštite	Nema neočekivanog BMS prekida

Ove vrijednosti su ilustrativni zahtjevi za RFQ, a ne univerzalna ograničenja rada litijumskih baterija. Proizvođač ćelije također mora dozvoliti specificirane struje, napone i temperature.

 

Kriterijum prihvatanja:Predloženi paket mora završiti definiranu sekvencu impulsa bez pada ispod 13,0 V, aktiviranja zaštite ili prekoračenja dogovorenih termičkih granica.

Baterija koja isporučuje 30 A za jednu sekundu, ali pokvari tokom pete sekunde, ne ispunjava ovu specifikaciju.

 

Provjera nabavke:Zahtijevajte izmjerenu struju, napon i temperaturu za kompletan niz impulsa - a ne jedan broj vršne struje.

4. LiPo u odnosu na Li-ion pad napona: kako odrediti prolaz ili neuspjeh?

Propadanje naponaje pad napona terminala kada baterija napaja struju.

Njegova otporna komponenta može se procijeniti pomoću:

Pad napona (V) ≈ Struja opterećenja (A) × efektivni DC otpor (Ω)

Ovo je proračun prvog reda. Stvarni napon opterećenja također zavisi od elektrohemijske polarizacije, SoC, temperature i trajanja impulsa. [4]

► Proračun pada napona: dva paketa baterija pod istim opterećenjem

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

Oba počinju sa mirnim naponom paketa od 14,0 V.

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

Otporni gubitak topline se procjenjuje pomoću:

P = I² × R

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

Ovo su modelirane vrijednosti, a ne stvarni rezultati testa pražnjenja. Pretpostavlja se da brojke efektivnog otpora predstavljaju specificirane uslove impulsa. Izračunati napon paketa A ne utvrđuje potpunu usklađenost testa; ponavljanje pulsa, polarizacija, temperatura i zaštitno ponašanje također moraju proći.

► Zašto je pad napona bitan za nabavku baterija?

Pretjeranonapon baterije pada pod opterećenjemmože uzrokovati:

• Preranoniskonaponski prekid (LVC).
• Smanjena snaga motora ili nestabilan rad opreme.
• Neočekivano isključenje BMS-a tokom trenutnih vršnih opterećenja.

 

Provjera nabavke:Prvo definirajte minimalni napon. Zatim zahtijevajte od dobavljača da dokažu da kompletan paket ostaje iznad njega kroz specificirani profil opterećenja.

5. Zašto se napon opada sa SoC, temperaturom i dizajnom pakovanja?

Baterija koja prođe test vršne struje pri punom napunjenju može propasti isti test pri kraju pražnjenja.

Provjera nabavke:MjeraDC interni otpor i opterećeni napon na gotovim terminalima paketa, koristeći isti SoC, temperaturu, trajanje impulsa i metodu mjerenja.

Nemojte direktno upoređivati ​​vrijednosti AC impedancije i DC otpora kao da su zamjenjive. [4]

6. Koje podatke o testu pražnjenja kupci treba da traže prije odobrenja dobavljača?

Za aprilagođena LiPo baterija visokog pražnjenjailiLi-ion baterija visokog trošenja, pretvorite traženi operativni profil u mjerljive kriterije prihvatljivosti RFQ.

OEM performanse pražnjenja baterije: Tabela za provjeru RFQ

Svi testovi bi trebali koristiti specificiranu konfiguraciju baterije, radnu temperaturu i profil opterećenja. Planovi uzorkovanja i pragovi prihvatljivosti trebaju biti dogovoreni prije kvalifikacije proizvodnje.

Odobrenje dobavljača bi trebalo da zavisi od verifikovanih performansi pražnjenja - a ne od najviše reklamirane C-ocene.