TA的每日心情 | 开心
2019-11-20 15:00 |
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大神教你设计锂电池充放电理论及电量计算法1 6 g0 L0 G* z% f) }4 o) ]4 `& C
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! ~ r+ L a- M% q3 u1. 锂离子电池介绍1.1 荷电状态 (State-Of-Charge；SOC)9 K% W7 F) E/ G/ \" G: T
荷电状态可定义为电池中可用电能的状态，通常以百分比来表示。因为可用电能会因充放电电流，温度及老化现象而有不同，所以荷电状态的定义也区分为两种：绝对荷电状态(Absolute State-Of-Charge；ASOC)及相对荷电状态(Relative State-Of-Charge；RSOC)。通常相对荷电状态的范围是 0% - 100%，而电池完全充电时是 100%，完全放电时是0%。绝对荷电状态则是一个当电池制造完成时，根据所设计的固定容量值所计算出来的的参考值。一个全新完全充电电池的绝对荷电状态是100%；而老化的电池即便完全充电，在不同充放电情况中也无法到100%。
1 n- j% F7 x2 I$ c" m% D下图显示不同放电率下电压与电池容量的关系。放电率愈高，电池容量愈低。温度低时，电池容量也会降低。
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图一、不同放电率及温度下电压与容量之关系
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1.2 最高充电电压 (Max Charging Voltage), ?9 E/ V/ v2 a0 D) d) e" W! g2 m' G
最高充电电压和电池的化学成分与特性有关。锂电池的充电电压通常是4.2V 和 4.35V，而若阴极、阳极材料不同电压值也会有所不同。
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" z* d+ R/ p6 x/ |2 E1.3 完全充电 (Fully Charged)
# L1 X% f7 h7 f- m7 d% N当电池电压与最高充电电压差小于100mV，且充电电流降低至C/10，电池可视为完全充电。电池特性不同，完全充电条件也有所不同。) q7 o4 |5 ^% ? X0 c
下图所显示为一典型的锂电池充电特性曲线。当电池电压等于最高充电电压，且充电电流降低至C/10，电池即视为完全充电。; M6 r X! }1 J/ Z& N
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图二、锂电池充电特性曲线, W4 l4 f |7 |, C4 y( u% ?. I
6 ~5 ]( Q' H. D1.4 最低放电电压 (Mini Discharging Voltage)
5 x" w1 f Z0 `+ R/ l# t) e7 w2 ]: e f最低放电电压可用截止放电电压来定义，通常即是荷电状态为0%时的电压。此电压值不是一固定值，而是随着负载、温度、老化程度或其他而改变。
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) s# D6 q8 l% G) R' i4 w2 X1.5 完全放电 (Fully Discharge); G! H# Q% g& @" G
当电池电压小于或等于最低放电电压时，可称为完全放电。; X0 B$ K. I7 r8 J' h# N7 B
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1.6 充放电率 (C-Rate)
0 A2 m2 \5 t# L% e$ H7 ?. H$ Q/ A充放电率是充放电电流相对于电池容量的一种表示。例如，若用1C来放电一小时之后，理想的话，电池就会完全放电。不同充放电率会造成不同的可用容量。通常，充放电率愈大，可用容量愈小。3 ]1 \: [2 a8 } x
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+ m, l6 l# F' \+ H( n# Q1.7 循环寿命' v0 S' |- c+ X b8 y! _; n
循环次数是当一个电池所经历完整充放电的次数，是可由实际放电容量与设计容量来估计。每当累积的放电容量等于设计容量时，则循环次数一次。通常在500次充放电循环后，完全充电的电池容量约会下降10% ~ 20%。
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/ D1 d. W$ p3 a" k( |图三、循环次数与电池容量的关系
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+ N- g4 E+ k9 v1.8 自放电 (Self-Discharge)6 [+ w4 i6 I) L. m
所有电池的自放电都会随着温度上升而增加。自放电基本上不是制造上的瑕疵，而是电池本身特性。然而制造过程中不当的处理也会造成自放电的增加。通常电池温度每增加10°C，自放电率即倍增。锂离子电池每个月自放电量约为1~2%，而各类镍系电池则为每月10~15%自放电量。' W7 Y! K6 r1 Y! d' a8 n0 Y b! g
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图四、锂电池自放电率在不同温度下的表现 |
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发表于 2019-5-9 13:48
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