Velocità di scarica delle batterie LiPo e ioni di litio: spiegazione del rating C, della corrente di picco e dell'abbassamento di tensione

Batterie LiPo ad alto scaricamentosono spesso progettati per applicazioni ad alta corrente, macelle agli ioni di litio ad alta potenzapuò anche fornire una notevole corrente continua e di picco. Il formato della batteria da solo non determina le prestazioni di scarica.

In conclusione:Un rating C elevato significa poco se il pacco non è in grado di mantenere la tensione operativa minima dell'apparecchiatura durante i picchi di domanda.

Gli acquirenti devono verificare la corrente continua, la durata dell'impulso, la tensione caricata e l'aumento della temperatura in condizioni di test identiche.

Per un confronto tecnologico più ampio, vedereGuida alla batteria ai polimeri di litio di Blumoti rispetto alla batteria agli ioni di litio. [1]

1. Classificazione C LiPo vs Li-ion: quanta corrente può effettivamente fornire la batteria?

Classe C di scarica della batteriaindica la corrente relativa alla capacità nominale.

Corrente di scarica (A)=Capacità (Ah) × Classe C

Per unBatteria LiPo da 2.200 mAh (2,2 Ah).pubblicizzato a 50°C continui:

2,2 Ah × 50 C=110 A

The label claims 110 A of continuous current. It doesn't prove the pack can sustain that load without excessive voltage sag, overheating, or triggering protection circuitry. [2]

► Corrente di scarica continua e corrente di picco: cosa devono verificare gli acquirenti?

• Corrente di scarica continuaè la corrente che una batteria può sostenere entro limiti elettrici e termici specificati.
• Corrente di picco (corrente di scoppio)è consentito per una durata limitata a condizioni definite.

Ad esempio, aValutazione di scoppio di 100°Csignifica poco senza una durata dell'impulso specificata, a partirestato di carica (SoC), temperatura e intervallo di recupero.

Una valutazione dell'impulso di 5 secondi non può essere utilizzata automaticamente per un carico di 10 secondi.

Controllo degli appalti:Richiedi valori nominali di corrente continua e di picco in ampere, con supporto per misurazioni di tensione e temperatura.

2. LiPo ad alta scarica e Li-ion ad alta potenza: cosa determina la capacità attuale?

Prestazioni di scarica LiPo vs Li-iondipende principalmente dal design dell'elettrodo, dai collettori di corrente,resistenza interna (IR)e limiti termici.

Costruito appositamentecelle a sacchetto LiPo ad alto tasso di Cpuò utilizzare strutture di elettrodi a bassa resistenza e più schede di raccolta corrente.

Concentrato sull'energiaCelle agli ioni di litio 18650 e 21700possono dare priorità alla capacità, ma i design cilindrici ad alta potenza possono supportare carichi di scarico impegnativi.

Ad esempio, ilMolicello INR-21700-P45Bspecifica:

Capacità tipica: 4.5 Ah

Corrente di scarica continua:45 A, con una condizione di interruzione di 80 gradi

Resistenza interna CC tipica:15 mΩ al 50% SoC

Queste sono specifiche della cella pubblicate dal produttore, non garanzie sulle prestazioni del pacco finito. Il taglio termico indicato non stabilisce una temperatura operativa accettabile per ogni applicazione. [3]

Prestazioni di scarica LiPo vs Li-ion: cosa dovrebbero dimostrare i fornitori?

Nessuna delle due configurazioni vince automaticamente.

Controllo degli appalti:Confronta i pacchetti finiti con la stessa tensione nominale, profilo di corrente, SoC e temperatura. Non confrontare la valutazione a livello di confezione di un fornitore con le specifiche a livello di cella di un altro fornitore.

3. Corrente di picco: per quanto tempo una batteria deve sostenere il carico?

 

 

Un fornitore può fare pubblicitàCorrente di scarica di picco 150 A, ma quel numero è incompleto senza le condizioni dell'impulso.

Per gli appalti,capacità di corrente di piccodeve includere:
 

• Durata dell'impulso:Per quanti secondi il pacco deve sostenere la corrente specificata?
• Ripetizione:Con quale frequenza si verificherà questo picco?
• SoC iniziale:La batteria soddisfa ancora i requisiti verso il termine della sua carica utilizzabile?
• Temperatura:Il pacco può erogare l'impulso alla temperatura operativa minima dell'apparecchiatura?
• Limite di tensione:La tensione caricata rimarrà al di sopra del requisito di ingresso minimo dell'apparecchiatura?

 

► Esempio: come specificare un test di accettazione della corrente di picco

Considera un ipotetico dispositivo OEM che utilizza un pacco batteria al litio 4S.

I requisiti di carico proposti sono:
 

Parametro di prova	Requisito di esempio
Corrente operativa continua	10 A
Corrente di scarica di picco	30 A
Durata del picco	5 secondi
Ripetizione dell'impulso	3 impulsi separati da 30 secondi a 10 A
Avvio del SoC	20%
Temperatura ambiente	25 gradi
Tensione minima del pacco caricato	13.0 V
Risposta di protezione	Nessun taglio imprevisto del BMS

Questi valori sono requisiti RFQ illustrativi, non limiti operativi universali per le batterie al litio. Il produttore della cella deve inoltre consentire le correnti, le tensioni e le temperature specificate.

 

Criterio di accettazione:Il pacchetto proposto deve completare la sequenza di impulsi definita senza scendere al di sotto di 13,0 V, attivare la protezione o superare i limiti termici concordati.

Una batteria che fornisce 30 A per un secondo ma si guasta durante il quinto secondo non soddisfa questa specifica.

 

Controllo degli appalti:Richiedono tracce di corrente, tensione e temperatura misurate per l'intera sequenza di impulsi, non un singolo numero di corrente di picco.

4. Abbassamento di tensione per batterie LiPo e ioni di litio: come determinare il superamento o il fallimento?

Abbassamento di tensioneè la caduta di tensione ai terminali quando una batteria fornisce corrente.

La sua componente resistiva può essere stimata utilizzando:

Abbassamento di tensione (V) ≈ Corrente di carico (A) × Resistenza CC effettiva (Ω)

Questo è un calcolo del primo ordine. La tensione caricata effettiva dipende anche dalla polarizzazione elettrochimica, dal SoC, dalla temperatura e dalla durata dell'impulso. [4]

► Calcolo dell'abbassamento di tensione: due pacchi batteria sotto lo stesso carico

Supponiamo che due ipotetiche proposte di batterie 4S vengano valutate allo stesso SoC e temperatura.

Entrambi iniziano con una tensione di pacco riposato di 14,0 V.

L'attrezzatura richiede almeno13,0 V con un carico di 30 A.

La perdita di calore resistivo è stimata utilizzando:

P = I² × R

A 30 A, la perdita resistiva stimata del pacco B è tre volte quella del pacco A.

Questi sono valori modellizzati, non risultati effettivi dei test di scarica. Si presuppone che i valori di resistenza effettiva rappresentino le condizioni di impulso specificate. Il passaggio di tensione calcolato del pacchetto A non stabilisce la piena conformità al test; devono passare anche la ripetizione degli impulsi, la polarizzazione, la temperatura e il comportamento di protezione.

► Perché l'abbassamento di tensione è importante per l'approvvigionamento delle batterie?

Eccessivoabbassamento della tensione della batteria sotto caricopuò causare:

• Precoceinterruzione di bassa tensione (LVC).
• Potenza del motore ridotta o funzionamento instabile dell'apparecchiatura.
• Arresto imprevisto del BMS durante i picchi di corrente.

 

Controllo degli appalti:Definire innanzitutto la tensione minima caricata. Richiedere quindi ai fornitori di dimostrare che l'intero pacco rimane al di sopra di esso per tutto il profilo di carico specificato.

5. Perché l'abbassamento di tensione cambia in base al SoC, alla temperatura e al design del pacco?

Una batteria che supera un test di corrente di picco a piena carica potrebbe fallire lo stesso test verso la fine della scarica.

Controllo degli appalti:MisuraResistenza interna CC e tensione caricata ai terminali del pacco finito, utilizzando lo stesso SoC, temperatura, durata dell'impulso e metodo di misurazione.

Non confrontare direttamente i valori di impedenza CA e resistenza CC come se fossero intercambiabili. [4]

6. Quali dati sui test di scarico dovrebbero richiedere gli acquirenti prima dell'approvazione del fornitore?

Per unbatteria LiPo personalizzata ad alto scaricamentoOpacco batteria agli ioni di litio ad alto consumo, trasformare il profilo operativo richiesto in criteri misurabili di accettazione della RFQ.

Prestazioni di scarica della batteria OEM: tabella di verifica della richiesta di offerta

Tutti i test dovrebbero utilizzare la configurazione della batteria, la temperatura operativa e il profilo di carico specificati. I piani di campionamento e le soglie di accettazione dovrebbero essere concordati prima della qualificazione della produzione.

L'approvazione del fornitore dovrebbe dipendere dalle prestazioni di scarico verificate, non dalla classificazione C più alta pubblicizzata.