和平精英开挂教程视频: 【技術分享】鋰電池充放電狀態分析及電量計的設計

2019-06-06 17:49:14 來源:面包板
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1. 鋰離子電池介紹
1.1 荷電狀態 (State-Of-Charge;SOC)
荷電狀態可定義為電池中可用電能的狀態,通常以百分比來表示。因為可用電能會因充放電電流,溫度及老化現象而有不同,所以荷電狀態的定義也區分為兩種:絕對荷電狀態(Absolute State-Of-Charge;ASOC)及相對荷電狀態(Relative State-Of-Charge;RSOC)。通常相對荷電狀態的范圍是 0% - 100%,而電池完全充電時是 100%,完全放電時是0%。絕對荷電狀態則是一個當電池制造完成時,根據所設計的固定容量值所計算出來的的參考值。一個全新完全充電電池的絕對荷電狀態是100%;而老化的電池即便完全充電,在不同充放電情況中也無法到100%。
 
下圖顯示不同放電率下電壓與電池容量的關系。放電率愈高,電池容量愈低。溫度低時,電池容量也會降低。
 
 
圖一、不同放電率及溫度下電壓與容量之關系
 
1.2 最高充電電壓 (Max Charging Voltage)
最高充電電壓和電池的化學成分與特性有關。鋰電池的充電電壓通常是4.2V 和 4.35V,而若陰極、陽極材料不同電壓值也會有所不同。
 
1.3 完全充電 (Fully Charged)
當電池電壓與最高充電電壓差小于100mV,且充電電流降低至C/10,電池可視為完全充電。電池特性不同,完全充電條件也有所不同。
 
下圖所顯示為一典型的鋰電池充電特性曲線。當電池電壓等于最高充電電壓,且充電電流降低至C/10,電池即視為完全充電。
 
圖二、鋰電池充電特性曲線
 
1.4 最低放電電壓 (Mini Discharging Voltage)
最低放電電壓可用截止放電電壓來定義,通常即是荷電狀態為0%時的電壓。此電壓值不是一固定值,而是隨著負載、溫度、老化程度或其他而改變。
 
1.5 完全放電 (Fully Discharge)
當電池電壓小于或等于最低放電電壓時,可稱為完全放電。
 
1.6 充放電率 (C-Rate)
充放電率是充放電電流相對于電池容量的一種表示。例如,若用1C來放電一小時之后,理想的話,電池就會完全放電。不同充放電率會造成不同的可用容量。通常,充放電率愈大,可用容量愈小。
 
1.7 循環壽命
循環次數是當一個電池所經歷完整充放電的次數,是可由實際放電容量與設計容量來估計。每當累積的放電容量等于設計容量時,則循環次數一次。通常在500次充放電循環后,完全充電的電池容量約會下降10% ~ 20%。
 
圖三、循環次數與電池容量的關系
 
1.8 自放電 (Self-Discharge)
所有電池的自放電都會隨著溫度上升而增加。自放電基本上不是制造上的瑕疵,而是電池本身特性。然而制造過程中不當的處理也會造成自放電的增加。通常電池溫度每增加10°C,自放電率即倍增。鋰離子電池每個月自放電量約為1~2%,而各類鎳系電池則為每月10~15%自放電量。
 
圖四、鋰電池自放電率在不同溫度下的表現
 
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