Как измерить емкость литий ионного аккумулятора: Как узнать емкость Li-ion аккумулятора?

Содержание

Как измерить ёмкость литий-ионного аккумулятора в домашних условиях | Электровелосипедист

Привет друзья!

Определение ёмкости литий-ионного аккумулятора является довольно важным мероприятием, так как позволяет оценить соответствие заявленных характеристик батареи реальным.

Такая необходимость может возникнуть если ваш электровелосипед или электросамокат стал проезжать на одном заряде гораздо меньше, а также в случае, если вы решили приобрести б/у аккумулятор или б/у электровелосипед (электросамокат).

Сам принцип измерения заключается в том, чтобы разрядить полностью заряженный аккумулятор через нагрузку, и при этом измерить количество ватт-часов, или ампер-часов.

Нагрузка

В качестве нагрузки необходимо использовать потребитель энергии подходящей мощности. Им, конечно, может быть двигатель самого электровелосипеда, но на холостых оборотах он будет потреблять достаточно мало энергии, не более 100 Вт.

В таком случае, для аккумулятора ёмкостью 960 Втч (20 Ач 48 В) время разрядки двигателем на холостом ходу при таком потреблении займёт почти 10 часов. Тем более, процесс будет сопровождаться звуком работающего двигателя.

Гораздо удобнее в качестве нагрузки использовать набор ламп, соединённых последовательно. В связи с тем, что номинальное напряжение большинства аккумуляторов электровелосипеда кратно 12-ти (24 В, 36 В, 48 В, 60 В), для этой цели отлично подойдут автомобильные лампы на 12 В.

Внимание! Данная статья не является инструкцией к действию. Автор лишь делится собственным опытом. Вся ответственность за повторение действий, описанных в данной статье, лежит на Вас. Будьте благоразумны и не приступайте к подобным работам, не имея соответствующей квалификации и опыта.

Нужно последовательно соединить необходимое количество ламп, чтобы получилось напряжение вашего аккумулятора (для 24 В — две лампы, для 36 В — три, для 48 В — четыре, и так далее).

Мощность такой нагрузки определяется как суммарная мощность соединённых ламп. То есть для батареи на 48 В при использовании 4 ламп по 65 Вт мощность нагрузки получится 260 Вт.

Нагрузка для аккумулятора на 48 В из четырёх ламп на 12 В

Нагрузка для аккумулятора на 48 В из четырёх ламп на 12 В

Конечно, в качестве нагрузки можно использовать и другие потребители энергии, но важно убедиться, что их мощность не превышает разрешённую долговременную мощность аккумулятора, иначе полученное значение ёмкости не будет соответствовать действительности, а батарея от перегрузки может выйти из строя.

Простой способ определить ёмкость литий-ионного аккумулятора

Вот мы и добрались до самого интересного — процесса определения ёмкости.

Первый способ, который будет рассмотрен, подойдёт в случае, если у вас нет никаких приборов, а есть только нагрузка известной мощности и сам аккумулятор. Он не даст точного значения, но позволит оценить примерную ёмкость.

Полностью зарядив литий-ионный аккумулятор при помощи зарядного устройства из комплекта для велосипеда, подключаем его к нагрузке и засекаем время.

Схема подключения батареи на 48 В к нагрузке

Схема подключения батареи на 48 В к нагрузке

Как только батарея разрядится (BMS внутри батареи разорвёт цепь и лампочки погаснут), смотрим сколько времени прошло. Затем умножаем это время, выраженное в часах, на мощность нагрузки в ваттах — получаем ёмкость в Втч. Для получения значения в ампер-часах, делим результат на номинальное напряжение батареи.

Например, аккумулятор на 48 В, подключенный к нагрузке 260 Вт, разрядился через 1 час 50 минут, то есть за 1,83 часа. Тогда абсолютная ёмкость составит 1,83 ч х 260 Вт = 475,8 Втч. Получаем значение в ампер-часах: 475,8 Втч / 48В = 9,9 Ач.

Это только приблизительное значение, так как реальная мощность лампочек может отличаться от заявленной, а процесс разряда — нелинейный.

Графики разряда ячеек Panasonic NCR18650B постоянным током при различных температурах

Графики разряда ячеек Panasonic NCR18650B постоянным током при различных температурах

Если же у вас найдётся мультиметр, можно получить более точное значение.

Определение ёмкости при помощи тестера (мультиметра)

Продолжим рассматривать наш пример с аккумулятором на 48 вольт и четырьмя лампочками. Давайте оценим ток, который будет протекать в цепи, для этого нужно разделить мощность на напряжение.

I = P / U = 260 Вт / 48 В = 5,4 А

Даже простой мультиметр, как на изображении ниже, позволяет измерять ток до 10 А, для этого у него есть отдельное гнездо, так что он нам подходит.

Включаем мультиметр в нашу цепь в режиме измерения высоких токов (для этого на нём есть специальное положение переключателя, обозначенное подписью «10 А»).

Нам нужно будет измерить ток в начале и в конце процесса разряда, поэтому можно использовать схему из предыдущего примера, а для измерения включать в цепь мультиметр в самом начале и ближе к концу процесса. И кроме этого, нужно будет измерить время разряда, как в прошлом примере.

По мере разряда аккумулятора ток будет снижаться, так как будет падать напряжение на аккумуляторе. К примеру, в самом начале разрядный ток составил 6 А, и перед тем как аккумулятор разрядился, ток был 4,7 А.

Теперь считаем средний ток: (6А + 4,6 А) / 2 = 5,3 А.

Чтобы получить ёмкость, умножаем это значение на время разряда, выраженное в часах (из прошлого примера 1 час 50 минут, или 1,83 ч):

Ёмкость в ампер-часах: 5,3 А х 1,83 ч = 9,7 Ач.

Для получения ёмкости в ватт-часах, умножаем полученное значение на номинальное напряжение аккумулятора.

Абсолютная ёмкость: 9,7 Ач х 48 В = 465,6 Втч.

Мы получили более точное значение, чем в первом примере, приняв, что наша зависимость линейная. Но для получения ещё более точного значения ёмкости нам потребуется ваттметр.

Измерение ёмкости литий-ионного аккумулятора при помощи ваттметра

На торговой площадке Aliexpress представлен довольно широкий выбор ваттметров, но в качестве примера, в рамках данной статьи мы рассмотрим модель HiDANCE.

Это довольно компактный ваттметр, размерами 48 х 29 х 20 мм, рассчитанный на напряжение до 150 В и ток до 20 А. Если понадобится, ссылка не него здесь.

Ваттметр HiDANCE

Ваттметр HiDANCE

Такой ваттметр измеряет ёмкость непрерывно, в процессе всего разряда аккумулятора, и сохраняет накопленное значение даже когда аккумулятор отключится.

На обратной стороне ваттметра находятся клеммы, к одной паре которых подключается аккумулятор, а ко второй — нагрузка, как показано на рисунке.

Схема подключения Ваттметра

Схема подключения Ваттметра

Полностью заряжаем батарею, подключаем к ней ваттметр, и делаем сброс к нулевым значениям длительным нажатием на единственную кнопку «Key». После этого подключаем нагрузку.

Когда процесс разряда завершится (плата BMS отключит нагрузку и лампы погаснут), на ваттметре будет сохранено накопленное значение ёмкости в ампер-часах, хотя он и отключится.

Чтобы просмотреть результаты измерений, отключаем нагрузку и ставим аккумулятор на зарядку. На выходе батареи появится напряжение и ваттметр включится, отобразив ёмкость. Для получения значения в ватт-часах, умножаем ампер-часы на номинальное напряжение аккумулятора.

Это самый простой и самый точный способ измерения ёмкости среди перечисленных, так как не нужно засекать время и отслеживать момент когда погаснут лампочки, но он требует наличия ваттметра.

И если вы обзавелись таким, или аналогичным прибором, вы сможете самостоятельно отслеживать состояние вашего аккумулятора в дальнейшем, а в крайнем случае — использовать его в качестве измерителя напряжение или тока применительно к другим устройствам, в том числе в автомобильном направлении.

Если понравилось, или статья оказалась для Вас полезной, ставьте «лайк» 👍 и подписывайтесь. Это позволит развивать канал.

СПАСИБО, что дочитали до конца, и до встречи! 👋

ИЗМЕРИТЕЛЬ ЕМКОСТИ ЛИТИЕВЫХ АКБ

Предлагаемое устройство предназначено для измерения емкости Li-ion аккумуляторов и его заряда. Собрана схеме на Atmega8, дисплее Wh2602 (без кириллицы), типового зарядного с Алиэкспресс и нагрузочного резистора. Сразу замечу, что схема не имеет защиты от переполюсовки!

Принципиальная схема тестера литиевых аккумуляторов

При включении выводится надпись о подключении аккумулятора к устройству, после подключения аккумулятора начинается его заряд, на ЖКИ выводится знак зарядки, напряжение на аккумуляторе и ток заряда.

После полного заряда заряд отключается и начинается разряд, ток разряда зависит от сопротивления резистора R1 (у меня 10 Ом, но вы можете ставить любой, какой считаете нужным). Каждую секунду происходит измерение напряжения на аккумуляторе, производится расчет тока через него и отобранная емкость, при достижении конечного напряжения разряда разряд отключается и включается заряд.

Выводится измеренная емкость аккумулятора, текущее напряжение на аккумуляторе и ток заряда.

В устройстве 3 кнопки: «режим», «минус» и «плюс». В рабочем режиме кнопка «режим» позволяет переключаться на режим дальше, кнопка «минус» и «плюс» выключают и включают подсветку дисплея.

Все устройство питается от обычной зарядки сотового телефона, необходимо подобрать чтобы напряжение не превышало 5,5 вольт на холостом ходу и способно было выдать ток равный выбранному току заряда при напряжении не менее 4,5 вольт, у меня прекрасно справляется зарядное от Алкатель на 5 В /520 мА).

Модуль зарядки требует доработки — нужно выпаять микросхему в корпусе SOT-23-6 (DW01-контроллер литий-ионного аккумулятора), замкнуть дорожки, которые шли к выводам 1,2,3 DW01 и уменьшить номинал резистора R3 — там стоит 1,2 кОм, то есть ток заряда 1 ампер будет слишком много для «малоемких» аккумуляторов, у меня 5,1 ком (ток заряда около 250 мА).

Установки тестера

Все предустановки через кнопки, необходим испытательный аккумулятор и мультиметр. Нажимаем одновременно все 3 кнопки, как экран очистится — отпускаем, на дисплее напряжение Vop — это напряжение на выводе 21 Atmega8, необходимо измерить это напряжение мультиметром (в режиме вольтметра) и выставить его кнопками «минус»/»плюс».

  • Нажимаем кнопку «режим» — следующий пункт установка номинала R3 на плате зарядки, подключаем к устройству мультиметр в режиме амперметра и аккумулятор, кнопками «минус»/»плюс» подгоняем показания амперметра и тока на дисплее (также на дисплее будет отображаться значение R3, но чуть меньше установленного, скорее всего накладывается внутреннее сопротивление TP4056).
  • Ток заряда подогнали, снова нажимаем кнопку «режим», попадаем в режим установки разряда, все так же — подгоняем ток на амперметре и ЖКИ, но стоит немного подождать пока разогреется нагрузочный резистор, полминуты хватит.
  • Нажимаем «режим» — пункт установки конечного напряжения разряда, по умолчанию 3,3 вольта, ставим какое нам требуется и снова нажимаем кнопку «режим» — все установки сохранятся в EEPROM.

На данный момент тактирование от кварца 32768 не задействовано, зуммер тоже — это поправимо, если надо. Вот фузы на 8 МГц, включен контроль питания 4 вольта (чтоб не сбивалось EEPROM при скачках питания).

Конечное напряжение задается через меню с шагом 0,05 вольт, по умолчанию стоит 3,3 вольта. Заряд TP4056 по алгоритму, который оптимален при заряде Li-ion, считаю просто заряжать ограничивая ток, а потом напряжение — не очень хорошо, была у меня зарядка на LM317, там сильный нагрев при больших токах требует применение радиатора, да и обвязка LM317 занимает много места.

Насчет возможности «шаг назад» — делайте на современных микроконтроллерах, можно ставить Атмега88/168/328.

Сам ток разряда не измеряется, а высчитывается. Измеряется падение напряжения на нагрузочном резисторе + сопротивление открытого транзистора, зная их сопротивление считаем ток:

I=U/(Rнагр+Rds)

Rнагр+Rds задается через меню — там идет обратное измерение, то есть Rнагр+Rds=U/I, причем ток контролируем мультиметром в режиме амперметра. Rds в моем случае по даташиту 0,025 Ом и им можно пренебречь. В общем архиве есть Протеус, принципиальная схема, нех файл. Автор проекта — булат.

   Форум по схеме

   Форум по обсуждению материала ИЗМЕРИТЕЛЬ ЕМКОСТИ ЛИТИЕВЫХ АКБ

Измеритель емкости для аккумуляторов NiMH, NiCd, Li-Ion, Li-Poli и LiFePo4 на Arduino Nano

Фальсификация аккумуляторов — особенно литий-ионных (Li-ion) и никель-металлогидридных (NiMH) аккумуляторов — печальный факт. Многие компании рекламируют аккумуляторы или PowerBank, указывая огромные значения емкости, которые значительно превышают фактические параметры этих компонентов.

Благодаря данному устройству вы можете легко измерить реальную емкость аккумуляторов и выбрать те, которые имеют соответствующие параметры. Трудно проверить реальную емкость аккумуляторов, особенно когда вы их покупаете много.

Точно так же трудно определить доступную емкость восстановленных ячеек формата 18650 (например, с ноутбуков). Устройство для измерения фактической емкости аккумуляторов позволит выбрать подходящий элемент для питания какого-либо устройства.

Схема, представленная ниже, представляет собой второе поколение измерителя емкости аккумуляторов, созданного автором проекта на портале Instructables под ником Open Green Energy.

Схема, построенная ранее в 2016 году, разряжала элемент через постоянный резистор, а модуль Arduino измерял ток и напряжение как функцию времени. В конце, после разрядки элемента до заданного уровня, емкость определялась как произведение тока разряда и времени, которое потребовалось для разрядки элемента до установленного уровня.

Блок питания 0…30 В / 3A

Набор для сборки регулируемого блока питания…

Однако во время измерения при уменьшении напряжения батареи также уменьшается и ток. Это делало процесс вычисления емкости достаточно сложным и неточными. Чтобы устранить эту проблему, автор создал версию V2.0, которая была разработана таким образом, чтобы ток оставался постоянным на протяжении всего процесса разрядки.

Это достигнуто за счет использования активной нагрузки для разрядки аккумулятора. Ток разряда аккумулятора может быть постоянным на протяжении всего процесса измерения.

Основные преимущества тестера емкости аккумуляторов:

  • Возможность измерять емкость элементов  NiMH, NiCd, Li-Ion, Li-Poli и LiFePo4 различных размеров — AA, AAA, 18650 и др. Единственным условием является напряжение аккумулятора ниже 5 В.
  • Настраиваемый ток разряда аккумулятора.
  • Пользовательский интерфейс на основе легко читаемого OLED-дисплея.
  • Возможность использования устройства в качестве программируемой электронной нагрузки.

Для создания данного тестера нам понадобятся:

  • Печатная плата.
  • Arduino Nano.
  • Операционный усилитель LM358.
  • Дисплей OLED с диагональю 0,96 дюйма.

Конструкция тестера аккумуляторов

Принципиальная схема показана на следующем рисунке:

Условно всю конструкцию можно разделить на следующие части:

  1. Источник питания.
  2. Нагрузка постоянного тока.
  3. Измерение напряжения аккумулятора.
  4. Интерфейс пользователя.
  5. Сигнализатор — зуммер.

Источник питания

Источник питания состоит из разъема для подключения внешнего источника питания (входное напряжение в диапазоне 7…9 В) и двух фильтрующих конденсаторов С1 и С2. Входное напряжение (Vin) подключено к выводу Vin Arduino. Схема использует встроенный стабилизатор напряжения Arduino.

Схема нагрузки постоянного тока

Основным элементом этой схемы является интегральная схема LM358, которая включает в себя два операционных усилителя. ШИМ-сигнал с цифрового вывода D10 Arduino подается на фильтр нижних частот, состоящий из компонентов R1 и C3.

Далее он поступает на неинвертирующий вход операционного усилителя сконфигурированного вместе с полевым транзистором VT1 в качестве источника тока.

Операционный усилитель DD1 питается от стабилизированного напряжения 5 В, отфильтрованного конденсатором, который должен быть расположен как можно ближе к операционному усилителю.

ОУ DD1 вместе с R3 и VT1 , образует активную нагрузку постоянного тока, которая разряжает батарею. Ток, протекающий через резистор R3, управляется широтно-импульсной модуляцией (ШИМ), подаваемой с Arduino на транзистор VT1 .

Принцип работы источника питания, встроенного в эту систему, очень прост. Операционный усилитель DD1 сравнивает напряжение на контакте 2 (инвертирующий вход) и контакте 3 (неинвертирующий вход).

Сам операционный усилитель настроен как буфер с единичным усилением. Отфильтрованный ШИМ сигнал подается на неинвертирующий вход, что вызывает появление некоторого напряжения на выходе усилителя, который открывает затвор MOSFET.

Когда MOSFET включается, ток, протекающий через R3, вызывает определенное падение напряжения на этом резисторе, что обеспечивает отрицательную обратную связь для операционного усилителя. Схема управляет полевым транзистором таким образом, что напряжения на инвертирующем и неинвертирующем входах одинаковы (с помощью управления затвором MOSFET).

Таким образом, ток, протекающий через нагрузочный резистор, будет пропорционален напряжению на неинвертирующем входе операционного усилителя. Напряжение на неинвертирующем входе, которое управляет работой источника тока, поступает от низкочастотного фильтра RC, на который подается прямоугольный сигнал с переменным заполнением, генерируемый Arduino.

На следующем рисунке показан ШИМ сигнал от Arduino (канал 1, желтый) и сигнал после фильтра (канал 2, зеленый). Таким образом, из ШИМ и RC-фильтра собран простой ЦАП.

Значения элементов фильтра RC могут быть подобраны с помощью осциллографа и анализа выходного сигнала от фильтра для различных значений аккумуляторов и/или частоты сигнала ШИМ.

Схема измерения напряжения аккумулятора

Напряжение аккумулятора измеряется через контакт A0 (вход аналого-цифрового преобразователя в Arduino). Два конденсатора С1 и С2 используются для фильтрации помех, присутствующих в цепи испытуемого аккумулятора, которые возникают из-за пульсаций тока в цепи активной нагрузки. Эти помехи могут снизить точность измерения АЦП в Arduino.

Интерфейс пользователя

Схема интерфейса пользователя состоит из двух кнопок и 0,96-дюймового модуля OLED-дисплея, управляемого по  I2C. Две кнопки (Вверх и Вниз)  используются для увеличения или уменьшения ширины импульса ШИМ, что позволяет регулировать ток разрядки аккумулятора.

Резисторы R2 и R4 подтягивают обе линии, подключенные к кнопкам. Третья кнопка (RST) используется для сброса Arduino. Напряжение аккумулятора, ток разряда и измеренная емкость отображаются на OLED-дисплее.

Его разрешение составляет 128 × 64 пикселей, а связь с Arduino осуществляется через шину I2C, благодаря которой для передачи данных требуются только две сигнальные линии — контакт SCL (A5) и SDA (A4). Два других контакта платы дисплея являются источником питания (+5 В и GND).

Сигнализация — зуммер

5-вольтный зуммер подключен к цифровому выводу D9 Arduino. Этот выход управляет сигналом тревоги, который сигнализирует о начале и конце измерения емкости ячейки.

Программное обеспечение

Во время измерения емкости аккумулятора схема стабилизирует ток на заданном уровне и разряжает аккумулятор до получения установленного напряжения в зависимости от типа батареи (например, 3,2 В для литий-ионного элемента). Емкость (в мАч) рассчитывается как установленный ток разряда (в мА) умноженный на время (в часах) необходимое для разрядки до порогового напряжения.

Ток разряда можно регулировать путем изменения заполнения ШИМ-сигнала, который управляет источником тока. Прежде чем мы перейдем к саму скетчу, мы должны загрузить и установить две библиотеки:

  1. JC_Button — используется для управления кнопками.
  2. Adafruit_SSD1306  — поддержка дисплея OLED с драйвером SSD1306.

Скетч для Arduino

Перед компиляцией в коде необходимо заполнить два значения калибровки:

  • Массив значений тока для различных величин ШИМ и используемого силового резистора. Этот ток мы измеряем, подключая мультиметр последовательно с ячейкой, уже после сборки нашего устройства. Кнопками меняем заполнение управляющего сигнала и измеряем текущий для отдельных порогов ток ячейки. Полученные значения помещаем в переменную Current.
//Диапазоны тока
const int Current [] = {0,110,210,300,390,490,580,680,770,870,960,1000};
  • Уровень напряжения VCC в нашей схеме. Мы измеряем напряжение 5 В с помощью мультиметра на выводе VCC Arduino и вводим фактическое значение в переменную Vcc.
// Напряжение на выводе Arduino 5V (измерено мультиметром)
float Vcc = 4.96 ;

После вышеуказанной калибровки код программы готов к компиляции. Мы еще можем изменить значение переменной Low_BAT_ Level — это порог напряжения, до которого будет разряжаться элемент. Это зависит от типа аккумулятора. Хорошей идеей будет установить этот порог чуть выше минимально возможного напряжения для конкретного типа аккумулятора.

Далее следуют минимальные напряжения ячеек различной химии для разрядки ячеек током 1С:

  • Оксид лития-кобальта: напряжение = 2,5 В.
  • Оксид лития-марганца: напряжение = 2,5 В.
  • Фосфат лития и железа: напряжение = 2,5 В.
  • Титанат лития: напряжение = 1,8 В.
  • Литий-марганец-кобальт оксид: напряжение = 2,5 В.
  • Литий-никель-кобальт-алюминий оксид: напряжение = 3,0 В.

Скачать скетч и файлы печатной платы (142,0 KiB, скачано: 828)

Внешние аккумуляторы: разбираемся с емкостью

Количество моделей внешних аккумуляторов на рынке растет стремительными темпами. Регулярно появляются новости о новинках, обладающих интересными функциями. Если изначально это были устройства для телефонов и прочей миниатюрной техники, то сегодня от такой батареи можно заряжать и планшет, и даже ноутбук.

Особенно впечатляющими темпами растет декларируемая емкость. Возникшие вначале небольшие устройства на 2-3 тыс мАч сегодня заменили гаджеты, емкость которых увеличена на порядок. Однако далеко не все умеют правильно считать этот параметр и сравнивать его.

Вспоминаем школьную физику

Из школьного курса должно быть известно, что работа, а также энергия измеряется в Джоулях. Однако ни на одном из внешних аккумуляторов такой единицы вы не встретите. Производители предпочитают указывать амперчасы, которые к емкости имеют весьма опосредованное отношение.

В электросети еще для подсчета энергии используют ваттчасы. Это уже значительно ближе к понятию емкости, ваттчасы вполне можно считать внесистемной единицей измерения энергии. Один ваттчас соответствует 3600 джоулям.

Как получить ватты, знает каждый школьник. Нужно напряжение питания умножить на силу тока.

Любимый маркетологами амперчас означает, что устройство способно выдавать определенную силу тока в течении определенного времени. Однако чтобы получить емкость, это значение еще следует умножить на напряжение.

Какое напряжение использовать?

Многие внешние аккумуляторы оснащаются несколькими разъемами с разными характеристиками тока. Чаще всего встречаются разъемы с напряжением 5 и 12 вольт. Какое из них использовать при подсчете емкости?

На самом деле — ни то, ни другое. Для расчетов нужно брать напряжение, которое выдает элемент питания, в роли которого обычно используется литий-ионный аккумулятор.

Радует то, что у всех существующих моделей этих аккумуляторов напряжение приблизительно одинаково — 3,7 вольт. У разряженного несколько ниже (до 2,5 В), у полностью заряженного — выше (до 4,4). Главное, что эта характеристика едина для всех существующих литий-ионных аккумуляторов. Это и позволило производителям внешних аккумуляторов пренебречь данной характеристикой и использовать амперчасы.

Мы тоже можем пользоваться данной единицей для сравнительного анализа разных моделей. К примеру, мы можем довольно точно предположить, что модель на 5000 мАч может хранить в два раза меньше энергии, чем модель на 10000 мАч.

Конечно, нужно иметь ввиду, что реальная емкость может существенно отличаться от указанной. На нее влияет температура, способ зарядки и разрядки аккумулятора, его возраст. Кроме того, производители батарей используют разные методики подсчета емкости, из-за чего цифры тоже будут значительно различаться.

Как получить реальную емкость?

У множества портативных устройств потребляемая мощность вообще не указывается, из-за чего сложно соотнести его потребности с возможностями имеющегося внешнего аккумулятора. Если же мощность указана, то скорее всего она обозначена в ваттах. И если умножить ее на время работы, то можно узнать необходимый объем энергии.

К примеру, если имеется ноутбук с мощностью 25 ватт, то за два часа работы он израсходует 50 ваттчасов.

Если мы возьмем внешний аккумулятор на 10000 мАч, то чтобы узнать реальную емкость нужно умножить эту цифру на напряжение 3,7 вольт. Получится всего 37 ваттчасов, вышеуказанный ноутбук проработает с такой подпиткой немного более часа.

Радует, что среди портативных устройств подобная мощность встречается не часто, большинство планшетов и телефонов потребляют значительно меньше.



В КНР создали новый волокнообразный литий-ионный аккумулятор

https://ria.ru/20210907/akkumulyator-1748986723.html

В КНР создали новый волокнообразный литий-ионный аккумулятор

В КНР создали новый волокнообразный литий-ионный аккумулятор — РИА Новости, 07.09.2021

В КНР создали новый волокнообразный литий-ионный аккумулятор

Китайские исследователи разработали новый волокнообразный литий-ионный аккумулятор, что дает возможность в перспективе создать носимые беспроводные зарядные… РИА Новости, 07.09.2021

2021-09-07T11:38

2021-09-07T11:38

2021-09-07T11:38

россия-китай: главное

технологии

китай

/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

https://cdnn21.img.ria.ru/images/07e5/09/07/1748984285_0:334:599:671_1920x0_80_0_0_910284b721e36c7491d1d61b94503f5a.jpg

МОСКВА, 7 сен — Проект «Россия-Китай: Главное». Китайские исследователи разработали новый волокнообразный литий-ионный аккумулятор, что дает возможность в перспективе создать носимые беспроводные зарядные устройства, сообщили в шанхайском университете Фудань.Группа ученых под руководством профессора этого университета Пэн Хуэйшэна раскрыла закономерность изменения внутреннего сопротивления волокнообразного литий-ионного аккумулятора в зависимости от его длины и успешно решила проблемы стабильности активных материалов и электродных интерфейсов.Достижения китайских исследователей были опубликованы в научном журнале Nature. Как отметили исследователи, волокно длиной один метр способно эффективно заряжать смартфоны, мониторы сердечного ритма, смарт-браслеты и другие носимые гаджеты. При этом после примерно 500 циклов заряда-разряда ёмкость нового волокнообразного литий-ионного аккумулятора снижается до 90,5% от первоначальной, а после сгибания 100 тысяч раз — до 80%.Работа Пэн Хуэйшэна и его коллег заполнила исследовательский пробел в разработке волокнообразных литий-ионных аккумуляторов. Размер имеющихся аналогов измеряется лишь сантиметрами.На основе новых теоретических открытий китайские ученые создали высокоэффективную аккумуляторную ткань большой площади. Ее интеграция с передатчиком беспроводной зарядки позволит обеспечить безопасную и стабильную беспроводную зарядку смартфонов, отметил профессор.

https://ria.ru/20210901/svyaz-1748122841.html

китай

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

2021

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

Новости

ru-RU

https://ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

https://cdnn21.img.ria.ru/images/07e5/09/07/1748984285_0:223:599:672_1920x0_80_0_0_aee75c755e221b66ffa9fb3b108553e3.jpg

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

технологии, китай

МОСКВА, 7 сен — Проект «Россия-Китай: Главное». Китайские исследователи разработали новый волокнообразный литий-ионный аккумулятор, что дает возможность в перспективе создать носимые беспроводные зарядные устройства, сообщили в шанхайском университете Фудань.

Группа ученых под руководством профессора этого университета Пэн Хуэйшэна раскрыла закономерность изменения внутреннего сопротивления волокнообразного литий-ионного аккумулятора в зависимости от его длины и успешно решила проблемы стабильности активных материалов и электродных интерфейсов.

1 сентября, 11:20Россия-Китай: ГлавноеВ Китае построили почти миллион базовых станций 5G

Достижения китайских исследователей были опубликованы в научном журнале Nature. Как отметили исследователи, волокно длиной один метр способно эффективно заряжать смартфоны, мониторы сердечного ритма, смарт-браслеты и другие носимые гаджеты. При этом после примерно 500 циклов заряда-разряда ёмкость нового волокнообразного литий-ионного аккумулятора снижается до 90,5% от первоначальной, а после сгибания 100 тысяч раз — до 80%.

Работа Пэн Хуэйшэна и его коллег заполнила исследовательский пробел в разработке волокнообразных литий-ионных аккумуляторов. Размер имеющихся аналогов измеряется лишь сантиметрами.

На основе новых теоретических открытий китайские ученые создали высокоэффективную аккумуляторную ткань большой площади. Ее интеграция с передатчиком беспроводной зарядки позволит обеспечить безопасную и стабильную беспроводную зарядку смартфонов, отметил профессор.

Влияние окружающей температуры на ёмкость литий-ионного аккумулятора

 

Аккумуляторы, используемые в современных автомобилях, испытывают значительные нагрузки при эксплуатации в климатических условиях большинства регионов России. Особенно это касается высоковольтных аккумуляторов, которые применяются для питания электромотора в гибридных и полностью электрических авто. В следствие падения емкости источника уменьшается расстояние, которое можно преодолеть на «одном заряде». В Хабаровске пять месяцев в году средняя температура не поднимается выше 0 градусов.

Для решения данной проблемы можно использовать две возможности: разработать эффективную систем обогрева/охлаждения литий-ионных аккумуляторов либо изменить их состав-структуру.

Исходя из этого нам было интересно изучить влияние температур на работу литий-ионного аккумулятора, для этого понадобилось:

–                    создать испытательный стенд с возможностью одновременного контроля температуры среды (в которую будет помещаться аккумулятор) и емкости литий-ионного аккумулятора

–                    исследовать влияние отрицательных и положительных температур (характерных для климата Дальневосточного региона) на емкость аккумуляторов

Практическое значение работы заключается в оптимизации использовании электромобилей в среде с перепадами температур или с постоянным пониженным\повышенным показателем температур. В связи уже обоснованной актуальностью работы, может появиться необходимость в поддержании оптимальной работы аккумуляторов электромобилей для увеличения срока работы как в однократных поездках, так и в продолжительности всего эксплуатационного периода.

На практике мы решили проследить влияние температуры окружающей среды на емкость аккумулятора. Для осуществления заданных целей нам понадобилось собрать схему измерения температуры на Arduino для удобства замера: датчик автоматически считывает температуру внешней среды и выводит ее на компьютер. Запись данных ведется с учетом времени, что облегчает нам задачу исследования (рис. 1)

Рис. 1. Внешний вид стенда для определения текущей температуры и емкости аккумулятора

 

Как мы выяснили позднее, емкость аккумулятора возможно измерить самостоятельно при помощи мультиметра. Емкость аккумулятора есть произведение возникающей силы тока на время продолжительности ее измерения. Для самостоятельной пробы мы использовали мультиметр: в течение продолжительного времени наш опытный аккумулятор подвергался нескольким пробам. Начальная — измерение емкости в обычных условиях, вторая — при пониженной температуре, третья — в условиях повышенной температуры. Как выяснилось, температура имеет важное значение в работе аккумулятора. Как в условиях повышения, так и понижения температур наблюдается понижение емкости, а также повышенное электропотребление (табл. 1)

 

Таблица 1

Результаты проведенных измерений

 п/п

Температура, °C

Время работы, мин

Напряжение, В

Ёмкость, мАч

1

+22

20

4,8

416

2

-14

5

4,6

83

3

+38

17

4,7

390

 

В результатах работы и ее дальнейшем применении мы рассчитываем каким-либо образом стабилизировать работу аккумуляторов в неоптимальной среде. У нас есть возможный концепт решения данной проблемы. Одно из них — использование наночастиц в составе литий-ионных батарей, которые способны увеличить емкость аккумуляторов приблизительно в 10 раз. Для этого возможно использовать кремниевые наночастицы. Как показано в работе канадских ученых, введение наночастиц кремния в состав литий-ионных батарей обусловлено относительной дешевизной материала и свойством кремния абсорбировать намного больше лития, чем графит (который сейчас используется в таких батареях). Однако, если вводить кремний в виде макрочастиц, то при многократной подзарядке такие аккумуляторы начинают растрескиваться. Но, если использовать наночастицы кремния в форме нанотрубок или проволок, то разрушение не происходит.

Показано, что адаптация литий-ионных аккумуляторов для работы в климатических условиях с резким сезонным градиентом температур, является важной задачей. Произведены модельные испытания таких аккумуляторов на специально созданном стенде, позволяющем производить одновременные замеры температуры и емкости. Установлено, что происходит изменение емкости и, соответственно, рабочих характеристик батарей при значительном отклонении температуры окружающей среды от оптимальной. Даны рекомендации по решению данной проблемы.

 

Литература:

 

  1.               Кулова Т. Л. Проблемы низкотемпературных литий-ионных аккумуляторов / Кулова Т. Л., Скундин А. М. / Электрохимическая энергетика, 2017. — № 2. — с. 61–88
  2.               Эрфурт А. А. Зависимость запаса хода электромобиля Nissan Leaf от температуры окружающей среды / Эрфурт А. А., Базанов А. В. // В сборнике: Транспортные и транспортно-технологические системы Материалы Международной научно-технической конференции. Отв. ред. Н. С. Захаров. 2018. С. 332–335.
  3.               Охрименко И. В. Пути совершенствования систем заряда аккумуляторных батарей наземного автотранспорта / Охрименко И. В., Руденко Н. В., Филь М. М., Сычева М. А. // Молодой исследователь Дона. 2017. № 3 (6). С. 62–67.
  4.               Новиков А. В. Исторически обзор и перспективы развития аккумуляторных батарей / Новиков А. В., Бурмистров А. В. // Апробация, 2016. — № 4(43). — с. 12–22
  5.               Винаков А. Ф. Технические характеристики современных электромобилей / Винаков А. Ф., Савёлова Э. В., Скринник А. И. // Электротехнические и компьютерные системы. 2016. № 22 (98). С. 371–377.

Способ оценки остаточной емкости литий-ионного аккумулятора

Предлагаемое техническое решение относится к способам контроля состояния литий-ионных аккумуляторов в процессе их эксплуатации и может быть использовано при управлении ресурсом аккумуляторных батарей систем электропитания космических аппаратов.

Известен способ оценки степени заряженности аккумуляторной батареи (патент РФ №2524050 от 19.07.2011, БИПМ №21 от 27.07.2014), в котором измеряется ток и напряжение батареи, их значения используются для оценки напряжения аккумуляторной батареи на основе предварительно определенной модели, идентифицируется параметр модели батареи таким образом, чтобы разность между измеренным напряжением и оцененным его значением сходилась к нулю.

Известен также способ оценки степени заряженности батареи (патент РФ №2491566 от 18.02.2011 БИПМ №24 от 27.08.2013), в котором измеряют ток и напряжение на клеммах батареи, задают ее модель. Используя фильтр переменных состояния, оценивают на модели напряжение аккумуляторной батареи. Идентифицируют степень заряженности аккумуляторной батареи таким образом, чтобы разность между измеренным значением напряжения и его оценочным значением стремилась к нулю. При этом измеренные и вычисленные на модели значения напряжения подвергают фильтрационной обработке с помощью низкочастотного фильтра.

Данные способы не позволяют получить с требуемой точностью значение остаточной емкости батареи в процессе ее эксплуатации, что связано с изменяемыми характеристиками аккумуляторов и требующих значительных вычислительных ресурсов цифровых устройств контроля состояния батареи.

Известен способ определения остаточной емкости литий-химического источника тока (ЛХИТ) и устройство для его реализации (патент РФ №2326475 от 21.02.2007, БИПМ №16 от 10.06.2008). В данном способе для определения остаточной емкости ЛХИТ контролируют провал напряжения при импульсном разряде, при этом импульсный разряд тестируемого ЛХИТ осуществляют током (20÷80) мА в течение 10÷200 мс, а значение остаточной емкости определяют по величине провала напряжения при импульсном разряде из предварительно полученной для данного типа ЛХИТ зависимости провала напряжения при импульсном разряде от остаточной емкости. Зависимость провала напряжения от остаточной емкости ЛХИТ хранится в памяти устройства, реализующего данный способ.

К недостаткам способа можно отнести невысокую точность определения остаточной емкости аккумулятора вследствие значительной нестабильности его параметров в процессе эксплуатации. Кроме того, необходимость организации специального тестового режима нагружения аккумулятора существенно затрудняет реализацию и применение данного способа.

Наиболее близким по технической сущности является способ определения остаточной емкости литий-ионного аккумулятора (патент РФ №2533328 от 04.07.2013, БИПМ №32 от 20.11.2014) путем его импульсного нагружения током, измерения величины падения напряжения на его клеммах и определения остаточной емкости по заранее снятой зависимости величины падения напряжения от остаточной емкости аккумулятора. Особенностью способа является то, что нагружение аккумулятора производят в течение 0,01-0,1 секунд током, не менее чем в 5 раз превышающим максимально допустимый ток непрерывного разряда для данного типоразмера аккумулятора, но меньшим, чем допустимый импульсный ток нагрузки. Дополнительно контролируют ток рабочей нагрузки аккумулятора, а его импульсное нагружение током осуществляют при минимальном значении тока рабочей нагрузки аккумулятора или в периоды его работы на холостом ходу. При осуществлении способа в условиях постоянной высокой рабочей нагрузки по току или при отсутствии за весь цикл его разряда периодов работы на холостом ходу, на время импульсного нагружения аккумулятора током и измерения падения напряжения на клеммах аккумулятора его отключают от рабочей нагрузки.

Этот способ характеризуется недостаточной точностью определения остаточной емкости аккумулятора, определяемой нестационарностью его параметров. Кроме того, требование организации дополнительных тестовых режимов работы аккумулятора не позволяет использовать такой способ в устройствах контроля аккумуляторных батарей в процессе эксплуатации систем электропитания таких объектов, как космические аппараты.

Техническим результатом предлагаемого решения является обеспечение необходимой точности оценивания остаточной емкости литий-ионного аккумулятора без прерывания режима эксплуатации и при ограничениях на вычислительные ресурсы микропроцессорной измерительной системы.

Для решения такой задачи в способе оценки остаточной емкости литий-ионного аккумулятора, включающего измерение напряжения аккумулятора и определение его остаточной емкости по заранее снятой зависимости величины напряжения аккумулятора от остаточной емкости, в рабочем режиме работы аккумулятора на основе его математической модели с экспериментально определенными параметрами, зависящими от степени заряженности, и измеряемого значения тока разряда/заряда оценивают текущее значение напряжения аккумулятора, которое сравнивают с измеряемым текущим значением Uj(t) напряжения аккумулятора, вычисляют степень заряженности

где j — номер текущей итерации вычислений; k — коэффициент, характеризующий сходимость процесса вычислений к установившемуся значению, E0max, E0min — соответственно максимальное и минимальное значения ЭДС аккумулятора, определяемые его паспортными данными; εj(t) — ошибка вычислений напряжения аккумулятора,и при выполнении условия εj(t)≈0 оценивают остаточную емкость

где СПОЛН. — известная полная емкость аккумулятора, определенная экспериментальным образом в зависимости от числа циклов его разряда/заряда.

В нормальных условиях эксплуатации литий-ионного аккумулятора (ЛИА) его электрохимические процессы достаточно адекватно описываются математической моделью Тевенина [Hongwen Н., Rui X., Jinxin F. // Energies. 2011. №4. P. 582-598., Rahmoun A., Biechl H. // elektrotechniczny (Electrical Review). 2012. №7b. P. 152-156]:

где Uп(t) — поляризационное напряжение ЛИА;

Rп(SOC), Cп(SOC), E0(SOC), R0(SOC) — поляризационное сопротивление, поляризационная емкость, ЭДС, активное сопротивление, функционально зависящие от степени SOC заряженности; i(t) — ток разряда/заряда аккумулятора.

Для рабочих режимов работы ЛИА функциональные зависимости Rп(SOC), Cп(SOC), E0(SOC), R0(SOC) определяются экспериментальным путем в дискретных i-х точках разрядной и зарядной характеристик аккумулятора. В результате предварительно формируются табличные данные дискретные значения которых определяются степенью заряженности SOCi, и сохраняются в памяти микропроцессора устройства контроля аккумуляторной батареи. Так как начальный и конечный участки разрядной характеристики с экспоненциальной зависимостью параметров ЛИА от остаточной емкости занимают около 20% емкости аккумулятора [Таганова А. А. Герметичные химические источники тока. Элементы и аккумуляторы, оборудование для испытаний и эксплуатации. СПб.: Химиздат, 2005. — 264 с.], то для обеспечения необходимой адекватности модели (3) в рабочих режимах ЛИА значения определяются не менее чем в 20 точках. Такое количество экспериментальных данных позволяет применить равномерную сетку дискретных значений SOCi, обеспечивающих необходимую точность определения параметров аккумулятора. Следует отметить, что значения параметров Rп(SOC), Cп(SOC) в модели Тевенина для разряда и заряда аккумулятора будут отличаться при одинаковых значениях SOCi, поэтому для их представления требуется два массива табличных данных.

Для оценки параметров модели Тевенина необходимо проведение экспериментов, при которых аккумулятор подвергается импульсному воздействию тока величиной I. При этом длительность импульсов должна превышать величину τ=RПCП. Для определения значений параметров временной отрезок, в течение которого происходит импульсное воздействие током, разделяется на интервалы, позволяющие установить параметры модели ЛИА на основе совокупности следующих условий: — ЭДС Е0 в j-й момент времени вычисляется согласно равенствам:

— полное внутреннее сопротивление RS=R0+RП удовлетворяет системе уравнений:

— постоянная t времени определяется путем подсчета времени, необходимого для возвращения напряжения UЛИА(t) к величине UЛИА(t)=0.882E0 после отключения тока.

Далее принимаем R0=0.25Rs, и вычисляем RП=RS-R0,

Расчет оценки напряжения аккумулятора на j-х интервалах вычислений производится путем численного решения системы уравнений (3) методом Рунге-Кутта. Очевидно, что по мере протекания разрядно/зарядного тока степень заряженности аккумулятора изменяется, что приводит к появлению разности εj(t) между измеряемым напряжением Uj(t) на выходе аккумулятора и оценкой этого напряжения по модели (3).

В предлагаемом способе использование значения ошибки εj(t) по напряжению ЛИА для оценки его степени заряженности базируется при условии, если значение степени заряженности аккумулятора, определенное на основе модели вида (3), не превышает значение реальной SOC, то величина ошибки принимает отрицательный знак (εj(t)<0), в противном случае ошибка имеет положительные значения (εj(t)>0).

Количественная оценка степени заряженности на j-м интервале дискретности вычислений с учетом ошибки εj(t) по напряжению осуществляется на основе рекуррентного уравнения (1). Первоначальное значение степени заряженности аккумулятора устанавливается в соответствии с рабочим режимом и может принимать значения из диапазона от 0 до 1. Коэффициент k, выполняющий роль масштабирующего параметра в уравнении (1), отражает сходимость [Турчак Л.И., Плотников П.В. Основы численных методов: Учебное пособие. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003. — 304 с. на стр. 29] вычислений и выбирается из условия:

где E0max, E0min — соответственно, максимальное и минимальное значения ЭДС аккумулятора, определяемые его паспортными данными.

Условие (6) характеризует отношение приращения степени заряженности ΔSOC(t) к приращению ЭДС аккумулятора ΔЕ0=E0max-E0min за цикл разряда.

Для оценки остаточной емкости СОСТ. (t) аккумулятора необходимо иметь значение СПОЛН. полной емкости и вычисленное значение степени заряженности. При выполнении условий эксплуатации и допустимых значений параметров рабочих режимов аккумулятора его остаточная емкость на j-х интервалах дискретности вычислений определяется по уравнению (2).

Работоспособность способа оценки остаточной емкости подтверждается имитационным моделированием в среде Matlab Simulink, где в качестве эквивалента реального аккумулятора использовалась модель батареи ЛИГП-10 ТУ 3482-063-20503890-2006. Параметры модели приведены в табл. 1.

Вычислительный алгоритм решения дифференциальных уравнений (3), описывающих модель Тевенина, выполнен на стандартных элементах среды Matlab. Параметры модели определяются на основе экспериментальных данных при помощи специальной программы, реализующей оптимизационный алгоритм координатного спуска. Значения этих параметров при различной степени заряженности ЛИА приведены в табл. 2.

Первый численный эксперимент был поставлен для проверки адекватности оценки значений степени заряженности ЛИА при различных начальных значениях . Так в результате проведения тестовых испытаний установлено, что предлагаемый способ обеспечивает требуемую погрешность оценивания степени заряженности, при этом точность определения SOC(t) практически не зависит от изменения начальных значений (Фиг. 1).

Следующий численный эксперимент был выполнен с использованием имитационной модели в среде Matlab и модели Тевенина для оценки точности способа определения остаточной емкости, вычислительная структура которого была построена из логических блоков среды Matlab. Входным сигналом для имитационной модели ЛИА является ток разряда или заряда, изменяющийся случайным образом один раз за 10 с. При этом оценка остаточной емкости аккумулятора обеспечивается с точностью до 2.5%

(Фиг. 2), где оценочные (расчетные) значения остаточной емкости ЛИА представлены сплошной линией, экспериментальные (действительные) значения — штриховой линией.

На начальном интервале времени (примерно 6000 с) погрешность определения SOC(t) не превышает значение погрешности в начальный момент времени, так как осуществляется приближение расчетного значения степени заряженности к действительному значению SOC(t). После завершения вычислительного процесса (при εj(t)≈0 погрешность оценки остаточной емкости сокращается до минимального значения и составляет примерно 2,5%.

Объем памяти для хранения коэффициентов сплайнов при 32-битной разрядности микропроцессора определяется исходя из следующих условий: шести параметров модели Тевенина, двух режимов эксплуатации (разряд и заряд), что составляет 320 байт. Хранение промежуточных данных при решении дифференциальных уравнений (3) методом Рунге-Кутта потребует 16 байт ОЗУ. С учетом необходимого резерва памяти для вычислительных алгоритмов ответственных микропроцессорных систем специального применения общий объем оперативной памяти не будет превышать 320 байт. Затраты процессорного времени для одной итерации вычислений оценки остаточной емкости ЛИА и метода Рунге-Кутта на языке Си с использованием 32-разрядной арифметики с плавающей точкой не превышает 20 мс.

Работоспособность и эффективность предлагаемого способа оценки остаточной емкости ЛИА доказана путем численных экспериментов в среде Matlab Simulink на имитационной модели аккумулятора ЛИГП-10. Вычисления в данной математической среде позволяют оценивать степень заряженности ЛИА с погрешностью не более 2%, а остаточную емкость не более 2,5%, что полностью удовлетворяет требованиям к цифровым устройствам контроля состояния батарей таких систем, как системы электропитания космических аппаратов.

Таким образом, в результате выполнения всех вышеприведенных вычислений обеспечивается необходимая точность определения остаточной емкости аккумулятора в режиме реального времени и без прерывания режима эксплуатации с минимальными затратами на вычислительные ресурсы микропроцессорной измерительной системы.

Кроме того, точность определения оценки степени заряженности ЛИА в предложенном способе оценки остаточной емкости не зависит от начальных условий вычислительного процесса.

















батарей — Рассчитайте оставшуюся емкость литий-ионной батареи

Если приближение действительно желательно, до тех пор, пока ваша предполагаемая нагрузка не находится в пределах потребляемого тока батареи, который довольно высок для литий-ионных элементов, вы можете полностью зарядить батарею и построить схему управления мощностью с фиктивная нагрузка (резистор / светодиод высокой мощности / нагревательная катушка низкого напряжения), за исключением того, что на входе необходимо установить датчик тока / напряжения, чтобы получить нагрузку с постоянным входным напряжением и переменным входным напряжением. Вариант преобразователя cuk, вероятно, был бы хорош для управления нагрузкой, потому что это не так… негладкий? расставаться? Я не знаю слова, но на входе он плавный. Поскольку емкость литий-ионных аккумуляторов зависит от нагрузки, фиктивная нагрузка должна соответствовать предполагаемой нагрузке.

Используйте нагрузку, чтобы полностью разрядить аккумулятор и посмотреть, сколько времени это займет, а также измерьте и запишите выходное напряжение под нагрузкой, когда оно разряжается с регулярными приращениями. Теперь вы знаете, , когда батарея новая , какова оставшаяся емкость батареи при каждом напряжении при предполагаемой нагрузке .

Срок службы батареи со временем уменьшается, как и оставшаяся емкость при каждом напряжении.Если у вас нет подходящей старой батареи или времени на ее «состарить», поищите спецификации для батареи и найдите информацию об ожидаемом сроке службы после X циклов зарядки. Используйте его для получения одного или нескольких дополнительных наборов чисел, которые, как вы ожидаете, будут иметь емкость, равную половине или близкому к концу предполагаемого срока службы при каждом напряжении. Обратите внимание, что хотя емкость при каждом напряжении будет смещаться с на с течением времени, линия 50%, например, или какое-то произвольное значение не будет дрейфовать так сильно, как емкость.

Измерение, вероятно, будет намного более точным, поэтому вам могут помочь измерения аналогичных батарей, которые прошли много циклов, но вы можете произвольно выбрать компромисс среди этого диапазона цифр и рассматривать это как свой словарь для этой батареи. Ближе к началу срока службы он будет более полным, чем есть на самом деле, но если вы хотите, чтобы сама схема была простой, вы можете использовать экспериментальный процесс, подобный этому, чтобы получить приближение.

Обратите внимание, что даже для одинаковых химических батарей, если вы не хотите использовать микросхему монитора, вам необходимо определить емкость для предполагаемой нагрузки .Также обратите внимание, что с переменной нагрузкой или без напряжения нагрузки причина того, что это не сработает, заключается в том, что измеренное напряжение под нагрузкой будет зависеть от нагрузки, поэтому, если вы хотите, вы можете взять информацию, которая у вас есть, и повторить процесс, остановив его. со значительными приращениями ровно настолько, чтобы измерить напряжение холостого хода на батарее.

Оценка остаточной емкости литий-ионных батарей на основе профиля заряда при постоянном напряжении

Аннотация

Оценка остаточной емкости необходима для обеспечения безопасности и надежности литий-ионных батарей.В реальной эксплуатации батареи редко полностью разряжаются. Для режима зарядки постоянным током и постоянным напряжением процесс неполной разрядки влияет не только на начальное состояние, но и на обрабатываемые переменные последующего профиля зарядки, тем самым в основном ограничивая применение многих методов оценки емкости на основе характеристик, которые основываются на всем циклическом процессе. . Поскольку информация о заряде с профилем постоянного напряжения может быть полностью сохранена независимо от того, полностью разряжена батарея или нет, извлекается геометрическая особенность профиля зарядки при постоянном напряжении, которая является новым признаком старения литий-ионных аккумуляторов в ситуации неполной разрядки в эта работа.Путем введения теории квантовых вычислений в классическую технику машинного обучения интегрированная структура оценки опорной векторной регрессии на основе оптимизации роя квантовых частиц, а также ее приложение для характеристики взаимосвязи между извлеченной функцией и оставшейся емкостью батареи представлены и подробно проиллюстрированы . На основе данных о литий-ионных батареях, предоставленных НАСА, результаты экспериментов и сравнения демонстрируют эффективность, точность и превосходство предложенной схемы оценки емкости батареи для не полностью разряженного состояния.

1. Введение

Благодаря замечательным преимуществам высокой плотности энергии, экологичности, низкой скорости саморазряда и долгому сроку службы литий-ионные аккумуляторы широко используются в различных приложениях, например в гибридных электромобилях (HEV). ), электромобили (ЭМ) и бытовая электроника [1, 2]. Литий-ионные аккумуляторы, являющиеся центральными силовыми компонентами, должны стабильно работать, чтобы обеспечивать надежность и безопасность всей электрической системы. Однако их производительность неизбежно ухудшается при циклическом использовании.Как только литий-ионные аккумуляторы разлагаются ниже требуемого рабочего уровня, они больше не могут выполнять свои предполагаемые функции и могут привести к дополнительным затратам на техническое обслуживание, серьезным рискам безопасности или даже к непоправимым катастрофическим последствиям [3].

Чтобы предотвратить возможные несчастные случаи и помочь пользователям разработать политику технического обслуживания до того, как батареи достигнут опасного уровня, важно, чтобы система управления батареями (BMS) оценивала состояние заряда (SOC) и состояние здоровья (SOH) литий-ионных аккумуляторов. батареи.SOC определяется как процент оставшегося заряда батареи от текущей максимальной емкости [4], SOH характеризует состояние здоровья батареи, которое часто выражается в потере емкости или потере мощности [5]. В последнее время было изучено множество надежных и точных подходов к оценке SOC, таких как метод кулоновского счета [6, 7], методы, основанные на интеллекте [8, 9] и методы, основанные на моделях [10–12]. Тем не менее, методы оценки SOH по-прежнему являются важной и гораздо более сложной проблемой.

Фактическая емкость батареи является важным индикатором состояния (HI) для описания состояния старения, и мониторинг этого параметра может применяться для оценки SOH [13].Когда оставшаяся емкость уменьшается до заданного порогового значения, известного как окончание срока службы (EOL), литий-ионная батарея считается вышедшей из строя. Емкость аккумулятора определяется как максимальное количество электрического заряда, которое может высвободить полностью заряженный аккумулятор, которое можно рассчитать непосредственно путем измерения тока в контролируемых условиях. Однако этот метод прямого вычисления требует, чтобы батарея была полностью разряжена во время работы, что неэффективно с точки зрения энергии [14]. Поэтому было представлено много подходов для оценки емкости батареи, а не для выполнения прямого измерения, которые можно далее разделить на методы, основанные на модели, и методы, основанные на характеристиках.

Методы, основанные на моделях, зависят от электрохимической модели (EM), модели эквивалентной схемы (ECM) или эмпирической модели для описания физической сущности снижения емкости литий-ионной батареи. В электрохимической модели используются уравнения в частных производных (PDE) для описания фактического процесса электрохимической реакции внутри батарей, которые могут фиксировать динамическое поведение с высокой точностью [10]. Например, псевдодвумерный (P2D) ЭМ, учитывающий эффекты температуры и пористости, предлагается для оценки замирания емкости в условиях циклического использования в Ref.[15]. Zheng et al. [10] предложили тринальные пропорционально-интегральные (PI) наблюдатели с одномерной пространственной ЭМ для одновременной оценки SOC, емкости и сопротивления литий-ионных батарей. За исключением использования EM, некоторые исследователи предпочитают заменять батарею на ECM для оценки SOC батареи, таким образом, емкость батареи может быть получена путем вычисления отношения интеграла по времени тока к разностному значению SOC для того же период. Wang et al. [2] интегрировали ECM n-го порядка с нейтральной сетью со скользящим окном (NN), чтобы построить адаптивную оценку оставшейся емкости на основе вероятности.В исх. [16], упрощенный линеаризованный ECM представлен для изображения динамических характеристик батареи, а интерактивный рекурсивный метод наименьших квадратов (RLS) и фильтр Калмана без запаха (UKF) объединены для определения параметров модели для оценки емкости. Поскольку ECM целочисленного порядка не может предсказывать динамику батареи как во временной, так и в частотной областях во всем рабочем диапазоне, методы моделирования дробного порядка (FOM) были исследованы для приложений с батареями [17–19].FOM может не только повысить точность оценки, но и сохранить некоторые физические значения, лежащие в основе параметров модели. Zhang et al. [17] представили ECM дробного порядка и соответствующий алгоритм дробного фильтра Калмана в оценку SOC и доказали, что предложенный ими блок оценки SOC может точно отслеживать истинную траекторию SOC в динамических испытаниях цикла вождения. Более того, есть также некоторые ученые, выбирающие эмпирическую модель для моделирования тенденции к деградации мощности. Saha et al.[20] предложили экспоненциальную модель по результатам регрессионного анализа экспериментальных данных. Основанная на этой экспоненциальной модели, структура обучения частиц со сглаживанием ядра представлена ​​в работе. [21]. Тем не менее, недостатки методов, основанных на моделях, также очевидны: электрохимический механизм слишком сложен для идентификации, измерения некоторых параметров (таких как напряжение холостого хода), участвующих в ECM, требуют очень длительного времени отдыха, а результаты оценки, основанные на на этих моделях обычно бывают большие ошибки.

Напротив, методы, основанные на признаках, имеют большое реалистичное значение. Поскольку емкость батареи связана с несколькими легко измеряемыми характеристиками, ее удобно оценить, используя обученные соединения с множеством функций из профилей тока, напряжения и температуры. Эти методы позволяют избежать понимания сложных механизмов реакции внутри батарей для построения математических или физических моделей, поэтому они широко исследовались многими исследователями. Например, Ли и др.[22] извлекли четыре характеристических параметра из кривых зарядного напряжения и построили модель фильтра твердых частиц (PF) для оценки разрядной емкости. Cheng et al. [23] применили технику визуального познания для построения модели деградации емкости на основе нескольких геометрических характеристик, извлеченных из кривых тока и напряжения. Чтобы эффективно фиксировать взаимосвязь нелинейности между функциями и возможностями, различные подходы машинного обучения также были интегрированы с методами на основе функций.Вдохновленный философией оценки здоровья и спортивных способностей человека, Wu et al. [24] выбрали четыре дифференциальных геометрических элемента из определенного подпроцесса зарядки, чтобы отобразить состояние аккумулятора, и смоделировали емкость аккумулятора на основе полиномиальной нейронной сети группового метода обработки данных (GMDH). Hu et al. [25] представил оптимизацию роя частиц (PSO) для регрессии k-ближайших соседей и построил управляемую данными модель оценки, основанную на пяти характеристиках, извлеченных из процесса зарядки постоянным током-постоянным напряжением (CC-CV).Прогностические результаты показывают, что эти интегрированные методы часто дают хорошие результаты при оценке емкости батареи.

Хотя вышеупомянутые методы, основанные на характеристиках, могут дать относительно удовлетворительные результаты оценки, они требуют, чтобы батареи были полностью разряжены и заряжены, что вряд ли применимо в реальной работе. Профили разрядки каждого цикла батарей, используемых в различных условиях, разнообразны. При повседневном использовании батареи редко полностью разряжаются до уровня SOC 0%, но обычно перезаряжаются из частично разряженного состояния до уровня 100% SOC.Этот процесс неполной разрядки повлияет на начальное состояние (например, начальное напряжение) и обрабатываемые переменные (например, время зарядки) последующего процесса зарядки, тем самым ограничивая извлечение внешних характеристик в зависимости от детерминированного и исправного процесса зарядки / разрядки, такие как отношение времени фазы CC к фазе CV [22], информация об изображении, преобразованная из всех данных разряда [23], продолжительность или емкость заряда CC [25–27], напряжение отсечки разряда [27], изменение напряжения в Фаза CC [22, 24, 28] и временной интервал между двумя заранее определенными напряжениями разряда [29] и т. Д.К сожалению, насколько нам известно, для решения этой проблемы было выполнено мало работы.

Фактически, с популярным режимом зарядки CC-CV профиль CV является относительно устойчивым с неполным процессом разрядки и нестабильным начальным состоянием зарядки, и BMS может зарезервировать соответствующую интеграцию данных зарядки. Поскольку цель состоит в том, чтобы реализовать достоверную онлайн-оценку емкости аккумулятора независимо от того, полностью он разряжен или нет, поэтому, учитывая целостность данных и явления постепенного старения в профиле CV, мы извлекаем типичную геометрическую особенность из профиля CV, чтобы быть индикатор старения емкости батареи в этой статье.

На основе извлеченного признака старения создается управляемая данными модель оценки остаточной мощности с использованием классического метода обучения механической обработке, называемого опорной векторной регрессией (SVR). SVR может работать с нелинейными системами и превосходит обычные методы регрессии из-за его устойчивости к небольшим изменениям, отличной способности к обобщению и не зависит напрямую от размерности регрессированных объектов. Соответственно, SVR часто используется в качестве обучающей модели при исследовании литиевых батарей [30–32].Поскольку производительность SVR сильно зависит от выбора параметров модели, особенно параметров ядра, многие интеллектуальные алгоритмы, такие как генетический алгоритм (GA) [33, 34] и PSO [9, 35], используются для оптимизации модели SVR. По сравнению с GA, PSO имеет более высокую скорость сходимости [36]. Тем не менее, PSO также имеет некоторые недостатки, в том числе то, что его глобальная конвергенция строго не гарантируется, и он легко попадает в локальную оптимальную область [37]. Недавно, на основе концепции квантовой механики, ученые разработали новый улучшенный алгоритм PSO, названный оптимизацией роя квантовых частиц (QPSO) [38, 39].В отличие от стандартного PSO, QPSO рассматривает состояние каждой частицы с волновой функцией вместо ее скорости и положения, поэтому теоретически может гарантировать нахождение глобального оптимального решения. Кроме того, в QPSO необходимо управлять только одним параметром, что упрощает реализацию QPSO, чем PSO [40]. На основе этой идеи в данной статье предлагается новая структура оценки остаточной емкости, основанная на опорной векторной регрессии на основе оптимизации роя квантовых частиц (QPSO-SVR).Предлагаемый подход извлекал признак старения из профиля CV, а затем оценивал пропускную способность на основе модели QPSO-SVR. Использование репозитория данных, предоставленного Центром передового опыта в области прогнозирования Эймса NASA (PCoE) [41], полностью демонстрирует преимущества нашей работы по оценке емкости батареи по сравнению с другими тестовыми подходами.

Структура этого документа организована следующим образом: в разделе 2 проиллюстрировано свойство снижения емкости литий-ионной батареи, и извлечены признаки старения из профиля заряда CV для оценки емкости.В разделе 3 кратко представлена ​​соответствующая модель оценки и интеллектуальный алгоритм, включая модель SVR и алгоритм QPSO. Предлагаемая структура оценки емкости на основе QPSO-SVR подробно описана в разделе 4. Результаты экспериментов представлены и проанализированы в разделе 5. Наконец, выводы обсуждаются в разделе 6.

2. Извлечение характеристик на основе зарядки при постоянном напряжении. фаза

2.1 Свойство снижения емкости

Поскольку мониторинг импеданса слишком сложен в реальном приложении, емкость батареи часто используется в качестве индикатора, отражающего фактическое состояние литий-ионной батареи.Емкость представляет собой общий доступный заряд, который литий-ионный аккумулятор может обеспечить с течением времени, который может быть выражен как:

где t 0 и t end — время начала и окончания цикла зарядки / разрядки, I ( t ) обозначает ток зарядки / разрядки. В частности, емкость, исследуемая в этой статье, относится к емкости зарядки.

На оставшуюся емкость литий-ионного аккумулятора влияет множество факторов, таких как внешние нагрузки, количество циклов зарядки и разрядки, величина тока разрядки и т. Д.При циклическом включении батареи емкость имеет тенденцию быть ниже начального номинального значения из-за потери циклического лития и потери активных материалов. На основе хранилища данных, измеренного NASA Ames PCoE, кривые зарядной емкости батареи № 5 и № 7 при номинальных условиях показаны на рис. Хотя уровни разряда двух батарей различны и есть некоторые локальные колебания в кривых емкости, можно четко заметить, что каждая траектория емкости спускается по мере увеличения номера цикла, что соответствует тому факту, что SOH батареи постепенно изнашивается с течением времени.Таким образом, емкость батареи рассматривается в этой статье как расчетная цель.

Измеренная зарядная емкость литий-ионных аккумуляторов.

2.2 Извлечение признаков старения

В реальной эксплуатации процесс частичной разрядки не только ограничивает применение некоторых полезных функций старения, которые зависят от неповрежденного процесса разрядки, но также оказывает основное влияние на последующий процесс зарядки. Чтобы избежать негативных эффектов, вызванных процессом неполной разрядки, в этой работе функция старения литий-ионной батареи извлечена из более контролируемого процесса зарядки.Режим зарядки, который будет исследован в этой статье, — это режим зарядки CC-CV. Как наиболее популярный режим зарядки литий-ионных аккумуляторов, протокол CC-CV можно разделить на два последовательных процесса: зарядка CC и зарядка CV. Как показано на (Батарея № 5 от NASA Ames PCoE), во время профиля CC используется варистор, чтобы поддерживать постоянный ток зарядки, пока напряжение батареи не достигнет предварительно определенного максимального порога. После этого процесс зарядки переходит в профиль CV, и на аккумулятор подается постоянное напряжение до тех пор, пока зарядный ток не упадет до предварительно определенного минимального порога.

Типичная кривая зарядки литий-ионного аккумулятора CC-CV.

Для режима CC-CV стоит отметить, что предыдущее состояние разряда влияет только на профиль CC. Поскольку, если аккумулятор проходит через процесс неполной разрядки, а именно аккумулятор не разряжается до заданного значения напряжения отключения, таким образом, начальное напряжение аккумулятора на последующем этапе зарядки будет выше, чем обычно. В результате время зарядки, несомненно, уменьшится, а траектория напряжения аккумулятора станет неопределенной, что сделает профиль CC непригодным для выделения признаков старения на практике.Напротив, когда батарея переходит в фазу CV, когда напряжение достигает заранее определенного максимума, очевидно, что профиль CV является сравнительно устойчивым с непредсказуемым начальным зарядным напряжением. Другими словами, независимо от того, полностью ли разряжена батарея или нет, информация о процессе может быть полностью сохранена и записана в динамических данных профиля CV. Следовательно, профиль CV подходит для выделения признаков старения в условиях неполной разрядки.

Более визуализированные явления старения во время профиля CV можно объяснить, построив график данных внешних измерений литий-ионной батареи. показывает временной ряд зарядного тока CV при различных циклах зарядки (батарея № 5 от NASA Ames PCoE). Можно видеть, что с увеличением числа циклов состояние аккумулятора ухудшается, поэтому форма кривых зарядки во время профиля CV также меняется четко и регулярно. Эти постепенно меняющиеся явления в основном связаны с потерей запасов лития (LLI).LLI — одна из важных причин, приводящих к снижению емкости литий-ионной батареи. Что еще более важно, согласно исследованиям, приведенным в работе Ref. [42], 5,5% LLI приходится на фазу CC, тогда как 94,5% приходится на фазу CV. То есть LLI более очевидно наблюдается во время профиля CV. Следовательно, можно сказать, что постепенно изменяющаяся характеристика, извлеченная из зарядки CV, может эффективно описывать изменение емкости батареи. Поскольку площадь под кривой зарядного тока CV становится больше, по-видимому, по мере прохождения цикла зарядки, это исследование извлекает геометрическую область под кривой зарядного тока CV (зарядная емкость CV) как признак старения батареи для ситуации, когда она не полностью разряжена.Зарядную емкость CV можно рассчитать следующим образом:

где t CV и t end — время начала и окончания профиля CV, I ( t ) обозначает изменяющийся во времени ток зарядки. На основе признака старения, извлеченного из профиля CV, следующим шагом будет построение точной и надежной модели для оценки емкости батареи.

Явления старения во время профиля CV за несколько циклов.

3. Связанные работы

3.1 Поддержка векторной регрессии

SVR — это известный и мощный метод машинного обучения как для линейной, так и для нелинейной регрессии данных. Базовый SVR формулируется как проблема выпуклого квадратичного программирования (QP), которая может конденсировать существенные обучающие данные в значительно меньший набор опорных векторов (SV). Рассмотрим набор данных {xi, yi} i = 1N ( x i d и y i ), где x 9000 i — входной вектор, y i — реальное выходное значение, а N — количество выборок данных.Функцию SVR можно описать как:

где f ( x ) обозначает выходное значение прогноза, W ( w d ) и b ( b ) — регулируемые коэффициенты, вычисленные путем обучения из набора данных {xi, yi} i = 1N.

Стремление найти подходящую функцию (уравнение (3)), при которой максимальное отклонение f ( x ) с обучающим набором данных меньше, чем предопределенный член ошибки ε , оценочное значение Вт и b можно получить, решив следующую задачу QP:

при условии

ε y i w T x i b ε , i = 1, 2 , N

(5)

Для случаев, когда обучающие выборки в наборе данных не являются линейно разделяемыми, соответствующие ограничения ослабляются путем введения определенных переменных резервирования ξi (*) для каждой точки выборки.Задачу QP SVR можно переписать так:

minw, b12‖w‖2 + C∑i = 1N (ξi + ξi *)

(6)

при условии

{wTxi − b − yi≤ε + ξiyi − wTxi − b≤ε + ξi * ξi, ξi * ≥0, i = 1,2, ⋯, N

(7)

где C — параметр штрафа, который представляет степень внимания, уделяемого выбросам. Как правило, чем больше C , тем больше внимания будет уделяться выбросам.

Для решения указанной выше задачи оптимизации здесь принят лагранжиан:

L (w, b, ξ (*), α (*), η (*)) = 12‖w‖2 + C∑i = 1N (ξi + ξi *) — ∑i = 1N (ηiξi + ηi * ξi *) — ∑i = 1Nαi (ε + ξi + yi − wTxi − b) −∑i = 1Nαi * (ε + ξi * + yi − wTxi − b)

(8)

где α (*) = (α1, α1 *, ⋯, αN, αN *) T и η (*) = (η1, η1 *, ⋯, ηN, ηN *) T — соответствующие множители Лагранжа.

Взятие частной производной L ( w , b , ξ (*) , α (*) , η (*) ) относительно оригинала переменных и подставив результаты в уравнение (8), окончательное двойственное выражение SVR будет показано как:

minα (*) ∈ℝ2N12∑i, j = 1N (αi * −αi) (αj * −αj) (xi⋅xj) + ε∑i = 1N (αi + αi *) — ∑i = 1Nyi (αi * −αi)

(9)

при условии

{∑i = 1N (αi * −αi) = 00≤αi (*) ≤C

(10)

где ( x i x j ) обозначает скалярное произведение двух входных векторов.Предполагая, что α¯ (*) = (α¯1, α¯1 *, ⋯, α¯N, α¯N *) T — оптимальное решение, а b¯ — соответствующее оценочное значение, основанное на α¯ (*). Для любого испытательного образца x * расчетная функция SVR может быть выражена следующим образом:

y = g (x) = ∑i = 1N (α¯i * −α¯i) (xi⋅x *) + b¯

(11)

Однако многие проблемы демонстрируют нелинейные особенности в реальном приложении . Для реализации линейной регрессии используется функция отображения для переноса нелинейных данных из исходного пространства размерности в пространство высокой размерности.В пространстве высокой размерности функция ядра позволяет заменить скалярное произведение двух векторов, а также предотвратить проклятие размерности.

Существует несколько типов функций ядра, таких как ядро ​​радиальной базисной функции (RBF), полиномиальное ядро, сигмовидное ядро ​​и так далее. Из-за того, что необходимо установить только один параметр и отличную способность к обобщению, ядро ​​RBF является наиболее предпочтительным при столкновении с нелинейной регрессией [43]. Следовательно, ядро ​​RBF выбрано в качестве функции отображения в этой работе:

К (xi, xj) = exp (−12⋅‖xi − xj‖2σ2)

(12)

где σ обозначает заранее заданную полосу пропускания ядра RBF.Таким образом, окончательную конструктивную функцию SVR можно переписать следующим образом:

y = ∑i = 1N (α¯i * −α¯i) K (xi, x *) + b¯

(13)

3.2 Квантовая оптимизация роя частиц

PSO — это эвристический интеллектуальный алгоритм роя в широком смысле принят при решении задач оптимизации. Основная идея PSO основана на имитации биологического и социологического хищнического поведения стаи птиц: поведение каждой частицы (возможного решения) подчиняется ньютоновской динамике. Таким образом, обновление каждой частицы в пространстве поиска может определяться ее скоростью и положением:

vi, jk + 1 = ωvik + c1r1 (pbestik − xik) + c2r2 (gbestk − xik)

(14)

где vik и xik представляют скорость и положение частицы i на итерации k , pbestik обозначает индивидуальное оптимальное решение частицы i после k итераций, gbest k обозначает глобальный оптимальный решение после k итераций, ω — весовой коэффициент инерции, r 1 и r 2 — два случайных числа, выбранных из [0,1], c 1 и c 2 — факторы обучения.Однако традиционный алгоритм PSO также сталкивается с некоторыми неразрешимыми проблемами в реальных приложениях: его глобальная сходимость не гарантируется; он легко попадает в локальное оптимальное решение; алгоритм требует слишком много параметров, которые трудно предопределить.

Чтобы преодолеть эти недостатки PSO, QPSO был разработан путем введения квантовой механики в процесс конвергенции PSO. С точки зрения квантовой механики, скорость и положение частицы не могут быть определены одновременно из-за известного принципа неопределенности [23].Следовательно, каждая частица, участвующая в QPSO, предположительно находится в квантовом состоянии и характеризуется волновой функцией, а не ее скоростью и положением. Предположим, что каждая частица движется в квантовом пространстве и существует вектор центральной точки p i , который используется для ограничения движения частицы i , поэтому волновая функция ψ частицы i может быть изображен:

ψ (xi) = 1Liexp (- | pi − xi | Li)

(16)

где x i — положение частицы i , L i представляет собой дельта-потенциальную яму.Чтобы учесть возможность появления частицы в квантовом пространстве, функция плотности вероятности (PDF) частицы i вычисляется как:

f (xi) = | ψ (xi) | 2 = 1Liexp (−2⋅ | pi − xi | Li)

(17)

При применении метода Монте-Карло положение частицы i может быть обновлено следующим образом:

xik + 1 = {pik + Lik2ln (1 / u), если β≥0,5pik − Lik2ln (1 / u), если β <0,5

(18)

где u и β — два случайных числа, равномерно распределенных в [0,1], а значение Lik может быть задано как:

Lik = 2⋅α⋅ | mbestk − xik |

(19)

где α называется коэффициентом сжатия-расширения, который контролирует скорость схождения частицы и является единственным параметром, который необходимо определить в QPSO, mbestjk представляет собой среднее наилучшее положение всех M частиц при k итерациях:

mbestk = 1M∑i = 1Mpbestik

(20)

Наконец, подставим уравнение (19) в уравнение (18), итеративная формула обновления может быть записана как:

xik + 1 = {pik + α⋅ | mbestk − xik | ⋅ln (1 / u), если β≥0.5pik − α⋅ | mbestk − xik | ⋅ln (1 / u), если β <0,5

(21)

Кроме того, учитывая сходимость x i , pik определяется как:

pik = φ⋅pbestik + (1 − φ) ⋅gbestk

(22)

где φ обозначает случайное число, равномерно распределенное в [0,1].

4. Предлагаемая структура оценки емкости на основе QPSO-SVR

Стремясь оценить емкость литий-ионной батареи только с использованием данных зарядки этапа CV, здесь мы сосредоточены на том, как построить эффективную и модель точной оценки.Путем введения теории квантовых вычислений в классическую технику машинного обучения в этой работе предлагается фреймворк на основе QPSO-SVR для оценки емкости литий-ионных аккумуляторов. Схематическая диаграмма предлагаемой структуры термоядерного синтеза показана на, а основные этапы резюмированы следующим образом:

Принципиальная диаграмма предлагаемой структуры термоядерного синтеза для оценки емкости литий-ионных аккумуляторов.

4.1 Сбор данных

Во время процесса зарядки литий-ионной батареи контролируемые параметры, включая ток, напряжение и температуру, могут быть хорошо зарегистрированы различными датчиками внутри электрических приборов.Необработанные данные, необходимые для построения модели, представляют собой временные ряды текущего заряда.

4.2 Извлечение признаков

Поскольку признак старения, представленный в этом документе, извлекается из фазы зарядки CV, временные ряды тока CV должны быть отделены от всего набора данных зарядки. Начальная точка шага CV может быть определена путем распознавания того, достигает ли зарядное напряжение предварительно определенного максимального значения или нет, в то время как конечная точка может быть обнаружена путем распознавания того, падает ли ток нагрузки до предварительно определенного конечного значения или нет.На основе разделенных данных ряд мощности CV может быть извлечен путем вычисления площади под кривой тока. Извлеченная емкость CV и общая зарядная емкость рассматриваются как входные и выходные данные в модели оценки, соответственно.

4.3 Обучение модели

Чтобы обеспечить обобщаемость модели оценки, мы разделим извлеченные наборы выборок на две части: одна часть для обучения модели, а другая часть для тестирования модели. Набор обучающих выборок используется для определения оптимальной комбинации неизвестных параметров в модели SVR.Чтобы обеспечить возможность глобальной оптимизации и повысить точность оценки модели SVR, представлен новый метод QPSO-SVR, и соответствующая блок-схема показана подробно.

Блок-схема представленного метода QPSO-SVR.

Процедура реализации метода QPSO-SVR кратко описана ниже:

  1. Определите пространство поиска параметров, которые необходимо оптимизировать (включая штрафной параметр C , член ошибки ε и полосу пропускания). σ ), популяция частиц M , максимальное количество итераций MT и функция пригодности F пригодность .j, соответственно, среднее действительное значение и выходное значение обучения j -й выборки в N обучающих выборках.

  2. Инициализировать положение каждой частицы случайным образом внутри области поиска.

  3. Для частицы i ( i = 1,2, ⋯, M ), появляющейся в квантовом пространстве,

    1. Определите, находится ли положение частицы i вне области поиска или нет. Если его позиция находится вне области поиска, установите соответствующее значение пригодности равным бесконечности; в противном случае подставьте комбинацию параметров-кандидатов в модель SVR и обучите модель с помощью набора обучающей выборки, а затем вычислите значение пригодности этой частицы на основе уравнения (23).

    2. Обновите pbestik частицы и gbest k M частиц в соответствии со значением пригодности. Очевидно, чем меньше F пригодности , тем лучше положение частицы.

    3. Рассчитать значение коэффициента α . В этой статье α адаптивно обновляется следующим образом:

      α = αmax − kMT (αmax − αmin)

      (24)

      где α max и α min — предопределенные максимум и минимум α , соответственно.), и затем может быть создана обученная модель SVR.

    4.4 Оценка производительности

    Набор обучающих выборок можно использовать для обучения модели оценки, но не для проверки обобщаемости обученного SVR. Следовательно, мы строим контролируемый этап обучения в этой структуре, и некоторые типичные критерии оценки принимаются для оценки производительности обученной модели на основе набора тестовых выборок. Более подробную информацию об этом шаге можно найти в разделе 5.По результатам оценки мы можем решить, нужно ли переобучать оценочную модель или нет.

    Наконец, на основе вышеупомянутой схемы хорошо обученная модель оценки емкости может быть использована для литий-ионных батарей.

    5. Эксперимент и анализ

    5.1 Источник данных и корреляционный анализ

    Чтобы сделать нашу работу более подробной и понятной, в этой статье используются экспериментальные данные из набора данных NASA по батареям. В процедуре испытания ускоренного старения НАСА коммерческие литий-ионные батареи размером 18650 (No.5 и 7) прошли три различных рабочих профиля, а именно: зарядка, разрядка и сопротивление при комнатной температуре. Зарядка проводилась в режиме CC при 1,5 А до напряжения батареи 4,2 В. После этого аккумуляторы продолжали заряжаться в режиме CV до тех пор, пока ток заряда не упал до 20 мА. Разряд проводился на уровне CC 2А до тех пор, пока напряжение АКБ не снизилось до 2,7В и 2,2В для АКБ №5 и №7 соответственно. Более того, было зафиксировано 168 циклов зарядки и разрядки.

    При использовании наборов данных по литий-ионным аккумуляторам НАСА, на рис. Можно видеть, что тенденции изменения двух батарей являются согласованными, а именно, вначале емкость CV немного изменяется по мере увеличения цикла, затем, примерно по прошествии четверти циклов, емкость CV начинает быстро увеличиваться, что согласуется с тенденция деградации емкости до некоторой степени. Кроме того, поскольку емкость батареи не уменьшается строго монотонным образом, кривая изменения извлеченного признака также кажется неплавной для некоторых циклов.Все эти факты показывают, что существует четкая взаимосвязь между емкостью батареи и извлеченной характеристикой старения.

    CV Зарядная емкость литий-ионных аккумуляторов.

    Чтобы количественно продемонстрировать эту основную взаимосвязь, рассчитываются и анализируются коэффициент линейной корреляции Пирсона и коэффициент ранговой корреляции Спирмена.

    Коэффициент линейной корреляции Пирсона обычно используется для измерения линейной зависимости между двумя переменными, которую можно рассчитать как:

    ρ = cov ( Q , Q C V ) / σ Q σ Q C

    (25)

    где Q обозначает вектор пропускной способности со стандартным отклонением σ Q , Q CV обозначает извлеченный вектор пропускной способности CV со стандартным отклонением σ Q С В .Коэффициент ρ находится в диапазоне от -1 до 1, и чем ближе его абсолютное значение к 1, тем сильнее линейная зависимость между двумя векторами.

    Другой статистический индекс — это коэффициент ранговой корреляции Спирмена, который определяется как корреляция Пирсона между значениями рангов двух переменных в порядке убывания:

    r = 1−6n (n2−1) ∑i = 1ndi2

    (26)

    где di = Qi′ − QCVi ′, Q ′ = {Q1 ′, Q2 ′, ⋯, Qn ′} и QCV ′ = {QCV1 ′, QCV2 ′, ⋯, QCVn ′} — переставленные векторы двух серий Q и Q CV в порядке убывания.Точно так же коэффициент r также находится в диапазоне от -1 до 1, и чем ближе его абсолютное значение к 1, тем сильнее монотонная корреляция между двумя векторами.

    Результаты корреляционного анализа на основе двух предыдущих индексов приведены в. Можно видеть, что коэффициенты корреляции и очень близки к -1 как для батареи №5, так и для батареи №7, что подразумевает сильную отрицательную корреляцию между емкостью батареи и извлеченным признаком старения.Другими словами, количественный корреляционный анализ еще раз подтверждает возможность построения модели оценки мощности на основе извлеченного признака старения.

    Таблица 1

    Корреляционный анализ извлеченных признаков старения и емкости батареи.

    7
    Аккумулятор ρ r
    № 5 −0,9914 −0.9784
    -0,9806 -0,9644

    5.2 Метрики оценки для оценки производительности

    Перед внедрением представленного подхода QPSO-SVR для оценки емкости литий-ионной батареи, некоторые метрики необходимы для оценки оценки производительности и точность. i — расчетное значение емкости, а N — размер выборки.

    Поскольку литий-ионный аккумулятор признается недействительным, когда зарядная емкость снижается до 70% или 80% от номинальной [44], мы определяем 70% от номинальной емкости (1,4 Ач) как порог отказа в этой работе. . Однако следует отметить, что в, емкость АКБ №5 перешагнула порог отказа, а емкость АКБ №7 не упала ниже порога отказа даже по окончании эксперимента. Соответственно, в этой статье также выполняется оценка остаточного срока службы (RUL), особенно для батареи №5 для дальнейшей проверки эффективности предложенной структуры. Таким образом, две другие метрики оценки, включая абсолютную ошибку e a и относительную ошибку e r , используются в оценке RUL:

    e a = | R U L R e a l R U L e s a t e d |

    (29)

    e r = | R U L R e a l R U L e s a t e d | / R U L r e a l

    (30)

    3 Результаты оценки и анализ

    Экспериментальные наборы данных батареи № 5 и № 7 используются для оценки извлеченных нами признаков старения и предлагаемой схемы оценки остаточной емкости. Каждый набор данных разделен на две части: одна часть для построения модели, а другая часть для оценки мощности. Чтобы продемонстрировать превосходство представленного метода QPSO-SVR, в этой статье сравниваются результаты оценки пропускной способности, полученные с помощью стандартного SVR (обозначается как SVR) и SVR, оптимизированного с помощью алгоритма PSO (обозначается как PSO-SVR).Кроме того, учитывая практическое значение технического обслуживания и логистической поддержки литий-ионных аккумуляторов, мы также выбираем различные циклы зарядки (80-й, 90-й и 100-й цикл) в качестве отправной точки оценки.

    Все эксперименты проводятся на ноутбуках марки MSI с процессором Intel Core i7 2,5 ГГц и 16 ГБ памяти. Программная платформа — MATLAB R2014a.

    Для батареи № 5 результаты оценки разными методами в разных начальных точках показаны на.Мы используем, соответственно, данные первых 80 циклов, первых 90 циклов и первых 100 циклов для обучения модели оценки, а остальные данные — для оценки производительности модели. Кривые, представляющие будущую тенденцию ухудшения, полученные с помощью SVR, PSO-SVR и QPSO-SVR, нанесены на каждую подфигурку. С одной стороны, можно обнаружить, что три метода могут относительно удовлетворительно прогнозировать тенденции снижения емкости литий-ионной батареи, что дополнительно подтверждает, что извлеченная нами характеристика старения подходит для отражения реальной емкости батареи.С другой стороны, при той же начальной точке кривая остаточной мощности, оцененная QPSO-SVR, ближе к фактической кривой деградации, в то время как кривые, оцененные либо SVR, либо PSO-SVR, демонстрируют более значительное отклонение от реальной, особенно когда фактическая кривая деградации приближается к порогу отказа. То есть QPSO-SVR также может предоставить более точное оценочное значение при оценке RUL батареи. Вкратце, это указывает на то, что признак старения, извлеченный из профиля CV, может дать сравнительно желательные результаты оценки интуитивно, и предлагает более высокую точность нашего метода для батареи No.5.

    Оценка емкости и RUL для АКБ № 5 в различных начальных точках: (а) в 80-й точке; (б) в 90-й точке; (c) в сотой точке.

    обеспечивает количественную оценку емкости и результаты оценки RUL для батареи № 5. Мы, несомненно, можем обнаружить, что QPSO-SVR имеет наименьшие RMSE и MAPE среди всех трех методов, что указывает на то, что QPSO-SVR превосходно отслеживает путь деградации. Результаты оценки RUL также приведены в. Они также предполагают, что QPSO-SVR дает наиболее точные оценки RUL среди этих методов.Например, когда начальная точка выбрана как 90-й цикл, реальным EOL будет 124-й цикл, а реальным RUL — 34 цикла. На основе QPSO-SVR расчетные EOL и RUL составляют 127-й цикл и 37 циклов соответственно, а соответствующая абсолютная ошибка e a составляет всего три цикла, что заметно меньше, чем значение e . a на основе SVR (восемь циклов) и PSO-SVR (семь циклов). Такие же выводы можно сделать для двух других отправных точек, показывая, что предложенный метод может быть хорошо применен к оценке RUL независимо от того, когда оценка выполняется.

    Таблица 2

    Сравнение результатов оценки емкости и RUL различными методами (батарея № 5).

    9048 SVR 9048 9099 9048 8 9048 9048 9048 2
    Цикл пуска Способ EOL RUL e a e % r RAPE
    80 SVR132 52 8 0.1818 0,0477 3,0397
    ПСО-СВР 131 51 7 0,1591 0,0367 2,3446
    9048 9048 9048 0,1136 0,0218 1,4007
    90 SVR132 42 8 0,2353 0,0484 9048 7 0.2059 0,0390 2,6029
    QPSO-SVR127 37 3 0,0882 0,0238 1,5229
    1,5229
    0,3333 0,0419 2,8769
    ПСО-СВР 129 29 5 0.2083 0,0345 0.2083 0,0345 2.3560 0.0833 0,0258 1,5028

    Поскольку емкость батареи № 7 не достигает порогового значения во время теста на старение, мы выполняем оценки емкости только в различных начальных точках для батареи № 7. Результаты отображаются в и. Нетрудно заметить, что показанные интуитивно понятные результаты в основном соответствуют аналитическим выводам батареи №5. Мы можем видеть, что кривые емкости, оцененные с помощью извлеченной функции, все улавливают глобальную тенденцию фактического снижения емкости, но представленный метод QPSO-SVR значительно превосходит стандартные SVR и PSO-SVR в оценке производительности.С количественной точки зрения метод QPSO-SVR также дает наиболее удовлетворительные результаты оценки для батареи №7. Как указано в, MAPE QPSO-SVR на 80-м, 90-м и 100-м составляют 0,9408, 0,9452 и 0,8083, соответственно, что все меньше одного процента и является наименьшим значением среди трех сравнительных методов. Точно так же видно, что QPSO-SVR также имеет наименьшее RMSE, демонстрируя, что QPSO-SVR может давать более точную оценку, чем SVR и PSO-SVR.

    Оценка емкости АКБ №7 в разных стартовых точках: (а) в 80-й точке; (б) в 90-й точке; (c) в сотой точке.

    Таблица 3

    Сравнение результатов оценки емкости разными методами (батарея №7).

    9098 SV9 90
    Цикл пуска Метод RMSE MAPE (%)
    80 SVR 0,0441 2.7754
    ПСО-СВР 0,0223 1,2355
    QPSO-SVR 0,0185 0,9408
    9048 0,0244 1,4109
    QPSO-SVR 0,0183 0,9452
    100 SVR 0,0316 1.9555
    PSO-SVR 0,0236 1,4300
    QPSO-SVR 0,0159 0,8083

    В заключение, приведенный выше геометрический профиль может быть доказан используется для оценки емкости батареи, и предлагаемый подход QPSO-SVR заметно превосходит подходы SVR и PSO-SVR в реальном приложении. Используя представленную схему, мы можем получить точный и достоверный результат оценки емкости литий-ионной батареи для не полностью разряженного состояния.

    Новый простой метод измерения состояния литий-ионных батарей — ScienceDaily

    Аккумуляторы лежат в основе многих новых технологий, связанных, например, с более широким использованием возобновляемых источников энергии. В частности, они используются для питания электромобилей, сотовых телефонов и ноутбуков. Ученые из Университета Йоханнеса Гутенберга в Майнце (JGU) и Института Гельмгольца в Майнце (HIM) в Германии представили бесконтактный метод определения состояния заряда и любых дефектов литий-ионных аккумуляторов.С этой целью атомные магнитометры используются для измерения магнитного поля вокруг аккумуляторных элементов. Профессор Дмитрий Будкер и его команда обычно используют атомную магнитометрию для исследования фундаментальных вопросов физики, таких как поиск новых частиц. Магнитометрия — это термин, используемый для описания измерения магнитных полей. Одним из простых примеров его применения является компас, который заставляет магнитное поле Земли указывать на север.

    Бесконтактный контроль качества аккумуляторов атомными магнитометрами

    Спрос на перезаряжаемые батареи большой емкости растет, как и потребность в чувствительной и точной диагностической технологии для определения состояния элемента батареи.Успех многих новых разработок будет зависеть от того, смогут ли быть произведены батареи, обеспечивающие достаточную емкость и длительный эффективный срок службы. «Обеспечение качества перезаряжаемых батарей является серьезной проблемой. Бесконтактные методы потенциально могут дать новый стимул для усовершенствования батарей», — сказал д-р Арне Викенброк, член рабочей группы профессора Дмитрия Будкера в Институте физики JGU. Институт Гельмгольца в Майнце. Группа достигла прорыва в использовании атомных магнитометров для проведения измерений.Идея возникла во время телеконференции между Будкером и его коллегой профессором Алексеем Йершоу из Нью-Йоркского университета. Они разработали концепцию и в тесном сотрудничестве между двумя группами провели соответствующие эксперименты в Майнце.

    «Наша методика работает практически так же, как и магнитно-резонансная томография, но она намного проще, потому что мы используем атомные магнитометры», — сказал Викенброк, член группы, проводящей исследования. Атомные магнитометры — это магнитометры с оптической накачкой, в которых атомы в газообразной форме используются в качестве датчиков магнитного поля.Они коммерчески доступны и используются в промышленных приложениях, а также в фундаментальных исследованиях. Группа Будкера в JGU и HIM, которая также разрабатывает собственные передовые магнитные датчики, использует эти атомные магнитометры для фундаментальных исследований в физике, например, для поиска темной материи и в попытках разгадать загадку, почему материя и антивещество не работали. сразу же уничтожить друг друга после Большого взрыва.

    Простой метод обеспечивает быстрые и высокопроизводительные измерения

    В случае измерения батарей батареи помещают в фоновое магнитное поле.Батареи изменяют это фоновое магнитное поле, и это изменение измеряется атомными магнитометрами. «Это изменение дает нам информацию о состоянии заряда аккумулятора, о том, сколько заряда осталось в аккумуляторе, и о возможных повреждениях», — добавил Викенброк. «Это быстрый процесс, который, на наш взгляд, легко интегрируется в производственные процессы». Регулярные сообщения о серьезных травмах в результате взрыва электронных сигарет и ограничений на провоз определенных типов сотовых телефонов в самолетах показывают, что существует необходимость в обнаружении дефектов в аккумуляторных элементах.

    «Диагностическая сила этого метода является многообещающим для оценки клеток в исследованиях, для контроля качества или во время работы», — заявили авторы в своей недавней статье PNAS . Прошлым летом эта же рабочая группа организовала два мероприятия по прикладной атомной и ядерной физике с международным участием высокого уровня. Около 200 исследователей со всего мира рассмотрели актуальные вопросы атомной магнитометрии и других форм квантовых методов измерения.

    История Источник:

    Материалы предоставлены Johannes Gutenberg Universitaet Mainz . Примечание. Содержимое можно редактировать по стилю и длине.

    Правильный и неправильный способы тестирования литиевых батарей

    Катание на лодке — одно из самых увлекательных занятий, которое только можно представить. Когда вы отвлекаетесь от повседневной суеты и наслаждаетесь мирной, безмятежной атмосферой на лодке, вы получаете прекрасное чувство расслабления. Когда вы в море или на озере, все остальное не имеет значения. Это вы и вода, и у вас есть то спокойствие, которое вы искали.

    Если вы любите кататься на лодке и исследовать водные пути, вы, вероятно, знаете, что есть одна вещь, которую вы всегда хотите иметь с собой на борту.

    Наличие прочного и надежного источника питания — вот что отличает безопасное возвращение на сушу или застревание в море.

    Когда вы знаете, что у вас есть хороший источник энергии, подобные вопросы не приходят вам в голову. Вместо этого вы можете сосредоточиться на любви к воде.

    Один из самых надежных способов обрести душевное спокойствие — перейти на LiFePO4 батареи перед тем, как отправиться в плавание. Многие владельцы лодок, а также все большее число производителей уже сделали этот переход.

    Любой, кто плавал на лодке, знает, что надежная энергия — это больше, чем возвращение в док. Духовка, холодильник, освещение и элементы управления имеют решающее значение для вашего комфорта во время поездки.

    Если вы перешли на литиевые батареи, вы, вероятно, знаете, что они поддерживают напряжение в течение более длительных периодов времени. Но если вам также интересно, какое обслуживание им требуется, вот несколько полезных советов о том, как контролировать свои батареи.

    На сколько хватит заряда аккумулятора GreenLiFE?

    Аккумулятор GreenLiFE соответствует высочайшим стандартам в области энергопотребления и эффективности, а ожидаемый срок службы этих аккумуляторов составляет 10 лет и более.Эти батареи могут использоваться в течение 3000-5000 жизненных циклов по сравнению с 300-500 жизненными циклами свинцово-кислотных аккумуляторов.

    И вы можете использовать батареи GreenLiFE для всех обычных применений, включая катание на лодках, дома на колесах, солнечную энергию, тележки для гольфа и другие приложения. Эти батареи отлично работают со всеми современными внешними зарядными устройствами.

    Теперь, если вы хотите определить доступный заряд в вашей батарее, есть несколько простых и эффективных методов их контроля.

    Существуют также правильные и неправильные способы тестирования литий-ионных батарей.А если вы не знаете, как проверить емкость литий-ионного аккумулятора или провести тестирование литиево-ионного аккумулятора, вот краткое руководство для вас.

    Какие методы тестирования наиболее эффективны?

    Хотя эти батареи сконструированы так, чтобы потреблять мало энергии, теоретически вы сможете определить уровень заряда по напряжению батареи. Но вы не захотите этого делать, потому что вы можете получить ненадежный результат, поскольку нет четкой корреляции между напряжением и доступным зарядом вашей батареи.

    А поскольку напряжение аккумулятора также зависит от температуры, точность уровня заряда с использованием мониторинга на основе напряжения составляет не лучше 25 процентов.

    Гораздо выгоднее иметь представление об общем потреблении энергии и о том, сколько энергии вы потребляете. Измеряясь в ампер-часах, вы можете получить представление об общем использовании и рассчитать, как долго вы можете работать от батареи.

    Подумайте об этом так: вы отдыхаете в гостиной, а ваш телевизор, несколько лампочек и потолочный вентилятор включены.Это может потреблять 7-10 ампер в час. Если вы знаете, что заряд вашей аккумуляторной батареи составляет около 200 ампер-часов, это примерно 20 часов автономной работы.

    Но вы также можете воспользоваться продуктами, которые измеряют напряжение и оставшуюся емкость батареи. Компания Xantrex Technology производит передовые силовые электронные продукты, в том числе надежные источники питания, используемые, когда люди находятся в движении, которые могут обеспечивать вспомогательное или аварийное питание.

    Их линейка мобильных продуктов включает инверторы, которые в сочетании со встроенным аккумуляторным источником предназначены для работы с внешним источником питания, таким как автомобильный аккумулятор или генератор.

    Xantrex — отличный измеритель уровня заряда батареи для литиевых систем. Думайте об этом как о манометре на вашем автомобиле. Вы можете использовать их продукты, чтобы узнать текущее напряжение и получить более точную оценку оставшегося заряда батареи. В любой момент вы узнаете, сколько заряда у вас осталось.

    Этот процесс известен как обучение датчика уровня топлива. Использование продукта Xantrex стоит вложенных средств, поскольку позволяет достичь достаточной точности при использовании батареи.В сочетании с методом подсчета кулонов, который может точно оценить степень заряда литий-ионных батарей, этот подход обеспечит точность указателя уровня топлива с точностью до нескольких процентных пунктов.

    Вот почему вы не хотите полагаться на простые методы измерения, поскольку существует множество взаимозависимых параметров, которые могут влиять на емкость ячейки, и это может привести к неточным результатам.

    Гораздо более надежный указатель уровня топлива обеспечивается серийными интегральными схемами указателя уровня топлива.

    Почувствуйте себя в безопасности с батареями GreenLiFE

    Сегодня используется большое количество литий-ионных аккумуляторов, и это помогает иметь для них функциональный метод экспресс-тестирования. Это обеспечивает контроль качества ваших батарей, зная, что у вас нет батареи малой емкости.

    Если вы любите кататься на лодке, путешествуете в своем доме на колесах или хотите иметь самый безопасный и эффективный источник энергии, чтобы поддерживать ваш автомобиль в наилучшем состоянии, вы знаете, что батареи являются незаменимыми системами хранения энергии.

    Аккумуляторы

    GreenLiFE — это превосходные продукты, которые превосходят отраслевые стандарты и намного превосходят ожидания клиентов и клиентов. Они также имеют взрывозащищенный корпус из нержавеющей стали, негорючий электролит и плавкий предохранитель. Каждая батарея также имеет запатентованную внутреннюю систему управления батареями, которая предотвращает чрезмерную / недостаточную зарядку и короткое замыкание.

    GreenLiFE также предлагает 5-летнюю гарантию на большинство аккумуляторов GLi, что является одной из лучших гарантий на рынке.

    Чтобы узнать больше, свяжитесь с GreenLiFE Battery по телефону 888-522-2883 или по электронной почте sales @ greenlifebattery.com.

    Ухудшение работы литий-ионного аккумулятора: что нужно знать

    Распространение литий-ионных аккумуляторов от бытовой электроники до крупномасштабных приложений для транспортировки и хранения энергии сделало понимание многих механизмов, ответственных за деградацию аккумуляторов, все более важным. Литература по этой сложной теме значительно выросла; эта перспектива направлена ​​на то, чтобы изложить текущие знания в сжатой форме, в качестве справочного материала и руководства для понимания деградации батареи.В отличие от других обзоров, эта работа подчеркивает связь между различными механизмами и различными физическими и химическими подходами, используемыми для запуска, идентификации и мониторинга различных механизмов, а также различных вычислительных моделей, которые пытаются моделировать эти взаимодействия. Ухудшение делится на три уровня: сами фактические механизмы, наблюдаемые последствия на уровне соты, называемые режимами, и эксплуатационные эффекты, такие как затухание емкости или мощности. Было обнаружено пять основных и тринадцать вторичных механизмов, которые обычно считаются причиной деградации во время нормальной работы, и все они вызывают пять наблюдаемых режимов.Блок-схема иллюстрирует различные контуры обратной связи, которые связывают различные формы деградации, в то время как таблица представлена ​​для выделения экспериментальных условий, которые с наибольшей вероятностью запускают определенные механизмы деградации. Вместе они представляют собой мощное руководство по разработке экспериментов или моделей для исследования деградации батарей.

    Эта статья в открытом доступе

    Подождите, пока мы загрузим ваш контент… Что-то пошло не так. Попробуйте снова? Цифровой светодиодный индикатор емкости

    Аккумуляторная батарея Литий-ионная литиевая батарея Реальная емкость Модуль измерения AH XH-M354 Плата: Amazon.com: Industrial & Scientific


    В настоящее время недоступен.
    Мы не знаем, когда и появится ли этот товар в наличии.
    • Убедитесь, что это подходит введя номер вашей модели.
    • Товар хорошего качества.Проверено перед отправкой. Вес упаковки: Вес: 0,022 кг (0,05 фунта).
    • Мы проверим продукт перед отправкой. Расчетный срок доставки: 6-24 дня (отслеживаемый) —— Мы предоставляем услуги ускоренной доставки: 2-7 дней. (без учета времени обработки) .Если сумма заказа превышает 120 долларов США, мы будет пользоваться услугой ускоренной доставки бесплатно.
    • Мы профессиональный дистрибьютор электронных компонентов. Мы также продаем другие виды продукции.просто найдите номер модели в нашем магазине.
    • Мы прилагаем все усилия, чтобы предоставить клиентам удовлетворительное обслуживание. Любой вопрос, пожалуйста, свяжитесь со мной.
    ]]>
    Характеристики данного продукта
    Фирменное наименование Пайалу
    Ean 4552302210893
    Номер детали paiModule_11048
    Код UNSPSC 32000000

    Измерение обратимых и необратимых потерь емкости литий-ионных аккумуляторов

    % PDF-1.4 % 1 0 объект > эндобдж 9 0 объект /Заголовок /Тема / Автор /Режиссер / Ключевые слова / CreationDate (D: 20211001124128-00’00 ‘) / ModDate (D: 20170622145615 + 02’00 ‘) >> эндобдж 2 0 obj > эндобдж 3 0 obj > эндобдж 4 0 obj > эндобдж 5 0 obj > транслировать application / pdf

  4. Regular Track 1: Хранение и производство энергии — Компоненты и системы
  5. Измерение обратимых и необратимых потерь емкости литий-ионных батарей
  6. Измерение обратимых и необратимых потерь емкости литий-ионных батарей
  7. Эдуардо Редондо-Иглесиас, Паскаль Венет и Серж Пелисье
  8. 2016-07-13T05: 27: 50-07: 00InControl Productions, Inc.2017-06-22T14: 56: 15 + 02: 002017-06-22T14: 56: 15 + 02: 00InControl Productions, Inc. Измерение обратимых и необратимых потерь емкости литий-ионных аккумуляторовuuid: ed6c909b-7e20-4873-b3ad-238729d04fc0uuid : 84da9e3f-954a-49f3-b658-e5dfe71a89e1 конечный поток эндобдж 6 0 obj > эндобдж 7 0 объект > эндобдж 8 0 объект > эндобдж 10 0 obj > эндобдж 11 0 объект > эндобдж 12 0 объект > эндобдж 13 0 объект > эндобдж 14 0 объект > эндобдж 15 0 объект > эндобдж 16 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC / ImageB / ImageI] >> эндобдж 17 0 объект > транслировать x ڭ X6 ֒ vd> x`lw, Ҩg {

    .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *