Skjótur løðingarháttur
Fyri at fáa mest møguligt burturúr ferðini á evnafrøðiligum reaktiónum í battaríum, stytta um tíðina, sum tað tekur fyri at røkka fullari løðing, og minka um ella minka um polarisering av teimum positivu og negativu plátunum, og harvið betra um battarívirknið, hevur skjót løðitøkni ment seg skjótt seinastu árini. Fleiri vanliga nýttir skjótir løðingarhættir eru innførdir niðanfyri. Hesir háttaløg eru sniðgivnir kring optimalu løðikurvuna, og hava til endamáls at gera sjálva løðikurvuna so tætt sum gjørligt til optimalu løðikurvuna.
Puls løðingarháttur
Pulsløðingarhátturin løðir fyrst battaríið við pulsstreymi, steðgar síðani á at løða í eitt tíðarskeið, og løðir síðani battaríið aftur við einum pulsstreymi, sum endurtekur hesa ringrásina, sum víst á mynd 11-5. Løðipulsurin løðir fult út battaríið, meðan millumbilini geva tíð til súrevnið og vetnið, sum evnafrøðiligu reaktiónirnar framleiða til at rekombinera og verða upptikin, og tað sleppur natúrliga av konsentratiónspolarisering og ohmiskari polarisering. Hetta minkar um innanhýsis trýstið á battarínum, soleiðis at næsta umfar av støðugum streymløðing kann fara víðari og ger tað møguligt hjá battarínum at taka meira løðing upp. Avbjóðandi pulsarnir geva battarínum nóg góða reaktiónstíð, og minka um gassmenningina og betra um løðingarstreymsprosentið hjá battarínum.
Puls løðing kann betra um battaríløðing og útløðandi effektivitet, goyma løðingartíð og leingja battarílívið, men ávísar umstøður skulu lúkast.
Av tí at litium{0}}ion battaríir fyrst og fremst eru treytaðar av tí hvør sínum rørslu av litiumjonum í katoduni, anoduni og elektrolytinum undir løðing og løðing, er tað alneyðugt at økja um ionrørslutíðina og diffusiónsstuðulin fyri at náa málinum um at spara løðingartíðina og betra um løðivirkni. Ein óhóskandi løðingartíð ella útbreiðsla fer ikki bert at ikki náa ynskta málinum, men fer eisini at skunda undir battaríaldring. Sum víst á mynd 11-2, so er tað, at jú størri løðingartíðin er, jú minni løðikapasiteturin.
Elektrokemisk eyðkennisgreining vísir, at løðingartíðin hjá litium{{0}onbattaríum í høvuðsheitum er avmarkað av diffusiónsferðini hjá litiumjonum og eyðkennunum hjá teimum positivu og negativu elektrodutilfarinum. Við at nýta líkning (11-3), kann ein litium-ion diffusiónslíkning staðfestast.
Í frymlinum umboðar CL litium-ion konsentratiónina; x umboðar diffusiónsfjarstøðuna; t umboðar útbreiðslutíðina; og DLi umboðar litium-ion diffusiónsstuðulin.
Kanningar hava víst, at litium-ion battarí vísa tvey skjót aldringartíðarskeið undir ringrásarroyndum:
1) Myndugleikatíðin hjá SEI-filminum (Solid Elektrolyt-interfasa), ein tilgongd, sum brúkar ein part av tøku litiumjonum til at mynda SEI-filmin á elektroduflatanum.
2) Við endan av hvørjari løðingarringrás er mótstøðan móti flytingini av litiumjonum í flótandi fasuni inni í battarínum lutfalsliga lítil, meðan diffusiónsstuðulin í fasta fasuni er lutfalsliga lítil. Tí, um løðingarstreymurin er ov stórur við endan av løðingarringrásini, so fara eitt stórt tal av litiumjonum at savnast á elektroduflatanum, sum lættliga kann føra til mynding av litiummetali og minka um litiumioninnihaldið.
Myndugleikin av SEI filminum hevur stóra ávirkan á battarílívið. Um ein góður SEI-filmur ikki kann myndast, hóast battaríið kann hava høgan løðing/útløðandi effektivitet og brúkiligan kapasitet í byrjanarløðingar/útløðingarstigunum, so minkar kapasiteturin nógv við vaksandi súkklutali, serliga í lág{1}}, sum er núverandi pulsur. Tí er litium-on tap í fyrsta stigi óunniligt. Streymurin undir pulsløðing skal tó ikki vera ov stórur. Ovurstórur streymur fer at elva til ójavna SEI filmsmynding, skjóta SEI filmstjúkking, og ein munandi øking í mótstøðuni, minkar um talið av brúkiligum ionum og førir til kapasitetstap.
Pulse løðing nýtir fyrst og fremst løðingarsteðgir ella afturútlát til at burturbeina polarisering undir løðingartilgongdini. Polarisering er tætt knýtt at battaríslagnum, framleiðslugongdini og tilfarseginleikunum, og variatiónirnar eru fløktar. Við áhaldandi ábøtum í battarítøkni hevur polarisering verið væl stýrd. Tí eru fyrimunirnir við vanligum pulsløðingarháttum ikki eins eyðsýndir. Tað er neyðugt at sameina viðkomandi battarí eyðkennisparametrar fyri veruligt-tíðar eftirlit og stilla amplituduna og ringrásina av pulsløðing fyri at halda battaríið í optimalari rakstrartilstandi-tann skynsami løðingarhátturin, sum er lýstur seinni.
ReflexTM Skjótt løðingarháttur
ReflexTM skjóti løðingarhátturin er ein patenterað tøkni í USA, sum í fyrsta umfari fyrst og fremst er gjørd til at løða nikkel- cadmium battarí. Hesin løðingarhátturin lættir um minnieffektstrupulleikan hjá nikkel-cadmium battaríum, og minkar sostatt munandi um skjótu løðingartíðina. Samanborið við pulsløðingarhættir, er størsti eginleikin í ReflexTM skjóta løðingarháttinum, at ein negativur pulsur verður lagdur afturat. Mekanisman nýtir "barrier" ávirkanina, sum negativi pulsurin veitir, til at sleppa undan kúlum, sum eru framleiddar á elektroduflatanum undir reaktiónstilgongdini, og minkar um hitahækkingina og øking í innanhýsis mótstøðuni undir battaríløðingini. Hetta ger, at el-orka kann umskipast til evnafrøðiliga orku innan fyri battaríið so fult sum gjørligt, og hjálpir til at sleppa undan konsentratiónspolarisering orsakað av seinari diffusión, at betra um nýtslutíðina av virknum tilfari innan battaríið, og harvið økir um talið av løðing{6}}-útlátsringrásum.
Sum víst á mynd 11-6, fevnir ein arbeiðsgongd av ReflexTM skjóta løðingarháttinum um trý stig: ein framløðingarpulsur, ein afturvendandi løtuútlátspulsur, og ein steðgur í løðing fyri viðlíkahald. Virksemið hjá framløðingarpulsinum er at geva ein positivan amplitudupulsstreym til at løða battaríið; virksemið hjá afturvendandi løtuútlátspulsinum er at gera elektrolyttjonirnar at diffusera javnari fyri at seinka polarisatiónsreaktiónini inni í battarínum, og harvið betra um løðieffektivitetin og økja um battarílívið; virksemið hjá stopp-løðingarfasuni er at gera elektrolytjonirnar at diffusera javnari og minka um polarisatiónsfyribrigdið, og harvið betra um løðieffektivitetin og leingja battarílívið.
Breytir núverandi avbjóðandi løðingarháttur
Breytistreymurin av og á avbjóðandi løðingarhátturin er grundaður á støðuga streymløðing og pulsløðing, sum víst á mynd 11-7. Eyðkennið hjá henni er, at tann konstanta streymløðingarparturin verður skiftur út við eitt spenningsavmarkað breytiligt streymsint avbjóðandi løðipart. Í byrjanarstigunum av løðingini verður tann broytiligi núverandi avbjóðandi løðingarhátturin nýttur til at tryggja ein hægri løðistreym og fáa meginpartin av løðingarupphæddini.
Í seinnu stigunum av løðingini verður ein støðug spenningsløðingarfasa brúkt til at fáa yvirløðing og endurreisa battaríið til ein fullløddan tilstand. Við at steðga løðingini av og á, hava súrevnið og vetnið, sum er framleitt av evnafrøðiligu reaktiónini í battarínum, tíð at recombinera og verða upptikin, og tað sleppur natúrliga av konsentratiónspolarisering og ohmiskari polarisering. Hetta minkar um innanhýsis trýstið á battarínum, soleiðis at næsta umfarið av støðugum streymløðing kann fara víðari og ger tað møguligt hjá battarínum at taka meira streym upp.
Við støði í breytarstreyms-avbjóðandi løðingarháttinum er ein broytiligur spennings-avbjóðandi løðingarháttur lagdur upp til, sum víst á mynd 11-8. Munurin á breytarspenninginum og breytistreymi av og á avbjóðandi løðingarhættir er, at fyrsta stigið ikki er avbjóðandi konstantur streymur, men avbjóðandi konstantur spenningur.
Samanbera myndir 11-7 og 11-8, sæst, at mynd 11-8 betur endurspegla optimalu løðikurvuna. Í hvørjum støðugum spenningsløðingarstigi, orsakað av støðugari spenningsløðing, minkar løðistreymurin natúrliga eksponentielt, í samsvari við eyðkennið um, at tann góðkendi battarístreymurin stigvíst minkar undir løðingargongdini.
Breytispenningur, Breytandi Streymbylgja-Slagslig avbrotin Positiv og Negativ null-Pulsur Skjótt løðingarháttur
Við at sameina fyrimunirnar við pulsløðing, ReflexTM skjóta løðing, broytiliga streymin avbrotin løðing, og broytilig spenningsavbjóðandi løðing, broytilig spenningur, broytilig streymbylgja-typa positiv og negativ null- puls-avbjóðandi skjótløðingarháttur er ment og nýtt. Stýringin av pulsløðingarrásini fellur sum heild í tveir flokkar:
1) Amplitudan á pulsstreyminum er broytilig, meðan títtleikin av PWM (power PWM) signalinum er fastur.
2) Amplitudan á pulsstreyminum er konstant, meðan frekvensurin á PWM signalinum er stillaður.
Mynd 11-9 nýtir ein kontrollhátt, sum er øðrvísi enn hesi bæði: bæði pulsstreymsamplitudin og títtleikin av PWM-signalinum eru fastar, meðan PWM-vaktingarringrásin er stillað. Við at leggja eina avbjóðandi løðing/steðgifasu afturat, kann meira løðing fáast í styttri tíð, og betra um løðingarførleikan hjá battarínum.
Hvør løðingarháttur hevur sínar fyrimunir og umsóknarhopi. Men við víðgongdu nýtsluni av el-akførum er eftirspurningurin eftir løðingarferð vaksandi, og tað førir til, at snild løðing kemur til. Smart løðing hevur fyrst og fremst til endamáls at løða battaríið til fulnar ella røkka einum ásettum kapasiteti uppá stutta tíð. Hetta fæst við at stilla núverandi virðið eftir battarínum Charge (SOC) og State of Health (SOH), sum ger, at løðingartíðin kann sambærast við ta at fylla út eitt siðbundið akfar.
Smart løðing hevur vakt víðgongd ans. Granskarar um allan heimin miðsavna munandi tilfeingi á at granska løðingarstýringarstrategiir fyri at betra um løðingartølini, samstundis sum battarílívstíðin á effektivan hátt verður tryggjað. Hetta økir aftur um praktiska og sosiala viðtøkuna av el-akførum.
