छिटो चार्ज गर्ने विधि
ब्याट्रीहरूमा रासायनिक प्रतिक्रियाहरूको गतिलाई अधिकतम बनाउन, तिनीहरूलाई पूर्ण चार्जमा पुग्न लाग्ने समयलाई छोटो पार्नुहोस्, र सकारात्मक र नकारात्मक प्लेटहरूको ध्रुवीकरणलाई कम गर्नुहोस् वा घटाउनुहोस्, यसरी ब्याट्रीको दक्षतामा सुधार गर्दै, द्रुत चार्जिङ प्रविधि हालका वर्षहरूमा द्रुत रूपमा विकास भएको छ। धेरै सामान्य रूपमा प्रयोग गरिने द्रुत चार्जिङ विधिहरू तल प्रस्तुत गरिएका छन्। यी विधिहरू इष्टतम चार्जिङ कर्भको वरिपरि डिजाइन गरिएका छन्, वास्तविक चार्जिङ कर्भलाई इष्टतम चार्जिङ कर्भको सकेसम्म नजिक बनाउने लक्ष्य राखेर।
पल्स चार्ज विधि
पल्स चार्जिङ विधिले पहिले ब्याट्रीलाई पल्स करेन्टद्वारा चार्ज गर्छ, त्यसपछि केही समयको लागि चार्ज गर्न रोक्छ, र त्यसपछि चित्र 11-5 मा देखाइए अनुसार, यो चक्र दोहोर्याएर ब्याट्रीलाई पल्स करेन्टले फेरि चार्ज गर्छ। चार्ज गर्ने पल्सले ब्याट्रीलाई पूर्ण रूपमा चार्ज गर्छ, जबकि अन्तरालहरूले रासायनिक प्रतिक्रियाहरूद्वारा उत्पादित अक्सिजन र हाइड्रोजनलाई पुन: संयोजित गर्न र अवशोषित गर्न समय दिन्छ, स्वाभाविक रूपमा एकाग्रता ध्रुवीकरण र ओमिक ध्रुवीकरणलाई हटाउँछ। यसले ब्याट्रीको आन्तरिक दबाब कम गर्छ, जसले निरन्तर करन्ट चार्जिङको अर्को राउन्डलाई अझ सहज रूपमा अगाडि बढ्न र ब्याट्रीलाई थप चार्ज अवशोषित गर्न सक्षम बनाउँछ। अन्तरिम पल्सले ब्याट्रीलाई पर्याप्त प्रतिक्रिया समय प्रदान गर्दछ, ग्यासको विकास घटाउँछ र ब्याट्रीको चार्जिङ वर्तमान स्वीकृति दरमा सुधार गर्दछ।
पल्स चार्जिङले ब्याट्री चार्ज गर्ने र डिस्चार्ज गर्ने क्षमतामा सुधार गर्न सक्छ, चार्ज गर्ने समय बचाउन सक्छ, र ब्याट्रीको आयु बढाउन सक्छ, तर केही सर्तहरू पूरा गर्नुपर्छ।
लिथियम-आयन ब्याट्रीहरू चार्ज गर्ने र डिस्चार्ज गर्ने क्रममा क्याथोड, एनोड र इलेक्ट्रोलाइटमा लिथियम आयनको पारस्परिक आन्दोलनमा मुख्य रूपमा निर्भर हुने भएकाले, चार्ज गर्ने समय बचत गर्ने र चार्ज गर्ने क्षमतामा सुधार गर्ने लक्ष्य हासिल गर्न आयन आन्दोलन दर र प्रसार गुणांक बढाउन आवश्यक छ। अनुपयुक्त चार्जिङ दर वा वितरणले वांछित लक्ष्य हासिल गर्न मात्र असफल हुने छैन तर ब्याट्रीको उमेरलाई पनि गति दिनेछ। चित्र 11-2 मा देखाइए अनुसार, चार्जिङ दर जति उच्च हुन्छ, चार्ज गर्न सकिने क्षमता त्यति नै कम हुन्छ।
इलेक्ट्रोकेमिकल विशेषता विश्लेषणले लिथियम आयन ब्याट्रीहरूको चार्ज दर मुख्यतया लिथियम आयनहरूको प्रसार दर र सकारात्मक र नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्रीहरूको विशेषताहरूद्वारा सीमित हुन्छ भनेर देखाउँछ। समीकरण (11-3) को प्रयोग गरेर, एक लिथियम-आयन प्रसार समीकरण स्थापित गर्न सकिन्छ।
सूत्रमा, CL ले लिथियम-आयन एकाग्रतालाई प्रतिनिधित्व गर्दछ; x प्रसार दूरी प्रतिनिधित्व गर्दछ; t प्रसार समय को प्रतिनिधित्व गर्दछ; र DLi ले लिथियम-आयन प्रसार गुणांकलाई प्रतिनिधित्व गर्दछ।
अध्ययनहरूले देखाएको छ कि लिथियम- आयन ब्याट्रीहरूले चक्र परीक्षणको क्रममा दुई द्रुत बुढ्यौली अवधिहरू प्रदर्शन गर्दछ:
1) SEI फिल्मको गठन अवधि (ठोस इलेक्ट्रोलाइट इन्टरफेस), एक प्रक्रिया जसले इलेक्ट्रोड सतहमा SEI फिल्म बनाउन उपलब्ध लिथियम आयनहरूको एक भाग खपत गर्दछ।
2) प्रत्येक चार्जिङ चक्रको अन्त्यमा, ब्याट्री भित्रको तरल चरणमा लिथियम आयनहरूको माइग्रेसनको प्रतिरोध अपेक्षाकृत सानो हुन्छ, जबकि ठोस चरणमा फैलावट गुणांक अपेक्षाकृत सानो हुन्छ। तसर्थ, यदि चार्जिङ चक्रको अन्त्यमा चार्जिङ वर्तमान धेरै ठूलो छ भने, लिथियम आयनहरूको ठूलो संख्या इलेक्ट्रोड सतहमा केन्द्रित हुनेछ, जसले सजिलै लिथियम धातुको गठन गर्न र लिथियम आयन सामग्री कम गर्न सक्छ।
SEI फिल्म को गठन ब्याट्री जीवन मा एक महत्वपूर्ण प्रभाव छ। यदि राम्रो SEI फिल्म बनाउन सकिँदैन, यद्यपि ब्याट्रीमा उच्च चार्ज/डिस्चार्ज दक्षता र प्रारम्भिक चार्ज/डिस्चार्ज चरणहरूमा प्रयोगयोग्य क्षमता हुन सक्छ, क्षमता बढ्दो चक्र गणनाको साथ तीव्र रूपमा घट्नेछ, विशेष गरी कम{1}}वर्तमान पल्स चार्जिङ मोडहरूमा। त्यसकारण, पहिलो चरणमा लिथियम- आयन हानि अपरिहार्य छ। यद्यपि, पल्स चार्ज गर्दा करेन्ट धेरै उच्च हुनु हुँदैन। अत्यधिक प्रवाहले असमान SEI फिल्म गठन, द्रुत SEI फिल्म मोटाइ, र प्रतिरोधमा उल्लेखनीय वृद्धि, प्रयोगयोग्य आयनको संख्या घटाउने र क्षमता हानि निम्त्याउँछ।
पल्स चार्जिङले चार्जिङ प्रक्रियाको क्रममा ध्रुवीकरण हटाउन मुख्य रूपमा चार्जिङ पज वा रिभर्स डिस्चार्जको प्रयोग गर्छ। ध्रुवीकरण ब्याट्री प्रकार, निर्माण प्रक्रिया, र भौतिक गुणहरूसँग नजिकबाट सम्बन्धित छ, र यसको भिन्नताहरू जटिल छन्। ब्याट्री प्रविधिमा निरन्तर सुधारको साथ, ध्रुवीकरण राम्रोसँग नियन्त्रण गरिएको छ। त्यसकारण, परम्परागत पल्स चार्जिङ मोडका फाइदाहरू स्पष्ट रूपमा उल्लेख गरिएका छैनन्। ब्याट्रीलाई इष्टतम अपरेटिङ अवस्थामा राख्नको लागि वास्तविक-समय निगरानीको लागि सान्दर्भिक ब्याट्री विशेषता प्यारामिटरहरू संयोजन गर्न र पल्स चार्जिङको आयाम र चक्र समायोजन गर्न आवश्यक छ-पछि वर्णन गरिएको बुद्धिमान चार्जिङ मोड।
रिफ्लेक्स ™ द्रुत चार्ज विधि
रिफ्लेक्सटीएम फास्ट चार्जिङ विधि संयुक्त राज्य अमेरिकामा पेटेन्ट गरिएको प्रविधि हो, जुन प्रारम्भमा मुख्य रूपमा निकल-क्याडमियम ब्याट्रीहरू चार्ज गर्नका लागि डिजाइन गरिएको हो। यो चार्जिङ विधिले निकल-क्याडमियम ब्याट्रीहरूको मेमोरी प्रभाव समस्यालाई कम गर्छ, यसरी छिटो चार्ज हुने समयलाई उल्लेखनीय रूपमा घटाउँछ। पल्स चार्जिङ विधिहरूको तुलनामा, रिफ्लेक्सटीएम द्रुत चार्जिङ विधिको सबैभन्दा ठूलो विशेषता भनेको नकारात्मक पल्स थप्नु हो। यसको संयन्त्रले प्रतिक्रिया प्रक्रियाको क्रममा इलेक्ट्रोड सतहमा उत्पन्न हुने बुलबुलेहरू हटाउन नकारात्मक पल्सद्वारा प्रदान गरिएको "बाधा" प्रभावलाई प्रयोग गर्दछ, तापक्रम वृद्धि घटाउँछ र ब्याट्री चार्ज गर्दा आन्तरिक प्रतिरोधमा वृद्धि हुन्छ। यसले बिजुली ऊर्जालाई ब्याट्री भित्र रासायनिक ऊर्जामा यथासम्भव पूर्ण रूपमा रूपान्तरण गर्न अनुमति दिन्छ, ढिलो फैलावटको कारण एकाग्रता ध्रुवीकरणलाई हटाउन मद्दत गर्दछ, ब्याट्री भित्र सक्रिय सामग्रीको उपयोग दर सुधार गर्दछ, र यसरी चार्जको संख्या बढाउँछ-डिस्चार्ज चक्र।
चित्र 11-6 मा देखाइए अनुसार, रिफ्लेक्सटीएम द्रुत चार्जिङ विधिको एक कार्य चक्रमा तीन चरणहरू समावेश छन्: अगाडि चार्ज गर्ने पल्स, रिभर्स इन्स्ट्यान्टेनियस डिस्चार्ज पल्स, र मर्मतका लागि चार्जिङमा पज। फर्वार्ड चार्जिङ पल्सको कार्य भनेको ब्याट्री चार्ज गर्नको लागि सकारात्मक एम्प्लिच्युड पल्स वर्तमान प्रदान गर्नु हो; रिभर्स इन्स्ट्यान्टेनियस डिस्चार्ज पल्सको कार्य भनेको ब्याट्री भित्र ध्रुवीकरण प्रतिक्रियालाई ढिलो गर्न इलेक्ट्रोलाइट आयनहरूलाई थप समान रूपमा फैलाउनु हो, जसले गर्दा चार्ज गर्ने क्षमतामा सुधार हुन्छ र ब्याट्रीको आयु बढ्छ; स्टप चार्जिङ चरणको कार्य भनेको इलेक्ट्रोलाइट आयनहरूलाई थप समान रूपमा फैलाउनु र ध्रुवीकरण घटनालाई कम गर्नु हो, जसले गर्दा चार्ज गर्ने क्षमतामा सुधार हुन्छ र ब्याट्रीको आयु विस्तार हुन्छ।
चर वर्तमान अन्तरिम चार्ज विधि
चर हालको अन्तरिम चार्जिङ विधि स्थिर वर्तमान चार्जिङ र पल्स चार्जिङमा आधारित छ, चित्र ११ मा देखाइएको छ-७। यसको विशेषता भनेको स्थिर वर्तमान चार्जिङ खण्डलाई भोल्टेज-सीमित चल वर्तमान अन्तरिम चार्जिङ खण्डसँग प्रतिस्थापन गरिएको हो। चार्जिङको प्रारम्भिक चरणहरूमा, उच्च चार्जिङ वर्तमान सुनिश्चित गर्न र चार्जिङ रकमको बहुमत प्राप्त गर्नको लागि चर वर्तमान अन्तरिम चार्जिङ विधि प्रयोग गरिन्छ।
चार्जिङको पछिल्लो चरणहरूमा, ओभरचार्ज प्राप्त गर्न र ब्याट्रीलाई पूर्ण रूपमा चार्ज गरिएको अवस्थामा पुनर्स्थापना गर्न स्थिर भोल्टेज चार्जिङ चरण प्रयोग गरिन्छ। बिस्तारै चार्ज गर्न बन्द गरेर, ब्याट्रीमा रासायनिक प्रतिक्रिया द्वारा उत्पादित अक्सिजन र हाइड्रोजनलाई पुन: संयोजित र अवशोषित गर्न समय हुन्छ, स्वाभाविक रूपमा एकाग्रता ध्रुवीकरण र ओमिक ध्रुवीकरण हटाउँछ। यसले ब्याट्रीको आन्तरिक दबाबलाई कम गर्छ, निरन्तर करन्ट चार्जिङको अर्को राउन्डलाई अझ सहज रूपमा अगाडि बढ्न र ब्याट्रीलाई थप बिजुली अवशोषित गर्न सक्षम बनाउँछ।
चर वर्तमान अन्तरिम चार्जिङ विधिको आधारमा, चित्र 11-8 मा देखाइए अनुसार चल भोल्टेज अन्तरिम चार्ज गर्ने विधि प्रस्तावित गरिएको छ। चर भोल्टेज र चर वर्तमान अन्तरिम चार्ज विधिहरू बीचको भिन्नता यो हो कि पहिलो चरण अन्तरिम स्थिर प्रवाह होइन, तर अन्तरिम स्थिर भोल्टेज हो।
फिगर 11-7 र 11-8 को तुलना गर्दा, यो देख्न सकिन्छ कि चित्र 11-8 ले इष्टतम चार्जिङ कर्भलाई राम्रोसँग प्रतिबिम्बित गर्दछ। प्रत्येक स्थिर भोल्टेज चार्जिङ चरणमा, स्थिर भोल्टेज चार्जिङको कारणले गर्दा, चार्जिङ करन्ट स्वाभाविक रूपमा द्रुत रूपमा घट्छ, चार्जिङ प्रक्रियाको क्रममा स्वीकार्य ब्याट्रीको प्रवाह बिस्तारै घट्दै जाने विशेषतासँग अनुरूप।
चर भोल्टेज, चर वर्तमान तरंग-टाइप इन्टरमिटेन्ट पोजिटिभ र नेगेटिभ शून्य-पल्स फास्ट चार्जिङ विधि
पल्स चार्जिङ, रिफ्लेक्स™ फास्ट चार्जिङ, चर करन्ट इन्मिटेन्ट चार्जिङ, र चर भोल्टेज इन्मिटेन्ट चार्जिङका फाइदाहरू मिलाएर, चल भोल्टेज, भ्यारिएबल करन्ट वेभ-प्रकार सकारात्मक र नकारात्मक शून्य-पल्स इन्टरमिटेन्ट फास्ट चार्जिङ विधि विकसित र लागू गरिएको छ। पल्स चार्जिङ सर्किटको नियन्त्रण सामान्यतया दुई कोटिमा पर्दछ:
1) पल्स वर्तमान को आयाम चर छ, जबकि PWM (पावर PWM) संकेत को आवृत्ति निश्चित छ।
2) पल्स वर्तमान को आयाम स्थिर छ, जबकि PWM संकेत को आवृत्ति समायोज्य छ।
चित्र 11-9 ले यी दुई भन्दा फरक नियन्त्रण मोड प्रयोग गर्दछ: दुबै पल्स वर्तमान आयाम र PWM संकेतको आवृत्ति निश्चित छ, जबकि PWM कर्तव्य चक्र समायोज्य छ। अन्तरिम चार्जिङ/रोकिङ चरण थपेर, ब्याट्रीको चार्जिङ स्वीकृति क्षमतामा सुधार गर्दै छोटो समयमा थप चार्ज प्राप्त गर्न सकिन्छ।
प्रत्येक चार्जिङ मोडको आफ्नै फाइदा र अनुप्रयोगको दायरा छ। यद्यपि, विद्युतीय सवारी साधनको व्यापक प्रयोगसँगै, चार्जिङ गतिको माग बढ्दै गएको छ, जसले स्मार्ट चार्जिङको उदय भएको छ। स्मार्ट चार्जिङले मुख्यतया ब्याट्रीलाई पूर्ण रूपमा चार्ज गर्ने वा छोटो समयमा सेट क्षमतामा पुग्ने लक्ष्य राख्छ। यो ब्याट्रीको स्टेट अफ चार्ज (SOC) र स्टेट अफ हेल्थ (SOH) अनुसार हालको मूल्य समायोजन गरेर प्राप्त गरिन्छ, चार्जिङ समयलाई परम्परागत सवारी साधनको इन्धन भर्ने समयसँग तुलना गर्न मिल्छ।
स्मार्ट चार्जिङले व्यापक ध्यान आकर्षित गरेको छ। विश्वभरका अन्वेषकहरूले प्रभावकारी रूपमा ब्याट्रीको आयु सुनिश्चित गर्दै चार्जिङ दरहरू सुधार गर्न चार्जिङ नियन्त्रण रणनीतिहरूको अनुसन्धानमा महत्त्वपूर्ण स्रोतहरू केन्द्रित गरिरहेका छन्। यसले, बारीमा, विद्युतीय सवारीहरूको व्यावहारिकता र सामाजिक स्वीकृति बढाउँछ।
