வேகமாக சார்ஜ் செய்யும் முறை
பேட்டரிகளில் இரசாயன எதிர்வினைகளின் வேகத்தை அதிகரிக்க, அவை முழு சார்ஜ் அடைய எடுக்கும் நேரத்தைக் குறைக்கவும், நேர்மறை மற்றும் எதிர்மறை தட்டுகளின் துருவமுனைப்பைக் குறைக்கவும் அல்லது குறைக்கவும், அதன் மூலம் பேட்டரி செயல்திறனை மேம்படுத்தவும், வேகமாக சார்ஜ் செய்யும் தொழில்நுட்பம் சமீபத்திய ஆண்டுகளில் வேகமாக வளர்ந்துள்ளது. பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் பல வேகமான சார்ஜிங் முறைகள் கீழே அறிமுகப்படுத்தப்பட்டுள்ளன. இந்த முறைகள் உகந்த சார்ஜிங் வளைவைச் சுற்றி வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளன, உண்மையான சார்ஜிங் வளைவை உகந்த சார்ஜிங் வளைவுக்கு முடிந்தவரை நெருக்கமாக மாற்றுவதை நோக்கமாகக் கொண்டுள்ளது.
பல்ஸ் சார்ஜிங் முறை
துடிப்பு சார்ஜிங் முறையானது முதலில் பேட்டரியை ஒரு துடிப்பு மின்னோட்டத்துடன் சார்ஜ் செய்கிறது, பின்னர் ஒரு குறிப்பிட்ட காலத்திற்கு சார்ஜ் செய்வதை நிறுத்துகிறது, பின்னர் படம் 11-5 இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, இந்த சுழற்சியை மீண்டும் மீண்டும் ஒரு துடிப்பு மின்னோட்டத்துடன் பேட்டரியை மீண்டும் சார்ஜ் செய்கிறது. சார்ஜிங் துடிப்பு பேட்டரியை முழுமையாக சார்ஜ் செய்கிறது, அதே நேரத்தில் வேதியியல் எதிர்வினைகளால் உற்பத்தி செய்யப்படும் ஆக்ஸிஜன் மற்றும் ஹைட்ரஜன் மீண்டும் ஒன்றிணைந்து உறிஞ்சப்படுவதற்கு இடைவெளிகள் நேரத்தை அனுமதிக்கின்றன, இயற்கையாகவே செறிவு துருவமுனைப்பு மற்றும் ஓமிக் துருவமுனைப்பு ஆகியவற்றை நீக்குகிறது. இது பேட்டரியின் உள் அழுத்தத்தைக் குறைக்கிறது, மேலும் நிலையான மின்னோட்ட சார்ஜிங்கின் அடுத்த சுற்று மிகவும் சீராக தொடர அனுமதிக்கிறது மற்றும் பேட்டரி அதிக கட்டணத்தை உறிஞ்சுவதற்கு உதவுகிறது. இடைப்பட்ட பருப்புக்கள் பேட்டரிக்கு போதுமான எதிர்வினை நேரத்தை வழங்குகின்றன, வாயு பரிணாமத்தை குறைக்கின்றன மற்றும் பேட்டரியின் சார்ஜிங் கரண்ட் ஏற்றுக்கொள்ளும் விகிதத்தை மேம்படுத்துகிறது.
பல்ஸ் சார்ஜிங் பேட்டரி சார்ஜிங் மற்றும் டிஸ்சார்ஜிங் செயல்திறனை மேம்படுத்தலாம், சார்ஜ் செய்யும் நேரத்தை மிச்சப்படுத்தலாம் மற்றும் பேட்டரி ஆயுளை நீட்டிக்கும், ஆனால் சில நிபந்தனைகளை பூர்த்தி செய்ய வேண்டும்.
லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகள் சார்ஜ் மற்றும் டிஸ்சார்ஜ் செய்யும் போது கேத்தோடு, அனோட் மற்றும் எலக்ட்ரோலைட் ஆகியவற்றில் உள்ள லித்தியம் அயனிகளின் பரஸ்பர இயக்கத்தை முதன்மையாக நம்பியிருப்பதால், சார்ஜ் செய்யும் நேரத்தை மிச்சப்படுத்துவதற்கும் சார்ஜிங் செயல்திறனை மேம்படுத்துவதற்கும் அயன் இயக்க விகிதம் மற்றும் பரவல் குணகத்தை அதிகரிப்பது அவசியம். பொருத்தமற்ற சார்ஜிங் வீதம் அல்லது விநியோகம் விரும்பிய இலக்கை அடைவதில் தோல்வியடைவது மட்டுமல்லாமல் பேட்டரி வயதானதை துரிதப்படுத்தும். படம் 11-2 இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, அதிக சார்ஜிங் விகிதம், சிறிய சார்ஜ் செய்யக்கூடிய திறன்.
லித்தியம் அயனிகளின் பரவல் வீதம் மற்றும் நேர்மறை மற்றும் எதிர்மறை மின்முனைப் பொருட்களின் பண்புகள் ஆகியவற்றால் லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளின் சார்ஜிங் வீதம் முக்கியமாக வரையறுக்கப்பட்டுள்ளது என்பதை மின்வேதியியல் சிறப்பியல்பு பகுப்பாய்வு காட்டுகிறது. சமன்பாட்டைப் பயன்படுத்தி (11-3), லித்தியம்-அயன் பரவல் சமன்பாட்டை நிறுவலாம்.
சூத்திரத்தில், CL லித்தியம்-அயன் செறிவைக் குறிக்கிறது; x பரவல் தூரத்தைக் குறிக்கிறது; t என்பது பரவல் நேரத்தைக் குறிக்கிறது; மற்றும் DLi லித்தியம்-அயன் பரவல் குணகத்தைக் குறிக்கிறது.
சுழற்சி சோதனையின் போது லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகள் இரண்டு விரைவான வயதான காலங்களை வெளிப்படுத்துகின்றன என்று ஆய்வுகள் காட்டுகின்றன:
1) SEI படத்தின் உருவாக்கம் காலம் (சாலிட் எலக்ட்ரோலைட் இன்டர்ஃபேஸ்), எலக்ட்ரோடு மேற்பரப்பில் SEI ஃபிலிம் உருவாக்க கிடைக்கக்கூடிய லித்தியம் அயனிகளின் ஒரு பகுதியை நுகரும் ஒரு செயல்முறை.
2) ஒவ்வொரு சார்ஜிங் சுழற்சியின் முடிவிலும், பேட்டரியின் உள்ளே திரவ கட்டத்தில் லித்தியம் அயனிகளின் இடம்பெயர்வுக்கான எதிர்ப்பு ஒப்பீட்டளவில் சிறியது, அதே நேரத்தில் திட கட்டத்தில் பரவல் குணகம் ஒப்பீட்டளவில் சிறியது. எனவே, சார்ஜிங் சுழற்சியின் முடிவில் சார்ஜிங் மின்னோட்டம் அதிகமாக இருந்தால், அதிக எண்ணிக்கையிலான லித்தியம் அயனிகள் எலக்ட்ரோடு மேற்பரப்பில் கவனம் செலுத்தும், இது எளிதில் லித்தியம் உலோகத்தை உருவாக்குவதற்கும் லித்தியம் அயனியின் உள்ளடக்கத்தைக் குறைக்கும்.
SEI படத்தின் உருவாக்கம் பேட்டரி ஆயுளில் குறிப்பிடத்தக்க தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகிறது. ஒரு நல்ல SEI ஃபிலிமை உருவாக்க முடியாவிட்டால், ஆரம்ப சார்ஜ்/டிஸ்சார்ஜ் நிலைகளில் பேட்டரி அதிக சார்ஜ்/டிஸ்சார்ஜ் திறன் மற்றும் பயன்படுத்தக்கூடிய திறன் ஆகியவற்றைக் கொண்டிருந்தாலும், அதிகரிக்கும் சுழற்சி எண்ணிக்கையுடன், குறிப்பாக குறைந்த-தற்போதைய துடிப்பு சார்ஜிங் பயன்முறைகளில் திறன் கடுமையாகக் குறையும். எனவே, முதல் கட்டத்தில் லித்தியம்-அயன் இழப்பு தவிர்க்க முடியாதது. இருப்பினும், துடிப்பு சார்ஜ் செய்யும் போது மின்னோட்டம் அதிகமாக இருக்கக்கூடாது. அதிகப்படியான மின்னோட்டம் சீரற்ற SEI பட உருவாக்கம், விரைவான SEI படம் தடித்தல் மற்றும் எதிர்ப்பில் குறிப்பிடத்தக்க அதிகரிப்பு, பயன்படுத்தக்கூடிய அயனிகளின் எண்ணிக்கையைக் குறைத்து திறன் இழப்புக்கு வழிவகுக்கும்.
சார்ஜிங் செயல்பாட்டின் போது துருவமுனைப்பை அகற்ற, துடிப்பு சார்ஜிங் முதன்மையாக சார்ஜிங் இடைநிறுத்தங்கள் அல்லது தலைகீழ் வெளியேற்றத்தைப் பயன்படுத்துகிறது. துருவமுனைப்பு என்பது பேட்டரி வகை, உற்பத்தி செயல்முறை மற்றும் பொருள் பண்புகள் ஆகியவற்றுடன் நெருக்கமாக தொடர்புடையது, மேலும் அதன் மாறுபாடுகள் சிக்கலானவை. பேட்டரி தொழில்நுட்பத்தில் தொடர்ச்சியான மேம்பாடுகளுடன், துருவமுனைப்பு நன்கு கட்டுப்படுத்தப்பட்டுள்ளது. எனவே, வழக்கமான துடிப்பு சார்ஜிங் முறைகளின் நன்மைகள் உச்சரிக்கப்படவில்லை. உண்மையான-நேரக் கண்காணிப்பிற்காக தொடர்புடைய பேட்டரி பண்புக்கூறுகளை ஒருங்கிணைத்து, பின்னர் விவரிக்கப்படும் அறிவார்ந்த சார்ஜிங் பயன்முறையான-பேட்டரியை உகந்த இயக்க நிலையில் வைத்திருக்க, துடிப்பு சார்ஜிங்கின் வீச்சு மற்றும் சுழற்சியை சரிசெய்வது அவசியம்.
ரிஃப்ளெக்ஸ்™ ஃபாஸ்ட் சார்ஜிங் முறை
ReflexTM வேகமான சார்ஜிங் முறையானது அமெரிக்காவில் காப்புரிமை பெற்ற தொழில்நுட்பமாகும், இது முதலில் நிக்கல்-காட்மியம் பேட்டரிகளை சார்ஜ் செய்வதற்காக வடிவமைக்கப்பட்டது. இந்த சார்ஜிங் முறை நிக்கல்-காட்மியம் பேட்டரிகளின் நினைவக விளைவு சிக்கலைத் தணிக்கிறது, இதனால் வேகமாக சார்ஜ் செய்யும் நேரத்தை கணிசமாகக் குறைக்கிறது. பல்ஸ் சார்ஜிங் முறைகளுடன் ஒப்பிடும்போது, ரிஃப்ளெக்ஸ் TM வேகமான சார்ஜிங் முறையின் மிகப்பெரிய அம்சம் எதிர்மறை துடிப்பைச் சேர்ப்பதாகும். எதிர்வினை செயல்பாட்டின் போது மின்முனை மேற்பரப்பில் உருவாகும் குமிழ்களை அகற்ற எதிர்மறை துடிப்பு வழங்கும் "தடை" விளைவை அதன் பொறிமுறையானது பயன்படுத்துகிறது, பேட்டரி சார்ஜிங்கின் போது வெப்பநிலை அதிகரிப்பு மற்றும் உள் எதிர்ப்பை அதிகரிக்கிறது. இது மின் ஆற்றலை முடிந்தவரை முழுமையாக பேட்டரிக்குள் இரசாயன ஆற்றலாக மாற்ற அனுமதிக்கிறது, மெதுவான பரவலால் ஏற்படும் செறிவு துருவமுனைப்பை அகற்ற உதவுகிறது, பேட்டரியில் செயலில் உள்ள பொருட்களின் பயன்பாட்டு விகிதத்தை மேம்படுத்துகிறது, இதனால் சார்ஜ்-வெளியேற்ற சுழற்சிகளின் எண்ணிக்கையை அதிகரிக்கிறது.
படம் 11-6 இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, ரிஃப்ளெக்ஸ் TM வேகமான சார்ஜிங் முறையின் ஒரு வேலை சுழற்சி மூன்று நிலைகளை உள்ளடக்கியது: முன்னோக்கி சார்ஜிங் துடிப்பு, தலைகீழ் உடனடி வெளியேற்ற துடிப்பு மற்றும் பராமரிப்புக்காக சார்ஜ் செய்வதில் இடைநிறுத்தம். முன்னோக்கி சார்ஜிங் துடிப்பின் செயல்பாடு பேட்டரியை சார்ஜ் செய்ய நேர்மறை அலைவீச்சு துடிப்பு மின்னோட்டத்தை வழங்குவதாகும்; தலைகீழ் உடனடி டிஸ்சார்ஜ் துடிப்பின் செயல்பாடானது, எலக்ட்ரோலைட் அயனிகளை பேட்டரியின் உள்ளே துருவமுனைப்பு எதிர்வினையை தாமதப்படுத்த, அதன் மூலம் சார்ஜிங் திறனை மேம்படுத்தி, பேட்டரி ஆயுளை அதிகரிக்கச் செய்வதாகும்; ஸ்டாப் சார்ஜிங் கட்டத்தின் செயல்பாடு, எலக்ட்ரோலைட் அயனிகளை மேலும் சமமாகப் பரவச் செய்து, துருவமுனைப்பு நிகழ்வைத் தணித்து, அதன் மூலம் சார்ஜிங் செயல்திறனை மேம்படுத்தி, பேட்டரி ஆயுளை நீட்டிக்கிறது.
மாறி தற்போதைய இடைப்பட்ட சார்ஜிங் முறை
மாறி தற்போதைய இடைப்பட்ட சார்ஜிங் முறையானது, படம் 11-7 இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, நிலையான மின்னோட்ட சார்ஜிங் மற்றும் துடிப்பு சார்ஜிங் ஆகியவற்றை அடிப்படையாகக் கொண்டது. அதன் சிறப்பியல்பு என்னவென்றால், நிலையான மின்னோட்ட சார்ஜிங் பிரிவு ஒரு மின்னழுத்த-வரையறுக்கப்பட்ட மாறி தற்போதைய இடைப்பட்ட சார்ஜிங் பிரிவுடன் மாற்றப்படுகிறது. சார்ஜிங்கின் ஆரம்ப கட்டங்களில், அதிக சார்ஜிங் மின்னோட்டத்தை உறுதி செய்வதற்கும், சார்ஜிங் தொகையின் பெரும்பகுதியைப் பெறுவதற்கும் மாறி மின்னோட்டம் இடைப்பட்ட சார்ஜிங் முறை பயன்படுத்தப்படுகிறது.
சார்ஜிங்கின் பிந்தைய கட்டங்களில், ஒரு நிலையான மின்னழுத்த சார்ஜிங் கட்டம் அதிக சார்ஜ் பெறவும், பேட்டரியை முழுமையாக சார்ஜ் செய்யப்பட்ட நிலைக்கு மீட்டெடுக்கவும் பயன்படுத்தப்படுகிறது. சார்ஜ் செய்வதை இடைவிடாமல் நிறுத்துவதன் மூலம், பேட்டரியில் உள்ள வேதியியல் எதிர்வினையால் உற்பத்தி செய்யப்படும் ஆக்ஸிஜன் மற்றும் ஹைட்ரஜன் மீண்டும் ஒன்றிணைந்து உறிஞ்சப்படுவதற்கு நேரம் கிடைக்கும், இயற்கையாகவே செறிவு துருவமுனைப்பு மற்றும் ஓமிக் துருவமுனைப்பு ஆகியவற்றை நீக்குகிறது. இது பேட்டரியின் உள் அழுத்தத்தைக் குறைக்கிறது, அடுத்த சுற்று நிலையான மின்னோட்ட சார்ஜிங் மிகவும் சீராக தொடர அனுமதிக்கிறது மற்றும் பேட்டரி அதிக மின்சாரத்தை உறிஞ்சுவதற்கு உதவுகிறது.
மாறி மின்னோட்டம் இடைப்பட்ட சார்ஜிங் முறையின் அடிப்படையில், படம் 11-8 இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, மாறி மின்னழுத்த இடைப்பட்ட சார்ஜிங் முறை முன்மொழியப்பட்டது. மாறி மின்னழுத்தம் மற்றும் மாறி மின்னோட்டம் இடைப்பட்ட சார்ஜிங் முறைகளுக்கு இடையே உள்ள வேறுபாடு என்னவென்றால், முதல் நிலை இடைப்பட்ட நிலையான மின்னோட்டம் அல்ல, மாறாக இடைப்பட்ட நிலையான மின்னழுத்தம்.
புள்ளிவிவரங்கள் 11-7 மற்றும் 11-8 ஐ ஒப்பிடுகையில், படம் 11-8 சிறந்த சார்ஜிங் வளைவை பிரதிபலிக்கிறது என்பதைக் காணலாம். ஒவ்வொரு நிலையான மின்னழுத்தம் சார்ஜிங் நிலையிலும், நிலையான மின்னழுத்த சார்ஜிங் காரணமாக, சார்ஜிங் மின்னோட்டம் இயற்கையாகவே அதிவேகமாக குறைகிறது, சார்ஜிங் செயல்பாட்டின் போது ஏற்றுக்கொள்ளக்கூடிய பேட்டரி மின்னோட்டம் படிப்படியாக குறைகிறது.
மாறி மின்னழுத்தம், மாறக்கூடிய தற்போதைய அலை-வகை இடைப்பட்ட நேர்மறை மற்றும் எதிர்மறை பூஜ்யம்-பல்ஸ் ஃபாஸ்ட் சார்ஜிங் முறை
பல்ஸ் சார்ஜிங், ரிஃப்ளெக்ஸ்™ வேகமான சார்ஜிங், மாறி மின்னோட்டம் இடைப்பட்ட சார்ஜிங் மற்றும் மாறி மின்னழுத்தம் இடைப்பட்ட சார்ஜிங் ஆகியவற்றின் நன்மைகளை இணைத்து, மாறி மின்னழுத்தம், மாறி மின்னோட்ட அலை-வகை நேர்மறை மற்றும் எதிர்மறை பூஜ்ஜியம்{1}}துடிப்பு இடைவிடாத வேகமான சார்ஜிங் முறை உருவாக்கப்பட்டு பயன்படுத்தப்பட்டது. பல்ஸ் சார்ஜிங் சர்க்யூட்டின் கட்டுப்பாடு பொதுவாக இரண்டு வகைகளாகப் பிரிக்கப்படுகிறது:
1) துடிப்பு மின்னோட்டத்தின் வீச்சு மாறக்கூடியது, அதே நேரத்தில் PWM (சக்தி PWM) சமிக்ஞையின் அதிர்வெண் நிலையானது.
2) துடிப்பு மின்னோட்டத்தின் வீச்சு நிலையானது, அதே நேரத்தில் PWM சமிக்ஞையின் அதிர்வெண் சரிசெய்யக்கூடியது.
படம் 11-9 இந்த இரண்டிலிருந்து வேறுபட்ட ஒரு கட்டுப்பாட்டு பயன்முறையைப் பயன்படுத்துகிறது: துடிப்பு மின்னோட்ட வீச்சு மற்றும் PWM சமிக்ஞையின் அதிர்வெண் இரண்டும் நிலையானது, அதே நேரத்தில் PWM கடமை சுழற்சி சரிசெய்யக்கூடியது. இடைப்பட்ட சார்ஜிங்/ஸ்டாப்பிங் கட்டத்தைச் சேர்ப்பதன் மூலம், குறைந்த நேரத்தில் அதிக சார்ஜ் பெறலாம், இது பேட்டரியின் சார்ஜிங் ஏற்றுக்கொள்ளும் திறனை மேம்படுத்துகிறது.
ஒவ்வொரு சார்ஜிங் பயன்முறைக்கும் அதன் சொந்த நன்மைகள் மற்றும் பயன்பாட்டு நோக்கம் உள்ளது. இருப்பினும், மின்சார வாகனங்களின் பரவலான பயன்பாட்டுடன், சார்ஜிங் வேகத்திற்கான தேவை அதிகரித்து வருகிறது, இது ஸ்மார்ட் சார்ஜிங் தோற்றத்திற்கு வழிவகுக்கிறது. ஸ்மார்ட் சார்ஜிங் முதன்மையாக பேட்டரியை முழுமையாக சார்ஜ் செய்வதையோ அல்லது குறுகிய காலத்தில் செட் திறனை அடைவதையோ நோக்கமாகக் கொண்டுள்ளது. பேட்டரியின் சார்ஜ் நிலை (SOC) மற்றும் ஆரோக்கிய நிலை (SOH) ஆகியவற்றின் படி தற்போதைய மதிப்பை சரிசெய்வதன் மூலம் இது அடையப்படுகிறது, இது சார்ஜிங் நேரத்தை பாரம்பரிய வாகனத்திற்கு எரிபொருள் நிரப்பும் நேரத்தை ஒப்பிடுகிறது.
ஸ்மார்ட் சார்ஜிங் பரவலான கவனத்தை ஈர்த்துள்ளது. உலகெங்கிலும் உள்ள ஆராய்ச்சியாளர்கள் பேட்டரி ஆயுளை திறம்பட உறுதி செய்யும் அதே வேளையில் சார்ஜிங் விகிதங்களை மேம்படுத்த சார்ஜிங் கட்டுப்பாட்டு உத்திகளை ஆராய்வதில் குறிப்பிடத்தக்க ஆதாரங்களைச் செலுத்துகின்றனர். இது, எலெக்ட்ரிக் வாகனங்களின் நடைமுறை மற்றும் சமூக ஏற்பை மேம்படுத்துகிறது.
