ఫాస్ట్ ఛార్జింగ్ పద్ధతి
బ్యాటరీలలో రసాయన ప్రతిచర్యల వేగాన్ని పెంచడానికి, అవి పూర్తి ఛార్జ్ని చేరుకోవడానికి పట్టే సమయాన్ని తగ్గించడానికి మరియు సానుకూల మరియు ప్రతికూల ప్లేట్ల ధ్రువణాన్ని తగ్గించడానికి లేదా తగ్గించడానికి, తద్వారా బ్యాటరీ సామర్థ్యాన్ని మెరుగుపరచడానికి, ఫాస్ట్ ఛార్జింగ్ టెక్నాలజీ ఇటీవలి సంవత్సరాలలో వేగంగా అభివృద్ధి చెందింది. సాధారణంగా ఉపయోగించే అనేక ఫాస్ట్ ఛార్జింగ్ పద్ధతులు క్రింద పరిచయం చేయబడ్డాయి. ఈ పద్ధతులు సరైన ఛార్జింగ్ కర్వ్ చుట్టూ రూపొందించబడ్డాయి, వాస్తవ ఛార్జింగ్ కర్వ్ను సరైన ఛార్జింగ్ కర్వ్కు వీలైనంత దగ్గరగా ఉండేలా చేయడం లక్ష్యంగా పెట్టుకుంది.
పల్స్ ఛార్జింగ్ పద్ధతి
పల్స్ ఛార్జింగ్ పద్ధతి మొదట పల్స్ కరెంట్తో బ్యాటరీని ఛార్జ్ చేస్తుంది, తర్వాత కొంత సమయం పాటు ఛార్జింగ్ను ఆపివేస్తుంది, ఆపై మూర్తి 11-5లో చూపిన విధంగా ఈ చక్రాన్ని పునరావృతం చేస్తూ పల్స్ కరెంట్తో బ్యాటరీని మళ్లీ ఛార్జ్ చేస్తుంది. ఛార్జింగ్ పల్స్ బ్యాటరీని పూర్తిగా ఛార్జ్ చేస్తుంది, అయితే విరామాలు రసాయన ప్రతిచర్యల ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన ఆక్సిజన్ మరియు హైడ్రోజన్లను తిరిగి కలపడానికి మరియు గ్రహించడానికి సమయాన్ని అనుమతిస్తాయి, సహజంగా ఏకాగ్రత ధ్రువణత మరియు ఓహ్మిక్ పోలరైజేషన్ను తొలగిస్తాయి. ఇది బ్యాటరీ యొక్క అంతర్గత పీడనాన్ని తగ్గిస్తుంది, స్థిరమైన కరెంట్ ఛార్జింగ్ యొక్క తదుపరి రౌండ్ మరింత సజావుగా కొనసాగడానికి అనుమతిస్తుంది మరియు బ్యాటరీ మరింత ఛార్జ్ని గ్రహించేలా చేస్తుంది. అడపాదడపా పప్పులు బ్యాటరీకి తగినంత ప్రతిచర్య సమయాన్ని అందిస్తాయి, గ్యాస్ పరిణామాన్ని తగ్గిస్తాయి మరియు బ్యాటరీ ఛార్జింగ్ కరెంట్ అంగీకార రేటును మెరుగుపరుస్తాయి.
పల్స్ ఛార్జింగ్ బ్యాటరీ ఛార్జింగ్ మరియు డిశ్చార్జింగ్ సామర్థ్యాన్ని మెరుగుపరుస్తుంది, ఛార్జింగ్ సమయాన్ని ఆదా చేస్తుంది మరియు బ్యాటరీ జీవితాన్ని పొడిగిస్తుంది, అయితే కొన్ని షరతులు తప్పనిసరిగా పాటించాలి.
లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీలు ఛార్జింగ్ మరియు డిశ్చార్జింగ్ సమయంలో క్యాథోడ్, యానోడ్ మరియు ఎలక్ట్రోలైట్లలోని లిథియం అయాన్ల పరస్పర కదలికపై ప్రధానంగా ఆధారపడతాయి కాబట్టి, ఛార్జింగ్ సమయాన్ని ఆదా చేయడం మరియు ఛార్జింగ్ సామర్థ్యాన్ని మెరుగుపరచడం అనే లక్ష్యాన్ని సాధించడానికి అయాన్ కదలిక రేటు మరియు వ్యాప్తి గుణకాన్ని పెంచడం చాలా అవసరం. సరికాని ఛార్జింగ్ రేటు లేదా పంపిణీ ఆశించిన లక్ష్యాన్ని సాధించడంలో విఫలమవ్వడమే కాకుండా బ్యాటరీ వృద్ధాప్యాన్ని వేగవంతం చేస్తుంది. మూర్తి 11-2లో చూపిన విధంగా, ఛార్జింగ్ రేటు ఎక్కువ, ఛార్జింగ్ సామర్థ్యం తక్కువగా ఉంటుంది.
ఎలెక్ట్రోకెమికల్ క్యారెక్ట్రిక్ విశ్లేషణ లిథియం -అయాన్ బ్యాటరీల ఛార్జింగ్ రేటు ప్రధానంగా లిథియం అయాన్ల వ్యాప్తి రేటు మరియు సానుకూల మరియు ప్రతికూల ఎలక్ట్రోడ్ పదార్థాల లక్షణాల ద్వారా పరిమితం చేయబడిందని చూపిస్తుంది. సమీకరణం (11-3) ఉపయోగించి, లిథియం-అయాన్ వ్యాప్తి సమీకరణాన్ని ఏర్పాటు చేయవచ్చు.
ఫార్ములాలో, CL లిథియం-అయాన్ సాంద్రతను సూచిస్తుంది; x వ్యాప్తి దూరాన్ని సూచిస్తుంది; t వ్యాప్తి సమయాన్ని సూచిస్తుంది; మరియు DLi లిథియం-అయాన్ డిఫ్యూజన్ కోఎఫీషియంట్ను సూచిస్తుంది.
సైకిల్ పరీక్ష సమయంలో లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీలు రెండు వేగవంతమైన వృద్ధాప్య కాలాలను ప్రదర్శిస్తాయని అధ్యయనాలు చెబుతున్నాయి:
1) SEI ఫిల్మ్ (సాలిడ్ ఎలక్ట్రోలైట్ ఇంటర్ఫేస్) ఏర్పడే కాలం, ఎలక్ట్రోడ్ ఉపరితలంపై SEI ఫిల్మ్ను రూపొందించడానికి అందుబాటులో ఉన్న లిథియం అయాన్లలో కొంత భాగాన్ని వినియోగించే ప్రక్రియ.
2) ప్రతి ఛార్జింగ్ చక్రం చివరిలో, బ్యాటరీ లోపల ద్రవ దశలో లిథియం అయాన్ల వలసలకు ప్రతిఘటన చాలా తక్కువగా ఉంటుంది, అయితే ఘన దశలో వ్యాప్తి గుణకం చాలా తక్కువగా ఉంటుంది. అందువల్ల, ఛార్జింగ్ చక్రం చివరిలో ఛార్జింగ్ కరెంట్ చాలా పెద్దగా ఉంటే, పెద్ద సంఖ్యలో లిథియం అయాన్లు ఎలక్ట్రోడ్ ఉపరితలంపై కేంద్రీకరిస్తాయి, ఇది సులభంగా లిథియం మెటల్ ఏర్పడటానికి దారితీస్తుంది మరియు లిథియం అయాన్ కంటెంట్ను తగ్గిస్తుంది.
SEI ఫిల్మ్ ఏర్పడటం బ్యాటరీ జీవితంపై గణనీయమైన ప్రభావాన్ని చూపుతుంది. ప్రారంభ ఛార్జ్/డిశ్చార్జ్ దశల్లో బ్యాటరీ అధిక ఛార్జ్/డిశ్చార్జ్ సామర్థ్యం మరియు ఉపయోగించగల సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉన్నప్పటికీ, మంచి SEI ఫిల్మ్ను రూపొందించలేకపోతే, పెరుగుతున్న సైకిల్ కౌంట్, ముఖ్యంగా తక్కువ-ప్రస్తుత పల్స్ ఛార్జింగ్ మోడ్లలో సామర్థ్యం గణనీయంగా తగ్గుతుంది. కాబట్టి, మొదటి దశలో లిథియం-అయాన్ నష్టం అనివార్యం. అయితే, పల్స్ ఛార్జింగ్ సమయంలో కరెంట్ చాలా ఎక్కువగా ఉండకూడదు. అధిక కరెంట్ అసమాన SEI ఫిల్మ్ ఏర్పడటానికి, వేగవంతమైన SEI ఫిల్మ్ గట్టిపడటానికి మరియు ప్రతిఘటనలో గణనీయమైన పెరుగుదలకు కారణమవుతుంది, ఉపయోగించగల అయాన్ల సంఖ్యను తగ్గిస్తుంది మరియు సామర్థ్య నష్టానికి దారితీస్తుంది.
పల్స్ ఛార్జింగ్ ప్రధానంగా ఛార్జింగ్ ప్రక్రియలో ధ్రువణాన్ని తొలగించడానికి ఛార్జింగ్ పాజ్లు లేదా రివర్స్ డిశ్చార్జ్ని ఉపయోగిస్తుంది. ధ్రువణత అనేది బ్యాటరీ రకం, తయారీ ప్రక్రియ మరియు మెటీరియల్ లక్షణాలకు దగ్గరి సంబంధం కలిగి ఉంటుంది మరియు దాని వైవిధ్యాలు సంక్లిష్టంగా ఉంటాయి. బ్యాటరీ సాంకేతికతలో నిరంతర మెరుగుదలలతో, ధ్రువణత బాగా నియంత్రించబడింది. అందువల్ల, సంప్రదాయ పల్స్ ఛార్జింగ్ మోడ్ల ప్రయోజనాలు అంతగా ఉచ్ఛరించబడవు. నిజ-సమయ పర్యవేక్షణ కోసం సంబంధిత బ్యాటరీ లక్షణ పారామితులను కలపడం మరియు బ్యాటరీని సరైన ఆపరేటింగ్ స్థితిలో ఉంచడానికి పల్స్ ఛార్జింగ్ యొక్క వ్యాప్తి మరియు చక్రాన్ని సర్దుబాటు చేయడం అవసరం-తర్వాత వివరించబడిన తెలివైన ఛార్జింగ్ మోడ్.
రిఫ్లెక్స్™ ఫాస్ట్ ఛార్జింగ్ పద్ధతి
ReflexTM ఫాస్ట్ ఛార్జింగ్ పద్ధతి అనేది యునైటెడ్ స్టేట్స్లో పేటెంట్ పొందిన సాంకేతికత, ఇది ప్రాథమికంగా నికెల్-కాడ్మియం బ్యాటరీలను ఛార్జ్ చేయడం కోసం రూపొందించబడింది. ఈ ఛార్జింగ్ పద్ధతి నికెల్-కాడ్మియం బ్యాటరీల మెమరీ ఎఫెక్ట్ సమస్యను తగ్గిస్తుంది, తద్వారా వేగంగా ఛార్జింగ్ అయ్యే సమయాన్ని గణనీయంగా తగ్గిస్తుంది. పల్స్ ఛార్జింగ్ పద్ధతులతో పోలిస్తే, రిఫ్లెక్స్ TM ఫాస్ట్ ఛార్జింగ్ పద్ధతి యొక్క అతిపెద్ద లక్షణం ప్రతికూల పల్స్ను జోడించడం. ప్రతిచర్య ప్రక్రియలో ఎలక్ట్రోడ్ ఉపరితలంపై ఉత్పన్నమయ్యే బుడగలను తొలగించడానికి ప్రతికూల పల్స్ అందించిన "అవరోధం" ప్రభావాన్ని దాని యంత్రాంగం ఉపయోగించుకుంటుంది, బ్యాటరీ ఛార్జింగ్ సమయంలో ఉష్ణోగ్రత పెరుగుదల మరియు అంతర్గత నిరోధకతను తగ్గిస్తుంది. ఇది విద్యుత్ శక్తిని బ్యాటరీ లోపల పూర్తిగా రసాయన శక్తిగా మార్చడానికి అనుమతిస్తుంది, నెమ్మదిగా వ్యాప్తి చెందడం వల్ల ఏర్పడే ఏకాగ్రత ధ్రువణాన్ని తొలగించడంలో సహాయపడుతుంది, బ్యాటరీలోని క్రియాశీల పదార్ధాల వినియోగ రేటును మెరుగుపరుస్తుంది మరియు తద్వారా ఛార్జ్-ఉత్సర్గ చక్రాల సంఖ్య పెరుగుతుంది.
మూర్తి 11-6లో చూపినట్లుగా, రిఫ్లెక్స్ TM ఫాస్ట్ ఛార్జింగ్ పద్ధతి యొక్క ఒక పని చక్రం మూడు దశలను కలిగి ఉంటుంది: ఫార్వర్డ్ ఛార్జింగ్ పల్స్, రివర్స్ ఇన్స్టంటేనియస్ డిశ్చార్జ్ పల్స్ మరియు నిర్వహణ కోసం ఛార్జింగ్లో విరామం. ఫార్వర్డ్ ఛార్జింగ్ పల్స్ యొక్క విధి బ్యాటరీని ఛార్జ్ చేయడానికి సానుకూల వ్యాప్తి పల్స్ కరెంట్ను అందించడం; రివర్స్ ఇన్స్టంటేనియస్ డిశ్చార్జ్ పల్స్ యొక్క పని ఏమిటంటే, బ్యాటరీ లోపల ధ్రువణ ప్రతిచర్యను ఆలస్యం చేయడానికి ఎలక్ట్రోలైట్ అయాన్లు మరింత సమానంగా వ్యాపించేలా చేయడం, తద్వారా ఛార్జింగ్ సామర్థ్యాన్ని మెరుగుపరుస్తుంది మరియు బ్యాటరీ జీవితకాలం పెరుగుతుంది; స్టాప్ ఛార్జింగ్ దశ యొక్క పని ఏమిటంటే, ఎలక్ట్రోలైట్ అయాన్లు మరింత సమానంగా వ్యాపించేలా చేయడం మరియు ధ్రువణ దృగ్విషయాన్ని తగ్గించడం, తద్వారా ఛార్జింగ్ సామర్థ్యాన్ని మెరుగుపరచడం మరియు బ్యాటరీ జీవితాన్ని పొడిగించడం.
వేరియబుల్ కరెంట్ ఇంటర్మిటెంట్ ఛార్జింగ్ మెథడ్
వేరియబుల్ కరెంట్ అడపాదడపా ఛార్జింగ్ పద్ధతి ఫిగర్ 11-7లో చూపిన విధంగా స్థిరమైన కరెంట్ ఛార్జింగ్ మరియు పల్స్ ఛార్జింగ్పై ఆధారపడి ఉంటుంది. స్థిరమైన కరెంట్ ఛార్జింగ్ విభాగం వోల్టేజ్-పరిమిత వేరియబుల్ కరెంట్ అడపాదడపా ఛార్జింగ్ విభాగంతో భర్తీ చేయడం దీని లక్షణం. ఛార్జింగ్ యొక్క ప్రారంభ దశలలో, అధిక ఛార్జింగ్ కరెంట్ని నిర్ధారించడానికి మరియు ఛార్జింగ్ మొత్తంలో ఎక్కువ భాగాన్ని పొందేందుకు వేరియబుల్ కరెంట్ ఇంటర్మిటెంట్ ఛార్జింగ్ పద్ధతి ఉపయోగించబడుతుంది.
ఛార్జింగ్ యొక్క తరువాతి దశలలో, ఓవర్ఛార్జ్ పొందడానికి మరియు బ్యాటరీని పూర్తిగా ఛార్జ్ చేసిన స్థితికి పునరుద్ధరించడానికి స్థిరమైన వోల్టేజ్ ఛార్జింగ్ దశ ఉపయోగించబడుతుంది. ఛార్జింగ్ని అడపాదడపా ఆపడం ద్వారా, బ్యాటరీలోని రసాయన చర్య ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన ఆక్సిజన్ మరియు హైడ్రోజన్లు తిరిగి కలపడానికి మరియు గ్రహించడానికి సమయాన్ని కలిగి ఉంటాయి, సహజంగా ఏకాగ్రత ధ్రువణత మరియు ఓహ్మిక్ పోలరైజేషన్ను తొలగిస్తాయి. ఇది బ్యాటరీ యొక్క అంతర్గత పీడనాన్ని తగ్గిస్తుంది, స్థిరమైన కరెంట్ ఛార్జింగ్ యొక్క తదుపరి రౌండ్ మరింత సజావుగా కొనసాగడానికి అనుమతిస్తుంది మరియు బ్యాటరీ మరింత విద్యుత్ను గ్రహించేలా చేస్తుంది.
వేరియబుల్ కరెంట్ ఇంటర్మిటెంట్ ఛార్జింగ్ పద్ధతి ఆధారంగా, ఫిగర్ 11-8లో చూపిన విధంగా, వేరియబుల్ వోల్టేజ్ ఇంటర్మిటెంట్ ఛార్జింగ్ పద్ధతి ప్రతిపాదించబడింది. వేరియబుల్ వోల్టేజ్ మరియు వేరియబుల్ కరెంట్ అడపాదడపా ఛార్జింగ్ పద్ధతుల మధ్య వ్యత్యాసం ఏమిటంటే, మొదటి దశ అడపాదడపా స్థిరమైన కరెంట్ కాదు, కానీ అడపాదడపా స్థిరమైన వోల్టేజ్.
11-7 మరియు 11-8 గణాంకాలను పోల్చి చూస్తే, మూర్తి 11-8 సరైన ఛార్జింగ్ వక్రరేఖను బాగా ప్రతిబింబిస్తుందని చూడవచ్చు. ప్రతి స్థిరమైన వోల్టేజ్ ఛార్జింగ్ దశలో, స్థిరమైన వోల్టేజ్ ఛార్జింగ్ కారణంగా, ఛార్జింగ్ కరెంట్ సహజంగా విపరీతంగా తగ్గుతుంది, ఛార్జింగ్ ప్రక్రియలో ఆమోదయోగ్యమైన బ్యాటరీ కరెంట్ క్రమంగా తగ్గుతుంది అనే లక్షణానికి అనుగుణంగా ఉంటుంది.
వేరియబుల్ వోల్టేజ్, వేరియబుల్ కరెంట్ వేవ్-టైప్ అడపాదడపా పాజిటివ్ మరియు నెగటివ్ జీరో{1}}పల్స్ ఫాస్ట్ ఛార్జింగ్ పద్ధతి
పల్స్ ఛార్జింగ్, రిఫ్లెక్స్™ ఫాస్ట్ ఛార్జింగ్, వేరియబుల్ కరెంట్ అడపాదడపా ఛార్జింగ్ మరియు వేరియబుల్ వోల్టేజ్ అడపాదడపా ఛార్జింగ్ యొక్క ప్రయోజనాలను కలిపి, వేరియబుల్ వోల్టేజ్, వేరియబుల్ కరెంట్ వేవ్{0}}టైప్ పాజిటివ్ మరియు నెగటివ్ జీరో-పల్స్ అంతరాయ ఫాస్ట్ ఛార్జింగ్ పద్ధతి అభివృద్ధి చేయబడింది మరియు వర్తింపజేయబడింది. పల్స్ ఛార్జింగ్ సర్క్యూట్ నియంత్రణ సాధారణంగా రెండు వర్గాలలోకి వస్తుంది:
1) పల్స్ కరెంట్ యొక్క వ్యాప్తి వేరియబుల్, అయితే PWM (పవర్ PWM) సిగ్నల్ యొక్క ఫ్రీక్వెన్సీ స్థిరంగా ఉంటుంది.
2) పల్స్ కరెంట్ యొక్క వ్యాప్తి స్థిరంగా ఉంటుంది, అయితే PWM సిగ్నల్ యొక్క ఫ్రీక్వెన్సీ సర్దుబాటు అవుతుంది.
మూర్తి 11-9 ఈ రెండింటికి భిన్నమైన నియంత్రణ విధానాన్ని ఉపయోగిస్తుంది: పల్స్ కరెంట్ వ్యాప్తి మరియు PWM సిగ్నల్ యొక్క ఫ్రీక్వెన్సీ రెండూ స్థిరంగా ఉంటాయి, అయితే PWM డ్యూటీ సైకిల్ సర్దుబాటు చేయబడుతుంది. అడపాదడపా ఛార్జింగ్/ఆపే దశను జోడించడం ద్వారా, తక్కువ సమయంలో ఎక్కువ ఛార్జ్ పొందవచ్చు, బ్యాటరీ యొక్క ఛార్జింగ్ అంగీకార సామర్థ్యాన్ని మెరుగుపరుస్తుంది.
ప్రతి ఛార్జింగ్ మోడ్ దాని స్వంత ప్రయోజనాలు మరియు అప్లికేషన్ పరిధిని కలిగి ఉంటుంది. అయితే, ఎలక్ట్రిక్ వాహనాల విస్తృత వినియోగంతో, ఛార్జింగ్ వేగం కోసం డిమాండ్ పెరుగుతోంది, ఇది స్మార్ట్ ఛార్జింగ్ యొక్క ఆవిర్భావానికి దారి తీస్తుంది. స్మార్ట్ ఛార్జింగ్ ప్రాథమికంగా బ్యాటరీని పూర్తిగా ఛార్జ్ చేయడం లేదా తక్కువ సమయంలో సెట్ కెపాసిటీని చేరుకోవడం లక్ష్యంగా పెట్టుకుంది. బ్యాటరీ యొక్క ఛార్జ్ స్థితి (SOC) మరియు ఆరోగ్య స్థితి (SOH) ప్రకారం ప్రస్తుత విలువను సర్దుబాటు చేయడం ద్వారా ఇది సాధించబడుతుంది, ఇది ఛార్జింగ్ సమయాన్ని సంప్రదాయ వాహనానికి ఇంధనం నింపే సమయంతో పోల్చవచ్చు.
స్మార్ట్ ఛార్జింగ్ విస్తృత దృష్టిని ఆకర్షించింది. ప్రపంచవ్యాప్తంగా పరిశోధకులు బ్యాటరీ జీవితకాలాన్ని సమర్థవంతంగా భరోసా చేస్తూ ఛార్జింగ్ రేట్లను మెరుగుపరచడానికి ఛార్జింగ్ నియంత్రణ వ్యూహాలను పరిశోధించడంపై గణనీయమైన వనరులను కేంద్రీకరిస్తున్నారు. ఇది, ఎలక్ట్రిక్ వాహనాల ప్రాక్టికాలిటీని మరియు సామాజిక ఆమోదాన్ని పెంచుతుంది.
