Sviluppo di moduli batterie litio-ioni per avviamento - Enea

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Ciascuna prova è stata eseguita partendo dallo stato di batteria carica, raggiunto mediante la precedente esecuzione di una carica completa, effettuata a corrente costante pari al valore raccomandato dal Costruttore (C/2) fino al limite di soglia superiore della tensione, per poi procedere a tensione costante riducendo progressivamente la corrente fino al valore di 0.5 A. Successivamente è stata effettuata la scarica a corrente costante al C rate caratteristico della prova, e di nuovo la batteria è stata ricaricata completamente decondo la procedura di carica standard pocanzi descritta. In questo modo è stato possibile calcolare il rendimento di carica come rapporto tra la quantità di carica fornita dalla batteria durante la fase di scarica e quella che è stato necessario fornire alla batteria nella successiva fase di ricarica per ripristinare lo stato di batteria completamente carica. Essendo ciascun modulo limitato dalla corrente di scarica continua 1,5C, sono effettuate scariche per i valori di corrente C/5 = 20A, C/2 = 50A, 1C = 100A, 1,5C = 150A. Tutte le prove sopra descritte sono state effettuate a temperatura ambiente di 23°C. La figura che segue riporta i risultati ottenuti. Figura 41 - Curve di capacità @ 23°C Dalla figura sopra si riceve la conferma che la quantità di carica erogata dalla batteria dipende dal regime di scarica a cui essa viene sottoposta: si nota comunque che tutti i valori sono al di sopra della capacità nominale dichiarata dal Costruttore(100 Ah) e sono tutti piuttosto vicini tra loro. Si ha generalmente una legge tale per cui all’aumentare della corrente di scarica diminuisce la quantità di carica estraibile dal componente. Un diagramma (illustrato nella tabella e figura successive) che tiene conto di ciò è quello di Peukert, in cui si dispongono sulle ascisse del piano le correnti di scarica e sulle ordinate le corrispondenti quantità di carica estratte. Tensione [V] 60 50 40 Prestazioni in scarica del sistema 48V - 100 Ah Curve di capacità @ 23°C 0 20 40 60 80 100 120 Capacità in funzione della corrente di scarica@ 23°C C rate Capacità [Ah] Corrente di scarica [A] Capacità [Ah] C/5 20 109,00 C/2 50 107,0 1C 100 106,3 Capacità @ 1C Capacità @ 1,5C Capacità @ C/5 Capacità @ C/2 1,5C 150 105,3 Tabella 18 - Capacità in funzione della corrente di scarica @ 23°C 70
Capacità [Ah] Figura 42 - Capacità in funzione della corrente di scarica @ 23°C È possibile costruire anche il diagramma del rendimento di carica/scarica (o rendimento Coulombiano), definito come il rapporto tra la quantità di carica estratta al determinato C rate e la quantità di carica che è stato necessario inserire nella successiva carica standard per ripristinare lo stato di batteria completa. Rendimento colombiano in funzione della corrente di scarica Rendimento [%] C rate Prestazioni del sistema 48V - 100Ah in scarica Capacità in funzione della corrente di scarica @ 23°C 110,00 109,00 108,00 107,00 106,00 105,00 Corrente di scarica [A] Rendimento [%] C/5 20 0,988214 C/2 50 0,987996 1C 100 0,987918 1,5C 150 0,987805 Tabella 19 -Rendimento colombiano in funzione della corrente di scarica Figura 43 - Rendimento colombiano in funzione della corrente di scarica @ 23°C Energia Le misurazioni di questa grandezza sono state effettuate utilizzando i dati acquisiti durante le prove di capacità. Anche in questo caso l’energia dipende dalla modalità (corrente) di scarica e da altre condizioni (temperatura, vita della batteria) in cui l’energia viene erogata, esattamente come avviene per la capacità. 0 20 40 60 80 100 120 140 160 Corrente di scarica [A] Prestazioni del sistema 48V - 100Ah in scarica Rendimento coulombiano in funzione della corrente di scarica @ 23°C 0,9885 0,988 0,9875 0 20 40 60 80 100 120 140 160 Corrente di scarica [A] L’energia è calcolata attraverso la formula seguente: 71
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