Verkningsgradsanalys över mobila tillämpningars ackumulatorer

Abstract

Arbetets syfte vara att forska i verkningsgraden av ackumulatorer och sekundärceller med målet av att bygga upp en samling information som kan användas för att välja ut de effektivaste typerna för mobila applikationer. Problematiken bakom ackumulatorer i mobila apparater har att göra med vikt och volym samt verkningsgraden som kan uppnås från dessa celler då de används i mycket förändrande omständigheter. Litium ion celler har varit en av de främsta cellerna är kompakta mobil apparaters val, som till exempel cellerna i mobiltelefoner. För större mobila maskiner har dock antingen bly eller nickel baserade celler används på grund av att litium har förr stora säkerhets brister samt högt Ri. Med den stora diversitten som kommer med dessa olika typer och ändamål kommer också en större orsak till att kunna analysera dessa celler. Hypotesen som forskas i detta arbete utvecklar tanken om att kombinera två olika typer av celler i ett mobilt fordon för att komma kring de begränsningarna av en cell, med andra ord konfigurera lagringen av energi i en cell som klarar av snabba upp och ur laddningar samt en typ som kan lagra energi i en mindre volym än de som klara av stora strömmar. Verkningsgrads beräkningarna är det kritiska för detta då man med hjälp av dem kan säga om en kombination är fördelaktig till bara en enskild cell typ. För att finna dessa värden har en tester skapats som kan under en laddnings cykel av en cell eller ackumulator skapa tillräcklig data över strömflödet för att både räkna ut interna resistansen vid uppladdning och urladdning och med det beräkna Peukerts k värde och göra verkningsgrads beräkningar. Arbetet behandlar konstruktionen av denna tester och testresultat för bly syre ackumulatorer samt litium järn cell tester.

Työn tavoitteena oli tutkia akkujen ja toissijaisten solujen ominaisuuksia, tiedoista tulisi perusta parhaan akun valitsemiselle mobiilisovelluksiin . Ongelma sähkö ajoneuvoissa tulee vastaan akkujen paino tehosuhteesta. Litium-ioni solut ovat yksi tärkeimmistä soluista kompakti liikkuvaan kalustoon liittyviin valintoihin, kuten solut matkapuhelimiin. Työkoneissa kuitenkin käytetään joko lyijy tai nikkelipohjaiset solut, koska litiumi on liian epävakaa ja sille on huonot sähkön anto ominaisuudet. Suuri valikoima eri soluista tekee analysoin tärkeäksi jotta sopivat solut löytyisi. Tuottajat julkaisevat tietoja, jotka liittyvät uuteen soluun, mutta harvoin sanoo miten solut ikääntyvät. Peukert laki auttaa tässä antamalla arvo, jolla voi sanoa kuinka hyvä kunto solulla on ja kuinka hyvä hyötysuhde solulla on. Hypoteesi tutkii tässä työssä ideaa yhdistää kaksi eri solua mobiili ajoneuvon kiertäen rajoitukset jotka tulee vastaan käyttäen vaan yhtä solu tyyppiä, eli toisin sanoen löytää typpi joka toimisi hyvin suurilla sähkövirtauksilla ja toinen joka varastoin paljon energiaa pieneen tilaan. Hyötysuhteen laskeminen on kriittinen osa kombinaation laskelmissa, sillä voi vahvistaa jos kaksi solua voivat toimi paremmin kuin yksinäinen solu. Analyysiä varten on rakennettu testeri jonka avulla on mahdollista kerätä tietoja yhden solun tai akun sisäisestä vastuksesta yhden lataus kerran aikana. Näiden tietojen kanssa on mahdollista laskea Peukertin k arvo ja tehdä hyötysuhde analyysejä. Tämä työ käsittelee miten testeri on rakennettu ja kokoelman kerätyistä tiedoista

Work purpose was to research the properties of batteries and secondary cells with the goal of building up a collection of information that can be used to select the most optimal types for mobile applications. The problem behind the accumulators of motor-car sets have to do with weight and volume as well as efficiency to be gained from these cells when used in very changing circumstances. Lithium ion cells have been one of the primary cells for compact mobile equipment, such as cells in cellular phones. For mobile ma- chines, however, either lead or nickel-based cells are used because the lithium is to unstable and can’t sustain high power flows. With the great diversity that come with these different types and purposes will also be one more reason to be able to analyze these cells. Producers publish data relating to a new cell, but nothing that says how they age. Peukert law helps here by providing a comparable value with which one can say how good the condition of a cell is and how well the efficiency of this cell is. The hypothesis researched in this work develops the idea of combining two different types of cells in a mobile vehicle to get around the limitations of a specific cell, in other words, a configuration where on type is used that is good at storing energy in a small space but has low power flow, with at type that can’t store much in a small space but has good power flow. The efficiency calculations, is critical for this, it gives a way to say whether a combination is beneficial over a single cell type. To find these values, a tester has been created that can, during a single charging cycle of a cell or accumulator provide sufficient data on the flow of current to both calculate the internal resistance when charging and discharging, from this it is possible to calculate Peukert k value and make efficiencies calcula- tions. The work deals with the design of the tester and test results for lead acid accumulators and lithium iron cell tests.