ቅልጡፍ ቻርጅ ሜላ
ኣብ ባትሪታት ንዘሎ ፍጥነት ኬሚካላዊ ምላሽ ናብ ዝለዓለ ደረጃ ንምብጻሕ፡ ምሉእ ቻርጅ ንምብጻሕ ዝወስዶ ግዜ ንምሕጻር፡ ከምኡ’ውን ፖላራይዘሽን ናይቲ ኣወንታዊን ኣሉታውን ጽላት ንምንካይ ወይ ንምንካይ፡ በዚ ድማ ብቕዓት ባትሪ ምምሕያሽ፡ ቅልጡፍ ቻርጅ ቴክኖሎጂ ኣብ ዝሓለፈ ዓመታት ብቕልጡፍ ማዕቢሉ ኣሎ። ሓያሎ ልሙዳት ዝጥቀሙሉ ቅልጡፍ ቻርጅ ዘለዎም ሜላታት ኣብ ታሕቲ ተኣታትዮም ኣለዉ። እዞም ኣገባባት እዚኣቶም ኣብ ዙርያ እቲ ምቹእ መስመር ቻርጅ ዝተነድፉ ኮይኖም፡ ነቲ ጭቡጥ ቻርጅ ተርባጽ ብዝተኻእለ መጠን ናብቲ ዝበለጸ ቻርጅ መስመር ንኽቐርብ ዝዓለመ እዩ።
ናህሪ ቻርጅ ሜላ
እቲ ናይ ናህሪ ቻርጅ ሜላ መጀመርታ ንባትሪ ብናይ ናህሪ ዋሕዚ ይመልኦ፣ ድሕሪኡ ንዝተወሰነ ግዜ ምምላእ ደው የብሎ፣ ድሕሪኡ ነቲ ባትሪ መሊሱ ብናህሪ ናህሪ ይመልኦ፣ ከምቲ ኣብ ስእሊ 11-5 ንርእዮ ዘለና፣ ነዚ ዑደት ይደግሞ። እቲ ቻርጅ ናህሪ ምሉእ ብምሉእ ንባትሪ ክመልእ እንከሎ፡ እቶም ፍልልያት ድማ ነቲ ብኬሚካላዊ ምላሽ ዝፍጠር ኦክስጅንን ሃይድሮጅንን ዳግማይ ክውህለልን ክውሓጥን ግዜ ክፈቕዱ እንከለዉ፡ ብተፈጥሮኣዊ ኣገባብ ድማ ምትእኽኻብ ፖላራይዘሽንን ኦህሚክ ፖላራይዘሽንን የወግድ። እዚ ንውሽጣዊ ጸቕጢ ናይቲ ባትሪ ይቕንስ፣ እዚ ድማ ዝቕጽል ዙርያ ናይቲ ቀዋሚ ዋሕዚ ኤሌክትሪክ ቻርጅ ዝያዳ ስሉጥ ንኽቕጽልን ነቲ ባትሪ ዝያዳ ቻርጅ ንኽወስድ የኽእሎን። እቲ ፍልልይ ዘለዎ ናህሪ ንባትሪ እኹል ናይ ምላሽ ግዜ ይህብ፣ ንፍልቀት ጋዝ ይንኪን ነቲ ባትሪ ናይ ቻርጅ ዋሕዚ ምቕባል ደረጃ ምምሕያሽን የመሓይሽ።
ናህሪ ምምላእ ባትሪ ምምላእን ምፍናውን ብቕዓት ከማሓይሽ ይኽእል፣ ናይ ምምላእ ግዜ ክቑጥብን ዕድመ ባትሪ ከናውሕን ይኽእል እዩ፣ እንተኾነ ግን ዝተወሰኑ ኩነታት ክማላእ ኣለዎ።
ሊትየም-ኣዮን ባትሪታት ብቐንዱ ኣብቲ ኣብ ካቶድ፣ ኣኖድን ኤሌክትሮላይትን ኣብ ዝግበር ምትሕግጋዝ ምንቅስቓስ ሊትየም ኣዮናት ስለዝምርኮሱ ኣብ እዋን ቻርጅን ምፍሳስን ኤሌክትሮላይትን፣ ምውሳኽ ፍጥነት ምንቅስቓስ ኣዮንን ዲፍዩዥን ኮፊሸንት ምውሳኽን ዕላማ ቻርጅ ምግባርን ምምሕያሽ ብቕዓት ቻርጅ ንምምሕያሽን ኣገዳሲ እዩ። ዘይግቡእ ፍጥነት ቻርጅ ወይ ምክፍፋል ነቲ ዝድለ ዕላማ ካብ ምዕዋት ጥራይ ዘይኮነስ ንእርጋን ባትሪ ዘቀላጥፍ እዩ። ከምቲ ኣብ ስእሊ 11-2 ንርእዮ ዘለና መጠን ቻርጅ ብዝለዓለ መጠን እቲ ዝኽፈል ዓቕሚ ይንእስ።
ኤሌክትሮኬሚካላዊ ባህርያዊ ትንተና ከም ዘመልክቶ፡ ፍጥነት ምምላእ ሊትየም-ኣዮን ባትሪታት ብቐንዱ ብናይ ሊትየም ኣዮናት ፍጥነት ዝርገሐን ባህርያት ናይቶም ኣወንታዊን ኣሉታውን ኤሌክትሮድ ንዋትን ከም ዝድረት ይሕብር። መመዓራረዪ (11-3) ብምጥቃም፡ ናይ ሊትየም-ኣዮን ዲፍዩዥን መመዓራረዪ ክምስረት ይከኣል።
ኣብቲ ቀመር፡ CL ንሊትየም-ኣንጻር ትሕዝቶ ይውክል፤ x ንርሕቀት ምዝርጋሕ ይውክል፤ T ንናይ ምዝርጋሕ ግዜ ይውክል፤ ከምኡውን DLI ንሊትየም-ኣዮን ዲፍዩዥን ኮፊሸንት ይውክል።
መጽናዕትታት ከም ዘመልክትዎ ሊትየም-ኣዮን ባትሪታት ኣብ እዋን ዑደት ፈተነ ክልተ ቅልጡፍ ናይ ዕድመ ምድፋእ ግዜ ከም ዘርእዩ እዮም፤
1) ናይ SEI ፊልም ናይ ምፍጣር ግዜ (Solid electrolyte interphase)፣ እዚ መስርሕ እዚ ንሓደ ክፋል ናይቲ ዘሎ ሊትየም ኣዮናት ዝውድእ ኮይኑ ኣብ ልዕሊ ኤሌክትሮድ ገጽ SEI ፊልም ዝፈጥር።
2) ኣብ መወዳእታ ነፍሲ ወከፍ ዑደት ቻርጅ፡ ኣብ ውሽጢ ባትሪ ኣብ ዝርከብ ፈሳሲ ምዕራፍ ንስደት ሊትየም ኣዮናት ዝግበር ምጽዋር ብተዛማዲ ንእሽቶ ክኸውን ከሎ፡ ኣብቲ ጽኑዕ ምዕራፍ ዘሎ ናይ ምዝርጋሕ ምልክት ድማ ብተዛማዲ ንእሽቶ እዩ። ስለዚ እቲ ናይ ቻርጅ ዋሕዚ ኣብ መወዳእታ ናይቲ ቻርጅ ዑደት ኣዝዩ ዓቢ እንተኾይኑ፡ ብዙሕ ቁጽሪ ሊትየም ኣዮናት ኣብቲ ኤሌክትሮድ ገጽ ከድህብ እዩ፡ እዚ ድማ ብቐሊሉ ናብ ምፍጣር ሊትየም ብረት ከብጽሕን ትሕዝቶ ሊትየም ኣዮን ከጉድልን ይኽእል።
ምፍጣር ፊልም SEI ኣብ ዕድመ ባትሪ ርኡይ ጽልዋ ኣለዎ። ጽቡቕ ናይ SEI ፊልም ክቐውም እንተዘይክኢሉ፡ ዋላ እኳ እቲ ባትሪ ኣብ መጀመርታ ቻርጅ/ምዝንባል ደረጃታት ልዑል ቻርጅ/ምዝንባል ብቕዓትን ኣብ ጥቕሚ ዝውዕል ዓቕምን ክህልዎ ይኽእል እንተኾነ፡ እቲ ዓቕሚ ምስ ምውሳኽ ቁጽሪ ዑደት ብሓያል ክጎድል እዩ፡ ብፍላይ ኣብ ትሑት-እዋናዊ ናህሪ ቻርጅ ሞድታት። ስለዚ ሊትየም-ኣዮን ክሳራ ኣብ ቀዳማይ ደረጃ ዘይተርፍ እዩ። ይኹን እምበር ኣብ እዋን ናህሪ ቻርጅ ዘሎ ዋሕዚ ኤሌክትሪክ ኣዝዩ ልዑል ክኸውን የብሉን። ካብ መጠን ንላዕሊ ዋሕዚ ኤሌክትሪክ ዘይምዕሩይ SEI ፊልም ምፍጣር፣ ቅልጡፍ SEI ፊልም ምዕባስ፣ ከምኡውን ርኡይ ወሰኽ ተጻዋርነት ከስዕብ እዩ፣ እዚ ድማ ቁጽሪ ኣብ ጥቕሚ ዝውዕሉ ኣዮናት ክጎድልን ናብ ዓቕሚ ምጥፋእ ከስዕብን እዩ።
ናህሪ ቻርጅ ብቐንዱ ኣብ መስርሕ ቻርጅ ፖላራይዘሽን ንምውጋድ ቻርጅ ምግባር ወይ ንድሕሪት ምምላስ ይጥቀመሉ። ፖላራይዘሽን ምስ ዓይነት ባትሪ፡ መስርሕ ምፍራይን ንብረት ንብረትን ብቐረባ ዝተኣሳሰር ኮይኑ፡ ፍልልያቱ ድማ ዝተሓላለኸ እዩ። ኣብ ቴክኖሎጂ ባትሪ ቀጻሊ ምምሕያሽ ምስ ዝህሉ፡ ፖላራይዘሽን ብጽቡቕ ተቖጻጺሩ እዩ። ስለዚ ብልጫታት ልምዳዊ ናህሪ ቻርጅ ሞድታት ከምቲ ዝድመጽ ኣይኮነን። ንሓቀኛ-ናይ ግዜ ምክትታል ዝምልከት ኣገዳሲ ናይ ባትሪ ባህርያዊ መለክዒታት ምውህሃድን ነቲ ባትሪ ኣብ ምቹእ ናይ ስራሕ ኩነታት ንኽጸንሕን ነቲ ድሒርካ ዝተገልጸ ብልሒ ዘለዎ ቻርጅ ሞድ ንምቕማጥ ናይ ናህሪ ቻርጅ ምልክትን ዑደትን ምትዕርራይ የድሊ።
ReflexTM ቅልጡፍ ቻርጅ ሜላ
እቲ ናይ ሪፍሌክስTM ቅልጡፍ ቻርጅ ሜላ ኣብ ኣሜሪካ ፓተንት ዘለዎ ቴክኖሎጂ ኮይኑ፡ ኣብ መጀመርታ ብቐንዱ ንኒኬል ንምኽፋል ዝተነድፈ እዩ-ካድሚየም ባትሪታት። እዚ ኣገባብ ቻርጅ እዚ ነቲ ናይ ኒኬል ናይ ምዝካር ውጽኢት ጸገም የቃልል-ካድሚየም ባትሪታት፣ በዚ ድማ ነቲ ቅልጡፍ ናይ ቻርጅ ግዜ ብዓቢኡ ይንክዮ። ምስ ናይ ናህሪ ቻርጅ ኣገባብ ክነጻጸር እንከሎ፡ እቲ ዝዓበየ ባህሪ ናይቲ ናይ ሪፍሌክስTM ቅልጡፍ ቻርጅ ኣገባብ፡ ምውሳኽ ኣሉታዊ ናህሪ እዩ። መካኒዝኡ ኣብ መስርሕ ምላሽ ኣብ ገጽ ኤሌክትሮድ ንዝፍጠሩ ፍንጣጣታት ንምውጋድ ብኣሉታዊ ናህሪ ዝህቦ "ባሪየር" ውጽኢት ይጥቀም፣ እዚ ድማ ምውሳኽ ሙቐት ይንክዮን ኣብ እዋን ምምላእ ባትሪ ውሽጣዊ ተጻዋርነት ይውስኽን። እዚ ድማ ብዝተኻእለ መጠን ምሉእ ብምሉእ ናብ ኬሚካላዊ ጸዓት ናብ ኬሚካላዊ ጸዓት ክቕየር የኽእሎ፣ እዚ ድማ ብሰንኪ ምዝሕሓል ዝርገሐ ዝመጽእ ምትእኽኻብ ፖላራይዘሽን ንምውጋድ ይሕግዝ፣ ኣብ ውሽጢ ባትሪ ንዘሎ ንጡፋት ንብረታት ዝኸውን መጠን ኣጠቓቕማ ንምምሕያሽ፣ በዚ ድማ ቁጽሪ ናይ ቻርጅ-ምዝንባል ዑደት ይውስኽ።
ከምቲ ኣብ ስእሊ 11-6 ንርእዮ ዘለና፡ ሓደ ዑደት ስራሕ ናይቲ ሪፍሌክስTM ቅልጡፍ ቻርጅ ሜላ ሰለስተ ደረጃታት ዘጠቓልል እዩ፡ ንቕድሚት ዝስጉም ናህሪ ናህሪ፡ ንድሕሪት ዝግልበጥ ቅጽበታዊ ፍሳስ ናህሪ፡ ከምኡ’ውን ንጽገና ዝኸውን ቻርጅ ኣብ ቻርጅ ዕረፍቲ። እቲ ንቕድሚት ዝስጉም ናህሪ ፋንክሽን ንባትሪ ንምምላእ ኣወንታዊ ምልክት ናህሪ ምልክት ምልክት ምልክት ምልክት ምልክት ምልክት ምልክት ምልክት ምልክት ምልክት ምልክት ምልክት ምልክት ምልክት ምልክት ምልክት ምልክት ምልክት ምልክት ምልክት ምልክት ምልክት ምልክት ምልክት ምልክት ምልክት ምልክት ምልክት ምልክት ምልክት ምልክት ምልክት ምልክት ምልክት ምልክት ምልክት ምልክት ምልክት ምልክት ምልክት ምልክት ምልክት ምልክት ምልክት ምልክት ምልክት ምልክት ምልክት ምልክት ምልክት ምልክት ምልክት ተግባር ናይቲ ንድሕሪት ዝግልበጥ ቅጽበታዊ ፍሳስ ናህሪ፡ እቶም ኤሌክትሮላይት ኣዮናት ነቲ ኣብ ውሽጢ ባትሪ ዘሎ ፖላራይዘሽን ምላሽ ንምድንጓይ ዝያዳ ብማዕረ ክዝርግሑ ምግባር እዩ፡ በዚ ድማ ንብቕዓት ቻርጅ ምምሕያሽን ዕድመ ባትሪ ምውሳኽን እዩ፤ ተግባር ናይቲ ደው ምባል ቻርጅ ምዕራፍ እቶም ኤሌክትሮላይት ኣዮናት ብዝያዳ ብማዕረ ክዝርግሑን ነቲ ናይ ፖላራይዘሽን ተርእዮ ምቅላልን እዩ፣ በዚ ድማ ንብቕዓት ቻርጅ ምምሕያሽን ዕድመ ባትሪ ምዝርጋሕን እዩ።
ተለዋዋጢ ዋሕዚ ኤሌክትሪክ ምቁራጽ ኣገባብ ቻርጅ
እቲ ተለዋዋጢ ዋሕዚ ዋሕዚ ቻርጅ ሜላ ከምቲ ኣብ ስእሊ 11-7 ንርእዮ ዘለና ኣብ ቀዋሚ ዋሕዚ ዋሕዚን ናህሪ ቻርጅን ዝተመርኮሰ እዩ። ባህርያቱ ድማ እቲ ቀዋሚ ዋሕዚ ቻርጅ ብቮልቴጅ ዝተሓጽረ ተለዋዋጢ ዋሕዚ ኤሌክትሪክ ኢንተርሚቴንት ቻርጅ ክፍሊ ይትካእ እዩ። ኣብቲ ናይ መጀመርታ ደረጃታት ናይ ቻርጅ፡ እቲ ተለዋዋጢ ዋሕዚ ኤሌክትሪክ ምቁራጽ ኣገባብ ቻርጅ ዝለዓለ ዋሕዚ ቻርጅ ንምርግጋጽን ዝበዝሕ መጠን ቻርጅ ንምርካብን ይጥቀመሉ።
ኣብቲ ድሒሩ ዝመጸ ደረጃታት ቻርጅ፡ ቀዋሚ ቮልቴጅ ቻርጅ ምዕራፍ ንመኽዘን ንምርካብን ባትሪ ናብ ምሉእ ብምሉእ ቻርጅ ዘለዎ ኩነታት ንምምላስን ይጥቀሙ። ቻርጅ ብዘይ ምቁራጽ ደው ብምባል፡ እቲ ኣብ ባትሪ ብዝርከብ ኬሚካላዊ ምላሽ ዝፍጠር ኦክስጅንን ሃይድሮጅንን ዳግማይ ክውህለልን ክውሓጥን ግዜ ስለ ዘለዎ፡ ብተፈጥሮኣዊ ኣገባብ ምትእኽኻብ ፖላራይዘሽንን ኦህሚክ ፖላራይዘሽንን የወግድ። እዚ ድማ ነቲ ውሽጣዊ ጸቕጢ ናይቲ ባትሪ ይንክዮ፣ እዚ ድማ ዝቕጽል ዙርያ ናይቲ ቀጻሊ ዋሕዚ ኤሌክትሪክ ቻርጅ ዝያዳ ስሉጥ ንኽቕጽልን ነቲ ባትሪ ዝያዳ ኤሌክትሪክ ክምጥጥ የኽእሎን።
ኣብቲ ተለዋዋጢ ዋሕዚ ኤሌክትሪክ ምቁራጽ ኣገባብ ብምብጋስ ከምቲ ኣብ ስእሊ 11-8 ተገሊጹ ዘሎ ተለዋዋጢ ቮልቴጅ ኢንተርቫይተንት ቻርጅ ሜላ ሓሳብ ቀሪቡ ኣሎ። ኣብ መንጎ ተለዋዋጢ ቮልቴጅን ተለዋዋጢ ዋሕዚ ኤሌክትሪክ ምቁራጽን ኣገባባት ዘሎ ፍልልይ፡ እቲ ቀዳማይ ደረጃ ምቁራጽ ቀዋሚ ዋሕዚ ዘይኮነስ፡ ምቁራጽ ቀዋሚ ቮልቴጅ ምዃኑ እዩ።
ስእልታት 11-7ን 11-8ን ብምንጽጻር፡ ስእሊ 11-8 ነቲ ዝበለጸ ቻርጅ መስመር ብዝበለጸ ዘንጸባርቕ ምዃኑ ክርአ ይከኣል። ኣብ ነፍሲ ወከፍ ቀዋሚ ቮልቴጅ ቻርጅ ደረጃ፡ ብሰንኪ እቲ ቀዋሚ ቮልቴጅ ቻርጅ፡ እቲ ናይ ቻርጅ ዋሕዚ ብተፈጥሮኣዊ መንገዲ ብዝለዓለ ደረጃ ይንክዮ፡ ምስቲ ኣብ መስርሕ ቻርጅ እቲ ቅቡል ዝኾነ ዋሕዚ ባትሪ በብቑሩብ ከም ዝንኪ ባህርያዊ እዩ።
ተለዋዋጢ ቮልቴጅ፣ ተለዋዋጢ ዋሕዚ ዋሕዚ ኤሌክትሪክ-ዓይነት ምቁራጽ ኣወንታዊን ኣሉታውን ዜሮ-ንነፋሊ ቅልጡፍ ምምላእ ሜላ
ብልጫታት ናህሪ ቻርጅ፣ ሪፍሌክስTM ቅልጡፍ ቻርጅ፣ ተለዋዋጢ ዋሕዚ ኤሌክትሪክ ምቁራጽ ቻርጅ፣ ከምኡ እውን ተለዋዋጢ ቮልቴጅ ኢንተርሚቴንት ቻርጅ፣ ተለዋዋጢ ቮልቴጅ፣ ተለዋዋጢ ዋሕዚ ዋሕዚ ዋሕዚ ኤሌክትሪክ፣ ዓይነት ኣወንታዊን ኣሉታውን ዜሮ-ናህሪ ዝውሕዝ ቅልጡፍ ቻርጅ ሜላ ምውህሃድን ተተግቢሩን ኣሎ። ምቁጽጻር ናይቲ ናህሪ ቻርጅ ሰርኪዩት ብሓፈሻ ኣብ ክልተ ምድብ ይወድቕ፤
1) ምልክት ናህሪ ናይቲ ናህሪ ዋሕዚ ተለዋዋጢ ክኸውን ከሎ፡ ፍሪኩዌንሲ ናይቲ PWM (Power PWM) ምልክት ድማ ጽኑዕ እዩ።
2) ምልክት ናህሪ ናይቲ ናህሪ ዋሕዚ ቀዋሚ ክኸውን ከሎ፡ ፍሪኩዌንሲ ናይቲ PWM ምልክት ድማ ዝስተኻኸል እዩ።
ስእሊ 11-9 ካብዞም ክልተ ዝተፈልየ ናይ ምቁጽጻር ሞድ ይጥቀም: ክልቲኦም ናይ ናህሪ ዋሕዚ ምልክትን ፍሪኩዌንሲ ናይ PWM ምልክትን ጽኑዕ ክኸውን ከሎ ናይ PWM ግዴታ ዑደት ክስተኻኸል ዝኽእል እዩ። ንሓደ ምቁራጽ ቻርጅ/ስቶፒንግ ምዕራፍ ብምውሳኽ፡ ኣብ ሓጺር ግዜ ዝያዳ ቻርጅ ክረክብ ይኽእል፡ እዚ ድማ ነቲ ባትሪ ናይ ቻርጅ ናይ ምቕባል ዓቕሚ የመሓይሽ።
ነፍሲ ወከፍ ናይ ቻርጅ ሞድ ናይ ገዛእ ርእሱ ብልጫታትን ናይ መተግበሪ ስፍሓትን ኣለዎ። ይኹን እምበር፡ ብሰፊሑ ብኤሌክትሪክ ዝስራሕ ተሽከርከርቲ ምጥቃም፡ ጠለብ ፍጥነት ቻርጅ እናወሰኸ ይኸይድ ኣሎ፡ እዚ ድማ ናብ ምምጻእ ስማርት ቻርጅ ይመርሕ ኣሎ። ስማርት ቻርጅ ብቐንዱ ኣብ ሓጺር ግዜ ባትሪ ምሉእ ብምሉእ ንምምላእ ወይ ኣብ ዝተወሰነ ዓቕሚ ንምብጻሕ ዝዓለመ እዩ። እዚ ዝረጋገጽ ድማ ነቲ ናይ ሕጂ ዋጋ ብመሰረት ናይ ባትሪ ኩነታት ቻርጅ (SOC)ን ኩነታት ጥዕናን (SOH) ብምትዕርራይ እዩ፣ እዚ ድማ ነቲ ናይ ቻርጅ ግዜ ምስቲ ባህላዊት መኪና ነዳዲ ምምላእ ዝመጣጠን ይገብሮ።
ስማርት ቻርጅ ሰፊሕ ኣቓልቦ ስሒቡ ኣሎ። ኣብ መላእ ዓለም ዝርከቡ ተመራመርቲ፡ ዕድመ ባትሪ ብውጽኢታዊ መንገዲ ኣብ ምርግጋጽ፡ ንመጠን ቻርጅ ንምምሕያሽ፡ ኣብ ምምርማር ስትራተጂታት ምቁጽጻር ቻርጅ ርኡይ ጸጋታት የተኩሩ ኣለዉ። እዚ ብግዲኡ ንተግባራውነትን ማሕበራዊ ተቐባልነትን ናይ ኤሌክትሪክ ተሽከርከርቲ የዕቢ።
