Батареяның жалпы дизайн жобасын талқылау

一、Модульдің жалпы дизайн мүмкіндіктері

Батарея модулін сериялы және параллельді литий-ионды аккумулятор ұяшығы мен жалғыз аккумулятордың кернеу мен температураны бақылау және басқару құрылғысы тіркесімінен құралған аккумулятор ұяшығы мен батарея жинағы арасындағы аралық өнім ретінде түсінуге болады. Оның құрылымы ұяшықты қолдауы, бекітуі және қорғауы керек, ал дизайн талаптары механикалық беріктік, электрлік өнімділік, жылуды тарату өнімділігі және ақауларды өңдеу қабілеті талаптарына сәйкес болуы керек.Ол ұяшықтың орнын толықтай түзете ала ма және оны өнімділікке зиян келтіретін деформациядан қорғай ала ма, ток өткізу өнімділігінің талаптарын қалай қанағаттандыру керек, ұяшықтың температурасын бақылауды қалай қамтамасыз ету керек, елеулі ауытқуларға тап болған кезде қуатты өшіру керек пе, термиялық қашудың таралуын болдырмау және т.б. батарея модулінің артықшылықтарын бағалау критерийлері болады.
 

1-сурет: Шаршы қатты қорапты қуат батареясы

 

2-сурет: Шаршы жұмсақ пакет қуат батареясы

3-сурет: Цилиндрлік аккумулятор жинағы

、Электрлік өнімділікке қойылатын талаптар

● Ұяшықтар тобының үйлесімділігіне қойылатын талаптар:

Өндіріс процесінің шектелуіне байланысты әрбір ұяшық параметрлерінің толық сәйкестігіне қол жеткізу мүмкін емес. Тізбекті пайдалану процесінде ішкі кедергісі үлкен ұяшық алдымен разрядталады, ал бірінші толық зарядталған, ұзақ уақыт пайдалану, әрбір сериялық ұяшықтардың сыйымдылығы мен кернеуінің айырмашылығы барған сайын айқын бола бастайды. Модульдер үшін ұяшықтарды таңдау кезінде ескеру қажет сегіз үйлесімділік талаптары бар.
1. Тұрақты сыйымдылық
2. Тұрақты кернеу
3. Тұрақты тұрақты ток қатынасы
4. Тұрақты қуат
5. Тұрақты ішкі қарсылық
6. Тұрақты өздігінен разряд жылдамдығы
7. Тұрақты өндіріс партиясы
8. Тұрақты төгу платформасы

● Төмен кернеуді жобалау талаптары:

Модуль тізбекті және параллельді батарея ұяшықтарының белгілі бір санынан тұрады, оның ішінде төменгі және жоғары вольтты желілердің екі бөлігі. Төмен вольтты желі бір ұяшықтың кернеуі мен температуралық сигналын жинау міндетін атқарады және сәйкес баланс тізбегімен жабдықталған. Кейбір өндірушілер бір аккумуляторды бір-бірден қорғау үшін сақтандырғыштары бар ПХД тақтасын жасайды, сонымен қатар ПХД тақтасы мен сақтандырғыш қорғанысының тіркесімі де қолданылады, белгілі бір сәтсіздік нүктесінен кейін сақтандырғыш жұмыс істейді, ақаулық батареясы ажыратылады, басқа батареялар қалыпты жұмыс істейді және қауіпсіздік жоғары.

4-сурет:  Шаршы қатты қабық модулінің құрылым диаграммасы

● Жоғары вольтты жобалау талаптары:

Ұяшықтардың саны белгілі бір дәрежеге жеткенде және 60В қауіпсіз кернеуден асқанда, жоғары вольтты тізбек пайда болады. Жоғары вольтты қосылым екі талапқа сай болуы керек: біріншіден, өткізгіштердің таралуы және ұяшықтар арасындағы байланыс кедергісі біркелкі болуы керек, әйтпесе бір ұяшықтағы кернеуді анықтауға кедергі болады. Екіншіден, кедергі электр энергиясын беру жолында ысырап етпеу үшін жеткілікті аз болуы керек. Жоғары кернеу қауіпсіздігін қамтамасыз ету үшін жоғары және төмен кернеу желілері арасындағы электрлік оқшаулауды да қарастырған жөн.

三、Механикалық құрылымдарға қойылатын жобалау талаптары

Модульдің механикалық құрылымы ұлттық стандартты дизайн талаптарына сай болуы керек, дірілге қарсы, шаршауға қарсы. Батареяның өзегін дәнекерлеу арасында виртуалды дәнекерлеу жоқ, және артық дәнекерлеу жағдайында аккумулятор жинағының тығыздалуы жақсы. Өнеркәсіптегі модульдер мен аккумуляторлық жинақтардың композициялық тиімділігі келесідей екендігі түсініледі

	Топтың тиімділігі	Батарея жинағының тиімділігі
Цилиндрлік ұяшық	87%	65%
Шаршы ұяшық	89%	68%
Жұмсақ жасуша	85%	65%

Әр түрлі батарея топтары мен батарея жинақтарының тиімділік статистикасы
Кеңістікті пайдалануды жақсарту модульді оңтайландырудың маңызды әдісі болып табылады, қуат батареясы PACK кәсіпорындары модульді және жылуды басқару жүйесінің дизайнын жақсарта алады, батарея қорабының ішіндегі кеңістікті пайдалануды жақсарту үшін ұяшықтар аралығын азайтады. Тағы бір шешім - жаңа материалдарды пайдалану. Мысалы, қуат батареялар жүйесіндегі шин (параллельді тізбектегі автобус, әдетте мыс пластинадан жасалған) алюминиймен мыспен ауыстырылады, ал модуль бекіткіштері жоғары берік болат пен алюминийден жасалған қаңылтыр материалдармен ауыстырылады. қуат батареясының салмағын да азайта алады.

四、 Модульдің жылу дизайны

Қазіргі уақытта қуатты аккумуляторлық жүйелерді жылумен басқаруды негізінен табиғи салқындату, ауаны салқындату, сұйық салқындату және тікелей салқындату деп төрт санатқа бөлуге болады. Олардың ішінде табиғи салқындату пассивті жылуды басқару әдісі болып табылады, ал ауаны салқындату, сұйық салқындату және тікелей салқындату белсенді және үшеуінің арасындағы негізгі айырмашылық жылу тасымалдағыштағы айырмашылық болып табылады.

● Табиғи салқындату

Табиғи салқындату жылу беру үшін қосымша құрылғы жоқ.

● Ауа салқындату

Ауаны салқындату жылу тасымалдағыш ретінде ауаны пайдаланады. Пассивті ауа салқындату және белсенді ауа салқындату болып бөлінеді, пассивті ауа салқындату сыртқы ауа жылу тасымалдағышын тікелей пайдалануды білдіреді. Белсенді ауаны салқындату батареяны тарату немесе жылыту үшін сыртқы ауаны жылыту немесе салқындату үшін қарастырылуы мүмкін.

● Сұйық салқындату

Сұйық салқындату кезінде жылу тасымалдағыш ретінде антифриз (мысалы, этиленгликоль) қолданылады. Схемада, әдетте, реакцияны реттеу және ауыстыру үшін жылуды басқару стратегиясына сәйкес радиатор тізбегі бар VOLT, ауаны баптау тізбегі, PTC тізбегі, батареяны басқару жүйесі сияқты көптеген әртүрлі жылу алмасу схемалары бар. TESLA Model S қозғалтқышты салқындатумен қатар тізбекке ие. Аккумуляторды төмен температурада қыздыру қажет болғанда, қозғалтқыштың салқындату тізбегі батареяның салқындату тізбегімен қатар жүреді және қозғалтқыш батареяны қыздыра алады. Қуат батареясы жоғары температурада болғанда, қозғалтқыштың салқындату тізбегі мен батареяның салқындату тізбегі параллель реттеледі және екі салқындату жүйесі жылуды дербес таратады.

● Тікелей салқындату

Жылу тасымалдағыш ретінде салқындатқышты (фазалық ауыспалы материалды) пайдалана отырып, тікелей салқындату, салқындатқыш сұйық фазаның өзгеруі процесінде көп жылуды сіңіре алады, салқындатқышпен салыстырғанда жылу беру тиімділігін үш еседен астам арттыруға болады, тезірек кетіреді. батарея жүйесінің ішіндегі жылу. Тікелей салқындату BMW i3-де қолданылды.
Батарея жүйесінің жылуды басқару шешімдері салқындату тиімділігіне қосымша батареяның барлық температураларының сәйкестігін ескеруі керек. PACK жүздеген немесе мыңдаған ұяшықтардан тұрады және температура сенсоры әрбір ұяшықты анықтай алмайды. Мысалы, Tesla Model S модулінде жүздеген батареялар бар және тек екі температураны анықтау нүктесі реттелген. Сондықтан жылуды басқару дизайны арқылы батарея мүмкіндігінше үйлесімді болуы керек. Ал жақсырақ температура консистенциясы батарея қуатының, қызмет ету мерзімінің, SOC және басқа өнімділік параметрлерінің тұрақты болуының алғышарты болып табылады.

Қазіргі уақытта нарықтағы негізгі салқындату әдісі сұйық салқындату мен фазалық ауыспалы материалды салқындату комбинациясына өзгерді. Фазаны ауыстыратын материалды салқындату сұйық салқындатумен бірге немесе азырақ қатал қоршаған орта жағдайында жалғыз қолданылуы мүмкін. Сонымен қатар, Қытайда әлі де кеңінен қолданылатын процесс бар және жылу өткізгіштік желім процесі батарея модулінің түбіне қолданылады. Жылу желімнің жылу өткізгіштігі ауаға қарағанда әлдеқайда жоғары. Батарея ұяшығы шығаратын жылу жылу өткізгіш желім арқылы модуль корпусына беріледі, содан кейін қоршаған ортаға таралады.

Түйіндеме:

Болашақта ірі Oems және аккумулятор зауыттары өнімділікті жақсарту және шығындарды азайту төңірегінде модульдерді жобалау мен өндіруде қатал бәсекелестік жүргізеді. Өнімнің негізгі бәсекеге қабілеттілігін одан әрі арттыру үшін өнімділік механикалық беріктік, электрлік өнімділік, жылуды тарату өнімділігі және басқа үш аспектілер талаптарына сәйкес болуы керек. Құны бойынша, өндірістік қуатты одан әрі кеңейту үшін негіз қалау үшін смарт ұяшықтарды стандарттау бойынша терең зерттеулер жүргізіледі, ал көлік құралының икемділігіне стандартталған ұяшықтардың әртүрлі түрлерін біріктіру арқылы қол жеткізуге болады, және сайып келгенде, айтарлықтай қысқарту. өндіріс шығындарында.