Vita az akkumulátor átfogó tervezési projektjéről

一、Modul általános tervezési jellemzői

Az akkumulátormodul az akkumulátorcella és a soros és párhuzamos lítium-ion akkumulátorcella, valamint az egyetlen akkumulátor feszültség- és hőmérséklet-figyelő és kezelő eszköze által alkotott, közbenső termékként értelmezhető. Szerkezetének támogatnia, rögzítenie és védenie kell a cellát, a tervezési követelményeknek pedig meg kell felelniük a mechanikai szilárdság, az elektromos teljesítmény, a hőelvezetési teljesítmény és a hibakezelési képesség követelményeinek.Teljesen rögzíti-e a cella helyzetét és megvédi-e a teljesítményt rontó deformációtól, hogyan teljesíti-e az áramellátó teljesítmény követelményeit, hogyan felel meg a cella hőmérsékletének szabályozásának, ki kell-e kapcsolni, ha súlyos rendellenességek észlelhetők, Kerülje el a termikus szökésterjedést stb., ez lesz az akkumulátormodul érdemi megítélésének kritériuma.
 

1. ábra: Négyzet alakú, kemény héjú akkumulátorcsomag

 

2. ábra: Négyzet alakú soft pack akkumulátor

3. ábra: Hengeres akkumulátorcsomag

二、Elektromos teljesítménykövetelmények

● A cellacsoport konzisztenciájára vonatkozó követelmények:

A gyártási folyamat korlátozottsága miatt lehetetlen elérni az egyes cellák paramétereinek teljes konzisztenciáját. A soros használat során a nagy belső ellenállású cella először lemerül, majd először teljesen feltöltődik, hosszú távú használat esetén egyre szembetűnőbb az egyes soros cellák kapacitás- és feszültségkülönbsége. A modulok celláinak kiválasztásakor nyolc konzisztenciakövetelményt kell figyelembe venni.
1.Konzisztens kapacitás
2.Konzisztens feszültség
3.Konzisztens állandó áramarány
4.Konzisztens teljesítmény
5.Konzisztens belső ellenállás
6.Konzisztens önkisülési sebesség
7. Következetes gyártási tétel
8. Következetes ürítési platform

● Kisfeszültségű tervezési követelmények:

A modul bizonyos számú soros és párhuzamos akkumulátorcellából áll, köztük két kis- és nagyfeszültségű vezetékből. A kisfeszültségű vezeték az egycella feszültség- és hőmérsékletjelének összegyűjtését vállalja, és fel van szerelve a megfelelő kiegyenlítő áramkörrel. Egyes gyártók biztosítékokkal ellátott nyomtatott áramköri kártyát terveznek az egyes akkumulátorok védelmére, és a PCB-kártya és a biztosítékvédelem kombinációját is használják, ha egy bizonyos meghibásodási pont működik, a biztosíték működik, a hibás akkumulátor le van választva, más akkumulátorok megfelelően működik, és a biztonság magas.

4. ábra: Négyzet alakú merevhéj-modul szerkezeti diagramja

● Nagyfeszültségű tervezési követelmények:

Amikor a cellák száma elér egy bizonyos fokot, és meghaladja a 60 V-os biztonságos feszültséget, kialakul a nagyfeszültségű áramkör. A nagyfeszültségű csatlakozásnak két követelménynek kell megfelelnie: először is a vezetékek elosztásának és az érintkezési ellenállásnak egyenletesnek kell lennie a cella között, különben az egyes cellák feszültségérzékelését zavarják. Másodszor, az ellenállásnak elég kicsinek kell lennie ahhoz, hogy elkerülje az elektromos energia pazarlását az átviteli úton. A nagy- és kisfeszültségű vezetékek közötti elektromos leválasztást is figyelembe kell venni a nagyfeszültség biztonságának biztosítása érdekében.

三、Mechanikai szerkezetek tervezési követelményei

A modul mechanikai szerkezetének meg kell felelnie a nemzeti szabványos tervezési követelményeknek, rezgéscsillapító, fáradtsággátló. Az akkumulátormag hegesztése között nincs virtuális hegesztés, túlhegesztés esetén az akkumulátorcsomag tömítése jó. Nyilvánvaló, hogy az iparban a modulok és akkumulátorcsomagok összetételének hatékonysága a következő

	Csoporthatékonyság	Az akkumulátor hatékonysága
Hengeres cella	87%	65%
Négyzet alakú cella	89%	68%
Lágy sejt	85%	65%

Különböző akkumulátorcsoportok és akkumulátorcsomagok hatékonysági statisztikái
A helykihasználás javítása fontos módja a modul optimalizálásának, az akkumulátorcsomaggal rendelkező vállalkozások javíthatják a modul és a hőkezelési rendszer kialakítását, csökkenthetik a cellatávolságot, hogy javítsák az akkumulátordobozban lévő hely kihasználását. Egy másik megoldás az új anyagok használata. Például az akkumulátor rendszerben a buszt (a párhuzamos áramkörben általában rézlemezből készült buszt) alumínium rézre cserélik, a modul rögzítőelemeit pedig nagy szilárdságú acélból és alumíniumból készült lemezanyagokra, amelyek csökkentheti az akkumulátor súlyát is.

四、 Modul hőkezelése

Jelenleg az akkumulátoros rendszerek hőkezelése alapvetően négy kategóriába sorolható: természetes hűtés, léghűtés, folyadékhűtés és közvetlen hűtés. Közülük a természetes hűtés passzív hőkezelési módszer, míg a léghűtés, a folyadékhűtés és a közvetlen hűtés aktív, és a fő különbség a három között a hőhordozó közeg különbsége.

● Természetes hűtés

Természetes hűtés nincs további hőátadó eszköz.

● Léghűtés

A léghűtés levegőt használ hőhordozóként. A passzív léghűtés és az aktív léghűtés a külső léghűtés közvetlen alkalmazását jelenti. Az aktív léghűtés a külső levegő felmelegítésének vagy hűtésének tekinthető az akkumulátor eloszlatása vagy felmelegítése érdekében.

● Folyadékhűtés

A folyékony hűtés fagyállót (például etilénglikolt) használ hőhordozó közegként. A sémában általában sok különböző hőcserélő áramkör található, például VOLT radiátorkörrel, légkondicionáló áramkör, PTC áramkör, akkumulátor-kezelő rendszer a hőkezelési stratégiának megfelelően a reakció beállításához és kapcsolásához. A TESLA Model S egy áramköre sorba van kapcsolva a motor hűtésével. Ha az akkumulátort alacsony hőmérsékleten kell felmelegíteni, a motor hűtőköre sorba áll az akkumulátor hűtőkörével, és a motor fel tudja melegíteni az akkumulátort. Amikor az akkumulátor magas hőmérsékleten van, a motor hűtőköre és az akkumulátor hűtőköre párhuzamosan kerül beállításra, és a két hűtőrendszer egymástól függetlenül vezeti le a hőt.

● Közvetlen hűtés

Közvetlen hűtés hűtőközeggel (fázisváltó anyag) hőhordozóként, a hűtőközeg sok hőt képes felvenni a folyadékfázis változása során, a hűtőközeghez képest a hőátadás hatékonysága több mint háromszorosára növelhető, gyorsabban elvihető az akkumulátorrendszeren belüli hő. A BMW i3-ban közvetlen hűtést alkalmaztak.
Az akkumulátorrendszer hőkezelési megoldásainak a hűtési hatékonyságon túlmenően figyelembe kell venniük az akkumulátor összes hőmérsékletének konzisztenciáját. A PACK több száz vagy több ezer cellát tartalmaz, és a hőmérséklet-érzékelő nem képes minden cellát érzékelni. Például a Tesla Model S egy moduljában több száz akkumulátor található, és csak két hőmérséklet-érzékelő pont van elrendezve. Ezért az akkumulátornak a lehető legkonzisztensebbnek kell lennie a hőkezelési tervezés révén. A jobb hőmérséklet-konzisztencia pedig az állandó akkumulátorteljesítmény, élettartam, SOC és egyéb teljesítményparaméterek előfeltétele.

Jelenleg a piacon a fő hűtési módszer a folyadékhűtés és a fázisváltó anyagú hűtés kombinációjára változott. A fázisváltós anyaghűtés folyékony hűtéssel együtt, vagy önmagában is használható kevésbé zord környezeti feltételek mellett. Ezenkívül van egy olyan eljárás, amelyet még mindig szélesebb körben alkalmaznak Kínában, és a hővezető-ragasztó eljárást az akkumulátormodul aljára alkalmazzák. A hőragasztó hővezető képessége sokkal nagyobb, mint a levegőé. Az akkumulátorcella által kibocsátott hőt a hővezető ragasztó továbbítja a modul házára, majd továbbítja a környezetbe.

Összegzés:

A jövőben a nagy eredeti gyártók és akkumulátorgyárak kiélezett versenyt fognak folytatni a modulok tervezésében és gyártásában a teljesítmény javítása és a költségcsökkentés körül. A teljesítménynek meg kell felelnie a mechanikai szilárdság, az elektromos teljesítmény, a hőelvezetési teljesítmény és a másik három szempont követelményeinek, hogy tovább növelje a termék alapvető versenyképességét. A költségek tekintetében mélyreható kutatás folyik az intelligens cellák szabványosításával kapcsolatban, hogy megalapozza a termelési kapacitás további bővítését, és a különböző típusú szabványosított cellák kombinálásával a jármű rugalmassága érhető el, és végső soron jelentős csökkentés. a termelési költségekben.