Przegląd modułów bateryjnych
Moduły akumulatorowe są ważnym elementem pojazdów elektrycznych. Ich funkcją jest łączenie wielu ogniw akumulatorowych w całość, zapewniającą wystarczającą moc do działania pojazdu elektrycznego.
Moduły akumulatorowe to elementy akumulatorów składające się z wielu ogniw i stanowiące ważny element pojazdów elektrycznych. Ich funkcją jest łączenie wielu ogniw akumulatorowych w całość, zapewniającą wystarczającą moc dla pojazdów elektrycznych lub systemów magazynowania energii. Moduły akumulatorowe są nie tylko źródłem energii w pojazdach elektrycznych, ale także jednym z najważniejszych urządzeń magazynujących energię.
Narodziny modułów bateryjnych
Z punktu widzenia przemysłu maszynowego, baterie jednoogniwowe mają pewne wady, takie jak słabe właściwości mechaniczne i nieprzyjazne interfejsy zewnętrzne, obejmujące głównie:
1. Zewnętrzny stan fizyczny, taki jak rozmiar i wygląd, jest niestabilny i będzie się znacząco zmieniał w trakcie cyklu życia;
2. Brak prostego i niezawodnego mechanicznego montażu i interfejsu mocującego;
3. Brak wygodnego połączenia wyjściowego i interfejsu monitorowania stanu;
4. Słaba ochrona mechaniczna i izolacyjna.
Ponieważ akumulatory jednoogniwowe mają powyższe problemy, konieczne jest dodanie warstwy, która je zmieni i rozwiąże, aby akumulator mógł być łatwiej montowany i zintegrowany z całym pojazdem. Moduł złożony z kilku do dziesięciu lub dwudziestu akumulatorów, charakteryzujący się stosunkowo stabilnym stanem zewnętrznym, wygodnym i niezawodnym interfejsem mechanicznym, wyjściowym, monitorującym oraz ulepszoną izolacją i ochroną mechaniczną, jest wynikiem tej naturalnej selekcji.
Obecny standardowy moduł rozwiązuje różne problemy związane z bateriami i ma następujące główne zalety:
1. Może z łatwością realizować zautomatyzowaną produkcję i charakteryzuje się wysoką wydajnością produkcyjną, a jakość produktu i koszty produkcji są stosunkowo łatwe do kontrolowania;
2. Może zapewnić wysoki stopień standaryzacji, co pomaga znacząco obniżyć koszty linii produkcyjnej i poprawić wydajność produkcji; standardowe interfejsy i specyfikacje sprzyjają pełnej konkurencji rynkowej i dwustronnemu wyborowi, a także zapewniają lepszą operacyjność wykorzystania kaskady;
3. Doskonała niezawodność, zapewniająca dobrą ochronę mechaniczną i izolacyjną akumulatorów przez cały cykl życia;
4. Stosunkowo niskie koszty surowców nie będą miały zbyt dużego wpływu na ostateczny koszt montażu systemu elektroenergetycznego;
5. Minimalna możliwa do utrzymania wartość jednostkowa jest stosunkowo niewielka, co ma znaczący wpływ na obniżenie kosztów posprzedażowych.
Struktura składu modułu baterii
Struktura modułu baterii zazwyczaj obejmuje ogniwo baterii, system zarządzania baterią, obudowę baterii, złącze baterii i inne elementy. Ogniwo baterii jest podstawowym elementem modułu baterii. Składa się z wielu jednostek baterii, zazwyczaj litowo-jonowych, które charakteryzują się wysoką gęstością energii, niskim współczynnikiem samorozładowania i długą żywotnością.
System zarządzania baterią zapewnia bezpieczeństwo, niezawodność i długą żywotność baterii. Jego główne funkcje obejmują monitorowanie stanu baterii, kontrolę temperatury baterii, ochronę przed przeładowaniem/rozładowaniem baterii itp.
Obudowa akumulatora to zewnętrzna powłoka modułu akumulatora, która służy do ochrony modułu przed czynnikami zewnętrznymi. Obudowa akumulatora jest zazwyczaj wykonana z metalu lub tworzywa sztucznego, charakteryzującego się odpornością na korozję, ognioodpornością, wybuchem i innymi cechami.
Złącze akumulatora to element łączący wiele ogniw akumulatora w jedną całość. Zazwyczaj jest wykonane z miedzi, charakteryzującej się dobrą przewodnością, odpornością na zużycie i korozję.
Wskaźniki wydajności modułu akumulatorowego
Rezystancja wewnętrzna odnosi się do oporu prądu przepływającego przez akumulator podczas pracy, na który wpływają takie czynniki, jak materiał, z którego wykonany jest akumulator, proces produkcji i struktura akumulatora. Dzieli się ona na rezystancję wewnętrzną omową i rezystancję wewnętrzną polaryzacyjną. Rezystancja wewnętrzna omowa składa się z rezystancji styków materiałów elektrod, elektrolitów, membran i różnych części; rezystancja wewnętrzna polaryzacyjna wynika z polaryzacji elektrochemicznej i polaryzacji różnicowej stężeń.
Energia właściwa – energia baterii przypadająca na jednostkę objętości lub masy.
Wydajność ładowania i rozładowywania – miara stopnia, w jakim energia elektryczna zużywana przez akumulator podczas ładowania jest przekształcana w energię chemiczną, którą akumulator może magazynować.
Napięcie – różnica potencjałów między dodatnią i ujemną elektrodą baterii.
Napięcie w obwodzie otwartym: napięcie akumulatora, gdy nie jest podłączony żaden obwód zewnętrzny ani obciążenie zewnętrzne. Napięcie w obwodzie otwartym ma pewną zależność od pozostałej pojemności akumulatora, dlatego napięcie akumulatora jest zazwyczaj mierzone w celu oszacowania jego pojemności. Napięcie robocze: różnica potencjałów między dodatnimi i ujemnymi biegunami akumulatora w stanie roboczym, tj. gdy przez obwód przepływa prąd. Napięcie odcięcia rozładowania: napięcie osiągane po pełnym naładowaniu i rozładowaniu akumulatora (jeśli rozładowanie będzie kontynuowane, nastąpi nadmierne rozładowanie, co pogorszy żywotność i wydajność akumulatora). Napięcie odcięcia ładowania: napięcie, gdy stały prąd zmienia się w ładowanie stałym napięciem podczas ładowania.
Szybkość ładowania i rozładowywania – rozładuj akumulator stałym prądem przez 1 godzinę, czyli 1 C. Jeśli akumulator litowy ma pojemność 2 Ah, to 1 C akumulatora odpowiada 2 A, a 3 C odpowiada 6 A.
Połączenie równoległe – pojemność akumulatorów można zwiększyć, łącząc je równolegle. Pojemność = pojemność pojedynczego akumulatora * liczba połączeń równoległych. Na przykład, w module Changan 3P4S, pojemność pojedynczego akumulatora wynosi 50 Ah, więc pojemność modułu = 50*3 = 150 Ah.
Połączenie szeregowe – napięcie akumulatorów można zwiększyć, łącząc je szeregowo. Napięcie = napięcie pojedynczego akumulatora * liczba ogniw. Na przykład w module Changan 3P4S napięcie pojedynczego akumulatora wynosi 3,82 V, więc napięcie modułu wynosi 3,82*4 = 15,28 V.
Jako ważny element pojazdów elektrycznych, moduły akumulatorów litowo-jonowych odgrywają kluczową rolę w magazynowaniu i uwalnianiu energii elektrycznej, dostarczaniu energii oraz zarządzaniu i ochronie pakietów akumulatorów. Różnią się one składem, funkcją, właściwościami i zastosowaniem, ale wszystkie mają istotny wpływ na wydajność i niezawodność pojazdów elektrycznych. Wraz z ciągłym postępem technologicznym i rozszerzaniem zastosowań, moduły akumulatorów litowo-jonowych będą się nadal rozwijać i w coraz większym stopniu przyczyniać się do promocji i popularyzacji pojazdów elektrycznych.
Czas publikacji: 26 lipca 2024 r.
