Дискусија за целокупниот проект за дизајн на батеријата

一、Модулирајте ги целокупните карактеристики на дизајнот

Модулот за батерија може да се разбере како среден производ помеѓу ќелијата на батеријата и батерискиот пакет формиран од комбинацијата на литиум-јонската батерија во серија и паралелно, и уредот за следење и управување со напонот и температурата на една батерија. Неговата структура мора да ја поддржува, поправа и заштитува ќелијата, а барањата за дизајн треба да ги задоволат барањата за механичка сила, електрични перформанси, перформанси за дисипација на топлина и способност за справување со дефекти.Дали може целосно да ја поправи положбата на ќелијата и да ја заштити од деформации што ги оштетуваат перформансите, како да се задоволат барањата на перформансите за тековно носење, како да се исполни контролата на температурата на ќелијата, дали да се исклучува кога ќе наидете на сериозни абнормалности, дали да избегнувајте ширење на термички бегство, итн., ќе бидат критериумите за оценување на основаноста на модулот за батерии.
 

Слика 1: Квадратна тврда школка напојувачка батерија

 

Слика 2: Квадратен мек пакет за напојување на батерии

Слика 3: Цилиндричен пакет батерии

二, Барања за електрични перформанси

● Барања за конзистентност на клеточната група:

Поради ограничувањето на процесот на производство, невозможно е да се постигне целосна конзистентност на параметрите на секоја ќелија. Во процесот на сериска употреба, ќелијата со голем внатрешен отпор прво се испразнува, а прво целосно наполнета, долгорочна употреба, разликата во капацитетот и напонот на секоја сериска ќелија станува се поочигледна. Постојат осум барања за конзистентност што треба да се земат предвид при изборот на ќелии за модули.
1.Конзистентен капацитет
2.Конзистентен напон
3. Конзистентен однос на константна струја
4.Конзистентна моќ
5.Конзистентен внатрешен отпор
6. Конзистентна стапка на само-празнење
7.Конзистентна производна серија
8. Конзистентна платформа за празнење

● Барања за дизајн со низок напон:

Модулот е составен од одреден број батериски ќелии во серија и паралелни, вклучувајќи два дела од нисконапонски и високонапонски линии. Нисконапонската линија се справува со задачата да го собере напонскиот и температурниот сигнал на едната ќелија и е опремена со соодветното коло за рамнотежа. Некои производители ќе дизајнираат ПХБ плоча со осигурувачи за заштита на единечната батерија еден по еден, а се користи и комбинацијата на плочка за ПХБ и заштита од осигурувачи, штом одредена точка на дефект, осигурувачот работи, батеријата со дефект е исклучена, други батерии работи нормално, а безбедноста е висока.

Слика 4:  Дијаграм на структурата на модулот со квадратна тврда обвивка

● Барања за дизајн на висок напон:

Кога бројот на ќелии ќе достигне одреден степен и ќе го надмине безбедниот напон од 60 V, се формира високонапонското коло. Високонапонската врска треба да исполнува две барања: прво, распределбата на проводниците и отпорот на контакт помеѓу ќелијата треба да биде униформа, инаку ќе се попречи откривањето на напонот на едната ќелија. Второ, отпорот треба да биде доволно мал за да се избегне губењето на електрична енергија на преносната патека. Треба да се земе предвид и електрична изолација помеѓу високонапонските и нисконапонските водови за да се обезбеди безбедност при висок напон.

三, Барања за дизајн за механички конструкции

Механичката структура на модулот треба да ги исполнува националните стандардни барања за дизајн, анти-вибрации, анти-замор. Не постои виртуелно заварување помеѓу заварувањето на јадрото на батеријата, а во случај на прекумерно заварување, запечатувањето на батерискиот пакет е добро. Разбирливо е дека ефикасноста на составот на модулите и батериите во индустријата е како што следува

	Групна ефикасност	Ефикасност на батерискиот пакет
Цилиндрична ќелија	87%	65%
Квадратна ќелија	89%	68%
Мека ќелија	85%	65%

Статистика за ефикасност на различни групи батерии и батериски пакети
Подобрувањето на искористеноста на просторот е важен начин за оптимизирање на модулот, претпријатијата од PACK за напојување со батерии можат да го подобрат дизајнот на модулот и системот за управување со топлинска енергија, да го намалат растојанието на ќелиите, за да го подобрат искористувањето на просторот во кутијата за батерии. Друго решение е да се користат нови материјали. На пример, автобусот во системот за напојување со батерии (автобусот во паралелното коло, генерално направен од бакарна плоча) се заменува со бакар со алуминиум, а прицврстувачите на модулите се заменуваат со лим материјали со челик и алуминиум со висока цврстина, што исто така може да ја намали тежината на батеријата за напојување.

四、 Термички дизајн на модулот

Во моментов, термичкото управување со системите на батерии за напојување може главно да се подели во четири категории, природно ладење, воздушно ладење, течно ладење и директно ладење. Меѓу нив, природното ладење е пасивен метод на термичко управување, додека воздушното ладење, течното ладење и директното ладење се активни, а главната разлика помеѓу трите е разликата во медиумот за пренос на топлина.

● Природно ладење

Природно ладење нема дополнителен уред за пренос на топлина.

● Воздушно ладење

Воздушното ладење го користи воздухот како медиум за пренос на топлина. Поделено на пасивно воздушно ладење и активно воздушно ладење, пасивното воздушно ладење се однесува на директна употреба на надворешно ладење за пренос на топлина на воздухот. Активното воздушно ладење може да се смета за загревање или ладење на надворешниот воздух со цел да се расипе или загрее батеријата.

● Течно ладење

Течното ладење користи антифриз (како што е етилен гликол) како медиум за пренос на топлина. Во шемата, генерално, постојат многу различни кола за размена на топлина, како што се VOLT со коло за радијатор, коло за климатизација, коло PTC, систем за управување со батерии според стратегијата за термичко управување за прилагодување и префрлување одговор. TESLA Model S има коло во серија со ладење на моторот. Кога батеријата треба да се загрее на ниска температура, колото за ладење на моторот е во серија со колото за ладење на батеријата, а моторот може да ја загрее батеријата. Кога батеријата за напојување е на висока температура, колото за ладење на моторот и колото за ладење на батеријата ќе се прилагодуваат паралелно, а двата системи за ладење независно ќе ја трошат топлината.

● Директно ладење

Директното ладење со користење на разладно средство (материјал за промена на фазата) како медиум за пренос на топлина, разладното средство може да апсорбира многу топлина во процесот на промена на течната фаза, во споредба со разладното средство, ефикасноста на пренос на топлина може да се зголеми за повеќе од три пати, побрзо одзема топлината во батерискиот систем. Во BMW i3 се користеше директно ладење.
Решенијата за термичко управување со системот на батерии треба да ја земат предвид конзистентноста на сите температури на батериите покрај ефикасноста на ладењето. PACK има стотици или илјадници ќелии, а сензорот за температура не може да ја открие секоја ќелија. На пример, има стотици батерии во модулот на Tesla Model S, а наредени се само две точки за откривање температура. Затоа, батеријата треба да биде што е можно поконзистентна преку дизајнот на термичко управување. А подобрата температурна конзистентност е премисата за конзистентна моќност на батеријата, животен век, SOC и други параметри за изведба.

Во моментов, главниот метод на ладење на пазарот е променет во комбинација на течно ладење и ладење на материјал со промена на фазата. Ладењето на материјалот со промена на фаза може да се користи заедно со течно ладење или самостојно во помалку сурови еколошки услови. Дополнително, постои процес кој сè уште се користи во Кина, а процесот на лепило за топлинска спроводливост се применува на дното на модулот на батеријата. Топлинската спроводливост на топлинскиот лепак е многу повисока од онаа на воздухот. Топлината емитирана од ќелијата на батеријата се пренесува со топлинско спроводливо лепило до куќиштето на модулот, а потоа дополнително се троши во околината.

Резиме:

Во иднина, големите фабрики за производство и батерии ќе спроведуваат жестока конкуренција во дизајнот и производството на модули околу подобрување на перформансите и намалување на трошоците. Перформансите треба да ги задоволат барањата за механичка цврстина, електрични перформанси, перформанси за дисипација на топлина и други три аспекти за дополнително подобрување на основната конкурентност на производот. Во однос на трошоците, се врши длабинско истражување за стандардизацијата на паметните ќелии за да се постават темелите за понатамошно проширување на производствениот капацитет, а флексибилноста на возилото може да се постигне преку комбинација на различни видови стандардизирани ќелии и на крајот значително намалување во трошоците за производство.