نمای کلی ماژولهای باتری
ماژولهای باتری بخش مهمی از خودروهای الکتریکی هستند. وظیفه آنها اتصال چندین سلول باتری به یکدیگر و تشکیل یک کل واحد است تا انرژی کافی برای کارکرد خودروهای الکتریکی فراهم شود.
ماژولهای باتری، اجزای باتری هستند که از چندین سلول باتری تشکیل شدهاند و بخش مهمی از خودروهای الکتریکی محسوب میشوند. وظیفه آنها اتصال چندین سلول باتری به یکدیگر و تشکیل یک کل واحد برای تأمین انرژی کافی برای خودروهای الکتریکی یا عملیات ذخیرهسازی انرژی است. ماژولهای باتری نه تنها منبع تغذیه خودروهای الکتریکی هستند، بلکه یکی از مهمترین دستگاههای ذخیرهسازی انرژی آنها نیز میباشند.
تولد ماژولهای باتری
از دیدگاه صنعت تولید ماشینآلات، باتریهای تکسلولی مشکلاتی مانند خواص مکانیکی ضعیف و رابطهای خارجی نامناسب دارند که عمدتاً شامل موارد زیر است:
۱. وضعیت فیزیکی خارجی مانند اندازه و ظاهر ناپایدار است و با فرآیند چرخه عمر به طور قابل توجهی تغییر خواهد کرد.
۲. فقدان رابط نصب و تثبیت مکانیکی ساده و قابل اعتماد؛
۳. عدم اتصال خروجی مناسب و رابط نظارت بر وضعیت؛
۴. محافظت مکانیکی و عایقی ضعیف.
از آنجا که باتریهای تک سلولی مشکلات فوق را دارند، لازم است یک لایه برای تغییر و حل آنها اضافه شود تا باتری بتواند راحتتر مونتاژ و با کل وسیله نقلیه ادغام شود. ماژول متشکل از چندین تا ده یا بیست باتری، با حالت خارجی نسبتاً پایدار، رابط مکانیکی، خروجی و نظارتی راحت و قابل اعتماد و عایقبندی و حفاظت مکانیکی بهبود یافته، نتیجه این انتخاب طبیعی است.
ماژول استاندارد فعلی مشکلات مختلف باتریها را حل میکند و مزایای اصلی زیر را دارد:
۱. به راحتی میتواند تولید خودکار را محقق کند و راندمان تولید بالایی دارد و کنترل کیفیت محصول و هزینه تولید نسبتاً آسان است.
۲. میتواند درجه بالایی از استانداردسازی را ایجاد کند که به کاهش قابل توجه هزینههای خط تولید و بهبود بهرهوری تولید کمک میکند؛ رابطها و مشخصات استاندارد منجر به رقابت کامل در بازار و انتخاب دو طرفه میشوند و عملکرد بهتر استفاده آبشاری را حفظ میکنند.
۳. قابلیت اطمینان عالی، که میتواند محافظت مکانیکی و عایقی خوبی برای باتریها در طول چرخه عمر فراهم کند.
۴. هزینههای نسبتاً پایین مواد اولیه، فشار زیادی بر هزینه نهایی مونتاژ سیستم برق وارد نمیکند؛
۵. حداقل ارزش واحد قابل نگهداری نسبتاً کوچک است که تأثیر قابل توجهی در کاهش هزینههای پس از فروش دارد.
ساختار ترکیب ماژول باتری
ساختار ترکیبی ماژول باتری معمولاً شامل سلول باتری، سیستم مدیریت باتری، جعبه باتری، کانکتور باتری و سایر قطعات است. سلول باتری اساسیترین جزء ماژول باتری است. این واحد از چندین واحد باتری، معمولاً باتری لیتیوم-یونی، تشکیل شده است که دارای ویژگیهای چگالی انرژی بالا، نرخ خوددشارژ پایین و عمر طولانی است.
سیستم مدیریت باتری برای اطمینان از ایمنی، قابلیت اطمینان و طول عمر باتری وجود دارد. عملکردهای اصلی آن شامل نظارت بر وضعیت باتری، کنترل دمای باتری، محافظت در برابر شارژ/دشارژ بیش از حد باتری و غیره است.
جعبه باتری، پوسته بیرونی ماژول باتری است که برای محافظت از ماژول باتری در برابر محیط خارجی استفاده میشود. جعبه باتری معمولاً از جنس فلز یا پلاستیک ساخته میشود که در برابر خوردگی، آتشسوزی، انفجار و سایر ویژگیها مقاوم است.
کانکتور باتری قطعهای است که چندین سلول باتری را به یک کل متصل میکند. این قطعه معمولاً از جنس مس ساخته شده و رسانایی خوبی دارد، در برابر سایش و خوردگی مقاوم است.
شاخصهای عملکرد ماژول باتری
مقاومت داخلی به مقاومت جریان عبوری از باتری هنگام کار باتری اشاره دارد که تحت تأثیر عواملی مانند جنس باتری، فرآیند تولید و ساختار باتری قرار میگیرد. این مقاومت به مقاومت داخلی اهمی و مقاومت داخلی قطبش تقسیم میشود. مقاومت داخلی اهمی از مقاومت تماسی مواد الکترود، الکترولیتها، دیافراگمها و قطعات مختلف تشکیل شده است. مقاومت داخلی قطبش ناشی از قطبش الکتروشیمیایی و قطبش اختلاف غلظت است.
انرژی ویژه - انرژی یک باتری در واحد حجم یا جرم.
راندمان شارژ و دشارژ - معیاری از میزان تبدیل انرژی الکتریکی مصرف شده توسط باتری در طول شارژ به انرژی شیمیایی قابل ذخیره توسط باتری.
ولتاژ - اختلاف پتانسیل بین الکترودهای مثبت و منفی باتری.
ولتاژ مدار باز: ولتاژ باتری زمانی که هیچ مدار خارجی یا بار خارجی متصل نیست. ولتاژ مدار باز رابطه خاصی با ظرفیت باقیمانده باتری دارد، بنابراین معمولاً ولتاژ باتری برای تخمین ظرفیت باتری اندازهگیری میشود. ولتاژ کار: اختلاف پتانسیل بین الکترودهای مثبت و منفی باتری زمانی که باتری در حالت کار است، یعنی زمانی که جریان از مدار عبور میکند. ولتاژ قطع دشارژ: ولتاژی که پس از شارژ و دشارژ کامل باتری به آن میرسد (اگر دشارژ ادامه یابد، بیش از حد دشارژ میشود که به عمر و عملکرد باتری آسیب میرساند). ولتاژ قطع شارژ: ولتاژی که جریان ثابت در حین شارژ به ولتاژ ثابت تغییر میکند.
نرخ شارژ و دشارژ - باتری را با جریان ثابت به مدت ۱ ساعت، یعنی ۱C، دشارژ کنید. اگر باتری لیتیومی دارای ظرفیت ۲ آمپر ساعت باشد، ۱C باتری ۲ آمپر و ۳C آن ۶ آمپر است.
اتصال موازی – ظرفیت باتریها را میتوان با اتصال موازی آنها افزایش داد و ظرفیت = ظرفیت یک باتری ضربدر تعداد اتصالات موازی. به عنوان مثال، ماژول چانگان 3P4S، ظرفیت یک باتری 50 آمپر ساعت است، پس ظرفیت ماژول = 50 * 3 = 150 آمپر ساعت.
اتصال سری – ولتاژ باتریها را میتوان با اتصال سری آنها افزایش داد. ولتاژ = ولتاژ یک باتری ضربدر تعداد رشتهها. به عنوان مثال، ماژول چانگان 3P4S، ولتاژ یک باتری 3.82 ولت است، پس ولتاژ ماژول = 3.82 * 4 = 15.28 ولت.
ماژولهای باتری لیتیومی قدرتی، به عنوان یک جزء مهم در خودروهای الکتریکی، نقش کلیدی در ذخیره و آزادسازی انرژی الکتریکی، تأمین برق و مدیریت و محافظت از باتریها ایفا میکنند. آنها تفاوتهای خاصی در ترکیب، عملکرد، ویژگیها و کاربرد دارند، اما همگی تأثیر مهمی بر عملکرد و قابلیت اطمینان خودروهای الکتریکی دارند. با پیشرفت مداوم فناوری و گسترش کاربردها، ماژولهای باتری لیتیومی قدرتی به توسعه خود ادامه داده و سهم بیشتری در ارتقاء و محبوبیت خودروهای الکتریکی خواهند داشت.
زمان ارسال: ۲۶ ژوئیه ۲۰۲۴
