Pe măsură ce vehiculele energetice noi devin din ce în ce mai populare, bateriile de alimentare sunt ca „inima” vehiculelor . performanța și siguranța lor sunt direct legate de experiența de conducere și siguranța călătoriei . Cu toate acestea, de la materialele microscopice cu celule de baterii până la proiectarea macroscopică a pachetelor de baterii, ce secrete tehnice necunoscute sunt ascunse în acest sistem complex? Să demontăm structura precisă a bateriei de putere și să descoperim logica de bază a stocării sale eficiente de energie și a funcționării sigure .
Funcționarea stabilă a bateriilor de alimentare este inseparabilă de rețelele precise de conectare și monitorizare . Seria și conexiunea paralelă între celule și module necesită conexiuni electrice eficiente . Monitorizarea în timp real a stării celulelor de către sistemul BMS se bazează pe transmisia completă a semnalului {{4} Transmisia semnalului de joasă tensiune sau transmisia curentă de înaltă tensiune, fiecare punct de conectare și fiecare legătură de monitorizare afectează în mod direct performanța și siguranța bateriei . din acest motiv, fiabilitatea conexiunii celulelor și modulelor, stabilitatea interfețelor de înaltă și joasă tensiune și a exactității de curent și a temperaturii au devenit considerațiile de bază pentru proiectarea și fabricarea acestor sisteme de prec. Componentele pe întregul vehicul sunt factorii cheie care determină performanța de putere a noilor vehicule energetice .
Celula bateriei
Ca unitatea de energie principală a bateriei de putere, celula bateriei este compusă în principal din electrod pozitiv, electrod negativ, diafragmă și electrolit . Principiul său de lucru este, în esență, să realizeze procesul de încărcare și descărcare prin migrarea ionilor de litiu între electrodul pozitiv și negativ: atunci când încărcarea, ionii de litiu sunt eliberați de electrodul pozitiv și încorporat în electrod negativ, sunt eliberați de electrodul pozitiv și încorporat în electrodul negativ; La descărcare, ionii de litiu sunt eliberați de la electrodul negativ și returnat la electrodul pozitiv și așa mai departe, completând conversia reciprocă a energiei electrice și a energiei chimice .
(Diagrama schematică a principiului de lucru al bateriilor cu litiu-ion)
Modul
Modulul de baterii este legătura cheie de tranziție pentru bateriile cu ioni de litiu pentru a se îndrepta către aplicația vehiculului . integrează bateriile în serie și paralel și este echipat cu un singur dispozitiv de monitorizare și gestionare a bateriei, devenind produsul intermediar de conectare a produsului și a pachetelor de baterii (pachete) . Structura internă este sofisticată și complexă: unitatea de control a modulelor) (I . e ., placa de bază BMS) este responsabilă pentru monitorizarea în timp real a stării bateriilor unice; Monomerul bateriei, ca principalul corp de stocare a energiei, realizează transmisia de energie prin intermediul conectorilor conductori; Cadrul de plastic oferă protecție structurală și protecție împotriva izolației pentru modul, iar placa rece și conducta de răcire constituie baza de gestionare termică pentru a asigura stabilitatea temperaturii de lucru a celulei bateriei; Plăcile de presiune și elementele de fixare la ambele capete integrează ferm componentele . Acest design nu numai că permite BMS să gestioneze eficient celulele bateriei și să îmbunătățească semnificativ siguranța sistemului de baterii, dar simplifică, de asemenea, procesul de întreținere și reparații ulterioare printr -o structură modulară .
Pachet de baterii
În calitate de centru energetic al noilor vehicule energetice, pachetul de baterii este de obicei compus din module de baterii, sisteme de gestionare termică, sisteme de gestionare a bateriilor (BMS), sisteme electrice și piese structurale . Printre ele, modulul bateriei integrează celulele bateriei în serie și paralel într -o unitate de energie standardizată . Sistemul de gestionare termică controlează diferența de temperatură a celulelor de temperatură în 5 grade prin răcire sau răcire a aerului pentru a preveni sistemul de temperatură termic runaway. The BMS uses a combination of software and hardware to monitor the battery cell voltage, temperature and other parameters in real time and coordinate the charging and discharging strategy. The electrical system constructs the transmission path of electric energy and signals through high and low voltage wiring harnesses, and the structural parts use aluminum alloy shells and other components to provide mechanical support și protecție IP67/IP68 pentru componente interne . Aceste componente obțin funcții de sistem ale stocării energiei, controlului siguranței și puterii de putere prin coordonare precisă .
Atenuarea bateriilor de putere este un factor cheie care afectează durata de viață și siguranța noilor vehicule energetice . Poate fi analizată din două dimensiuni: performanță și siguranță:
În ceea ce privește atenuarea performanței, după utilizarea vehiculelor electrice pentru o perioadă de timp, utilizatorii vor considera clar că intervalul de croazieră este scurtat și performanța de accelerație este redusă . în spatele acestui fenomen, esența este că modificările ireversibile au apărut în interiorul bateriei: atenuarea capacității duce la o scădere a capacității celulei bateriei de a stoca energia electrică, care slăbește direct performanța de susținere; Creșterea rezistenței interne crește pierderea de energie în timpul procesului de încărcare și descărcare, însoțită de generarea crescută a căldurii, ceea ce afectează în continuare eficiența; Creșterea auto-descărcării face ca pierderea de energie să se accelereze atunci când vehiculul este staționar, iar „pierderea rapidă a puterii” apare adesea în utilizarea zilnică .
Atenuarea siguranței este strâns legată de structura celulelor bateriei . Celulele curente ale bateriei mainstream sunt împărțite în celule de baterii cilindrice (cum ar fi Tesla 4680), celule de baterii cu pachete moi (încapsulate cu celule de aluminiu-plastic, subțiri și flexibile) și celule de baterie pătrate (încapsulate cu cochilii de aluminiu, cu utilizare ridicată a spațiului mare) {{{4 Riscuri în timpul procesului de îmbătrânire-Celulele bateriei cilindrice au o etanșare puternică, dar disiparea de căldură neuniformă, celulele bateriei cu pachete moi au o rezistență slabă a puncției, iar punctele de sudare ale celulelor bateriei pătrate pot eșua după utilizarea pe termen lung . Aceste modificări ale caracteristicilor pot provoca pericole potențiale de siguranță .}}
Sistem de gestionare a bateriilor (BMS)
BMS (Sistemul de gestionare a bateriei) joacă un rol de control de bază în funcționarea bateriilor de alimentare . Funcțiile sale pot fi rezumate în trei dimensiuni cheie: prima, măsurarea exactă a stării de încărcare (SOC), prin monitorizarea în timp real a puterii rămase a bateriei de alimentare, pentru a oferi șoferilor informații despre kilometri intuitivi, astfel încât să se poată avertiza și să ghideze operațiunile de încărcare; În al doilea rând, monitorizarea și gestionarea temperaturii cu normă întreagă, sistemul colectează continuu datele de temperatură de funcționare a bateriei, leagă în mod sincron componentele de control al temperaturii, cum ar fi ventilatoare, chiuvete de căldură sau dispozitive de răcire a lichidului, pentru a se asigura că celulele bateriei sunt întotdeauna în intervalul optim de lucru de 25-40 grad; finally, intelligent balancing management, for the manufacturing errors of the battery cells at the time of leaving the factory, the differences in ventilation conditions during use, and the inconsistent attenuation of electrochemical performance, real-time detection of single cell voltage and remaining power, through dynamic energy regulation to prevent overcharging, effectively improve the consistency and service life of the battery pack.
Acey-bp 24-50 a120aEchipament de testare BMSeste conceput special pentru a testa și valida performanța sistemelor de gestionare a bateriilor (BMS) . funcția principală a testerului BMS este de a simula condiții reale de funcționare a bateriei, de a efectua testarea automată a diferitelor funcții ale BMS și de a asigura fiabilitatea, siguranța și stabilitatea .
Inovația structurală a bateriilor de alimentare este în esență arta echilibrării materialelor, proceselor și siguranței ., indiferent dacă este un nou utilizator de vehicule energetice sau un practicant din industrie, înțelegerea arhitecturii sale de bază poate înțelege cu adevărat codul tehnic al vieții bateriei, siguranței și costurilor .