1. Prehľad Energy Storage Battery PACK
Akumulátorová súprava energie, tiež známa ako batériový modul alebo batériová súprava, je zariadenie, ktoré spája viacero jednotlivých batérií špecifickým sériovým paralelným spôsobom a je vybavené zodpovedajúcimi systémami riadenia a ochrannými opatreniami na vytvorenie nezávislej, nabíjateľnej a vybíjateľnej jednotky na ukladanie energie.
V oblasti obnoviteľnej energie, ako je výroba solárnej a veternej energie, sú kvôli ich prerušovanosti potrebné akumulátorové batérie PACK na uskladnenie prebytočnej elektriny na uvoľnenie v prípade potreby, čím sa zabezpečí stabilná dodávka elektriny. Podľa štatistík sa s rýchlym rozvojom obnoviteľnej energie neustále zvyšuje aj dopyt po batériovom balíku energie. Napríklad v niektorých veľkých solárnych elektrárňach môže akumulátorová batéria PACK uchovať niekoľko megawatthodín elektriny, čím poskytuje spoľahlivú podporu siete.
V oblasti elektrických vozidiel je jednou zo základných súčastí akumulátorová batéria PACK. Poskytuje energiu pre elektrické vozidlá, určuje ich dojazd a výkon. V súčasnosti sú lítium-iónové batérie hlavnou voľbou pre akumulátorové batérie pre elektrické vozidlá s vysokou hustotou energie a dlhou životnosťou. Napríklad niektoré špičkové elektrické vozidlá majú akumulátory energie s kapacitou PACK nad 100 kWh a dojazdom viac ako 500 kilometrov.
Stručne povedané, PACK na skladovanie energie hrá kľúčovú úlohu ako kľúčový komponent pre skladovanie a výstup energie v oblastiach, ako sú obnoviteľná energia a elektrické vozidlá. Môže nielen zlepšiť energetickú účinnosť, ale aj znížiť závislosť od tradičných fosílnych palív, čím prispeje k dosiahnutiu trvalo udržateľného rozvoja.
2. Návrhové body a prípadová analýza
(1) Návrhové body
a. Dizajn odolný proti výbuchu s použitím ventilov odolných voči výbuchu PUW na včasné uvoľnenie tlaku, aby sa zabránilo nebezpečenstvu výbuchu.
Akonáhle lítium-iónová batéria zaznamená tepelný únik, tlak vzduchu vo vnútri batérie sa rýchlo zvýši, čo predstavuje riziko výbuchu. Ventily PUW odolné voči výbuchu môžu v takýchto situáciách rýchlo a rýchlo uvoľniť tlak. Napríklad v niektorých projektoch skladovania energie akumulátory vybavené PUW ventilmi odolnými proti výbuchu úspešne zabránili výbuchom v prípade tepelného úniku, čím sa zaistila bezpečnosť personálu a vybavenia.
b. Udržujte rovnováhu vnútorného a vonkajšieho tlaku vzduchu, aby ste zaistili bezpečnosť a spoľahlivosť batérie.
Pretože teplota akumulátora sa počas procesu nabíjania a vybíjania mení, čo vedie k zmenám tlaku vzduchu vo vnútri akumulátora. Ventil odolný proti výbuchu PUW je priedušný a nepriepustný, pričom vo vrecku udržuje rovnaký tlak vzduchu ako vonkajší svet. Podľa štatistík môžu takto navrhnuté batériové jednotky účinne znížiť degradáciu výkonu a bezpečnostné riziká spôsobené zmenami tlaku vzduchu a zlepšiť spoľahlivosť a životnosť batérií.
c. Zvážte návrh systému riadenia na zaistenie bezpečnosti, ako je prebíjanie a nadmerné vybíjanie.
Faktory ako prekmit, nadmerné vybitie, prehriatie, presnosť detekcie a vyváženie batérie by sa mali zvážiť, aby sa zaistila bezpečnosť a spoľahlivosť batérie. Riadiaci systém, ktorý bol primerane navrhnutý a overený trhom, dokáže monitorovať stav batérie v reálnom čase, prijímať včasné opatrenia v prípade abnormálnych situácií a chrániť batériu pred poškodením. Napríklad niektoré pokročilé riadiace systémy dokážu presne riadiť proces nabíjania a vybíjania batérií, čím sa minimalizujú riziká prebitia a nadmerného vybitia.
d. Návrh mechanickej konštrukcie, berúc do úvahy faktory ako pevnosť, seizmická odolnosť a odvod tepla.
Pri navrhovaní súpravu akumulátorov energie by sa mali brať do úvahy faktory, ako je pevnosť, odolnosť proti nárazom, odvod tepla/zahrievanie, vodotesnosť a ochrana pred prachom. Napríklad použitie vysokopevnostných materiálov a rozumného konštrukčného riešenia môže zlepšiť mechanickú pevnosť batérií, čo im umožní odolať určitým vonkajším vplyvom; Dobrý dizajn odvádzania tepla môže účinne znížiť teplotu batérie, zlepšiť jej výkon a životnosť.
e. Vodotesný a seizmický dizajn, aby sa zabránilo poškodeniu vnútornej štruktúry batérie.
Po namočení článku lítiovej batérie sa kladný a záporný pól skratuje a pokračuje vo vybíjaní, čo spôsobí poškodenie vnútornej štruktúry batérie. Preto by sa pri navrhovaní batériových zdrojov malo brať do úvahy vodotesnosť a prachotesnosť. Zároveň by sa mal zvážiť seizmický výkon, aby sa prispôsobil rôznym prostrediam použitia. Napríklad v niektorých drsných prostrediach, ako sú oblasti náchylné na zemetrasenie alebo zložitý vonkajší terén, je vodotesný a seizmický dizajn obzvlášť dôležitý.
f. PaVenujte pozornosť teplotným vplyvom a optimalizujte výkon a životnosť batérie.
"Tepelný" faktor výrazne ovplyvňuje konštrukčné riešenie batériového bloku. Batérie na ukladanie energie z lítium-iónových batérií sú citlivé na teplotné prostredie a vysoké teploty môžu vážne ovplyvniť výkon nabíjania a vybíjania batérie a mnohé charakteristické parametre, ako je vnútorný odpor, napätie, SOC, dostupná kapacita, účinnosť nabíjania a vybíjania a životnosť batérie. . Prostredníctvom rozumného návrhu tepelného manažmentu, ako je použitie chladenia kvapalinou alebo chladenia vzduchom, možno efektívne kontrolovať teplotu batérie a zlepšiť výkon a životnosť batérie.
g. Výber materiálu na zabezpečenie vysokonapäťovej izolácie a pevnosti konštrukcie.
Vysokonapäťový izolačný odpor je jednou z najdôležitejších technických požiadaviek na konštrukciu konštrukcie batérie. Vo všeobecnosti sa ako surovina môže použiť nylon s vysokou pevnosťou a plasticitou a do materiálu na spevnenie GF sa môže pridať 5% až 45% sklenených vlákien, čo môže zlepšiť štrukturálnu pevnosť a odolnosť proti vibráciám. Tento výber materiálu môže zabezpečiť bezpečnú prevádzku batérie pod vysokým napätím a zároveň zlepšiť jej štrukturálnu pevnosť a odolnosť voči vibráciám.
(2) Dizajnový prípad
a. Design prípade kvapalinové chladiace dosky, analyzovať charakteristiky a kľúčový výber rôznych typov kvapalinových chladiacich dosiek.
Kvapalinou chladená doska je dôležitou súčasťou tepelného manažmentu pre akumulátorovú batériu. Rôzne typy kvapalinou chladených dosiek majú rôzne vlastnosti. Napríklad niektoré kvapalinou chladené platne majú účinný výkon odvádzania tepla, ale náklady sú relatívne vysoké; Niektoré kvapalinou chladené platne majú nižšie náklady, ale ich výkon odvádzania tepla je relatívne slabý. Pri výbere kvapalinou chladenej dosky je potrebné komplexne zvážiť faktory, ako je výkon odvodu tepla, náklady a spoľahlivosť. Napríklad v niektorých aplikačných scenároch, ktoré vyžadujú vysoký výkon odvádzania tepla, možno zvoliť kvapalinou chladené dosky s lepším výkonom odvádzania tepla; V niektorých aplikačných scenároch s vysokými požiadavkami na náklady je možné zvoliť lacné kvapalinou chladené dosky.
b. Analýza modulov skladovania energie a balíkov od spoločnosti LG, ktorá skúma jeho výhody z produktového portfólia, konštrukčného dizajnu a ďalších aspektov.
Modul na ukladanie energie a dizajn balenia LG majú mnoho výhod. Z hľadiska produktového portfólia sú batériové články LG rozdelené na typ energie a typ napájania na základe rôznych trvalých rýchlostí vybíjania energie, ktoré spĺňajú rôzne potreby aplikácií. Pokiaľ ide o štrukturálny dizajn, LG používa štandardizovanú kombináciu malých a veľkých modulov, ktoré sú potom zoskupené. V oblasti vibrácií s nízkou intenzitou je štruktúra modulov orientovaná v pozdĺžnom smere na základe základnej štruktúry CMA a niekoľko modulov je naskladaných tak, aby vytvorili dlhú veľkú modulovú štruktúru. Tento dizajn má dobrú škálovateľnosť a flexibilitu a dokáže sa prispôsobiť rôznym požiadavkám na systém skladovania energie.
c. Simulačný výpočet a experimentálny výskum tepelného dizajnu nových akumulátorových akumulátorov energie, rozpracovanie analýzy kľúčových parametrov a výsledkov výskumu.
Simulačný výpočet a experimentálny výskum tepelného dizajnu nových akumulátorových akumulátorov energie majú veľký význam pre zlepšenie výkonu a spoľahlivosti akumulátorov energie. Prostredníctvom simulačných výpočtov je možné analyzovať vplyv rôznych stratégií tepelného manažmentu na distribúciu teploty a výkon batérie, čo poskytuje teoretickú podporu pre tepelný dizajn. Medzitým je možné prostredníctvom experimentálneho výskumu overiť presnosť a účinnosť simulačného modelu a navrhnúť optimalizované schémy tepelného dizajnu. Niektoré štúdie napríklad viedli hĺbkové diskusie o tepelnom dizajne lítiových batérií v systémoch skladovania energie prostredníctvom kombinácie simulačných výpočtov a experimentálneho výskumu. Bola navrhnutá metóda tepelného návrhu založená na viacúčelovej optimalizácii, ktorá komplexne zohľadňuje faktory, ako je výkon batérie, bezpečnosť a hospodárnosť optimalizácie, a dosiahla dobré výsledky výskumu.
3. Zloženie a technické parametre
(1) Komponent
a. Jednočlánková batéria, zodpovedná za ukladanie a uvoľňovanie energie.
Bežne používané jednočlánkové batérie v súčasnosti zahŕňajú lítium-iónové batérie, olovené batérie, nikel-vodíkové batérie atď. Lítium-iónové batérie zohrávajú dôležitú úlohu v akumulátorových akumulátoroch energie vďaka ich vysokej hustote energie a dlhej životnosti cyklu. Napríklad v niektorých špičkových akumulátorových akumulátoroch pre elektrické vozidlá môžu lítium-iónové batérie poskytnúť výkonnú podporu energie s kapacitou až niekoľko stoviek ampér hodín. Hoci olovené batérie majú relatívne nízku hustotu energie, ich cena je nízka a stále sa široko používajú v niektorých scenároch aplikácií citlivých na náklady. Nikel vodíkové batérie majú dobrý výkon a bezpečnosť pri nabíjaní a vybíjaní a tiež majú určitý podiel na trhu v niektorých oblastiach skladovania energie.
b. Systém správy batérie, monitorovanie stavu batérie a ochrana bezpečnosti batérie.
Battery Management System (BMS) je jednou zo základných súčastí Energy Storage Battery PACK. Dosahuje presnú kontrolu stavu batérie meraním parametrov ako napätie, prúd a teplota. BMS dokáže monitorovať stav nabíjania a vybíjania batérií v reálnom čase, aby sa zabránilo prebíjaniu, nadmernému vybíjaniu, nadprúdu a iným situáciám. Napríklad, keď sa úroveň nabitia batérie priblíži k plnej kapacite, BMS automaticky zníži nabíjací prúd, aby sa zabránilo prebíjaniu; Keď je úroveň nabitia batérie príliš nízka, BMS vydá alarm, aby používateľovi pripomenul, aby ju včas nabil. Okrem toho dokáže BMS vyvážiť aj správu batérií, zabezpečiť, aby výkon každej jednotlivej batérie zostal konzistentný, a zlepšiť celkový výkon a životnosť batérie.
c. Systém riadenia teploty na udržanie vhodného teplotného rozsahu.
Systém tepelného manažmentu je zodpovedný za udržiavanie súpravu akumulátorov energie vo vhodnom teplotnom rozsahu, aby sa zabránilo poškodeniu batérie v dôsledku prehriatia. Bežné metódy tepelného manažmentu zahŕňajú chladenie vzduchom, chladenie kvapalinou atď. Systém chladenia vzduchom fúka vzduch po povrchu batérie cez ventilátor, čím odoberá teplo. Kvapalinový chladiaci systém znižuje teplotu batérie cirkuláciou chladiacej kvapaliny. Napríklad v niektorých systémoch skladovania energie s vysokým výkonom môžu systémy chladenia kvapalinou efektívnejšie riadiť teplotu batérie, zlepšiť stabilitu a spoľahlivosť systému. Vo všeobecnosti sa vyžaduje, aby rozdiel teplôt systému bol menší alebo rovný 5 stupňom, aby sa zabezpečila stabilita výkonu batérie.
d. Elektrický systém, zodpovedný za prenos a distribúciu elektrickej energie.
Elektrický systém zahŕňa vodiče, káble, konektory atď., ktoré spájajú komponenty, ako sú batérie, BMS a systémy tepelného manažmentu, zodpovedné za prenos a distribúciu elektrickej energie. Vysokonapäťový káblový zväzok možno považovať za „hlavnú tepnu“ batérie, ktorá nepretržite dodáva energiu batérie do koncového zaťaženia; Nízkonapäťový káblový zväzok možno považovať za „neurónovú sieť“ batériového PACKu, ktorá prenáša detekčné a riadiace signály v reálnom čase. Pri navrhovaní elektrických systémov je potrebné zvážiť faktory, ako je veľkosť prúdu, úroveň napätia a izolačný výkon, aby sa zabezpečil bezpečný prenos elektrickej energie.
e. Krabica a držiak na ochranu vnútorných komponentov.
Krabica a držiak sa používajú na umiestnenie a ochranu všetkých komponentov vo vnútri súpravy batérií na ukladanie energie, čím sa zabráni vonkajšiemu rušeniu a poškodeniu prostredia. Krabica je zvyčajne vyrobená z vysoko pevných materiálov, ktoré majú dobrú odolnosť proti nárazu, odolnosť voči vibráciám a vodotesné a prachotesné vlastnosti. Držiak hrá úlohu pri podpore a upevňovaní vnútorných komponentov batériového bloku, čím zaisťuje, že batériový balík môže zostať stabilný v rôznych prostrediach používania.
(2) Technický parameter
a. Kapacita, meranie schopnosti akumulovať elektrickú energiu.
Kapacita je dôležitým ukazovateľom na meranie kapacity skladovania energie sady energetických akumulátorov, ktorá sa zvyčajne meria v ampérhodinách (Ah) alebo kilowatthodinách (kWh). Čím väčšia je kapacita, tým viac energie dokáže akumulátorová batéria uložiť. Napríklad 100kWh akumulátorová batéria PACK dokáže zabezpečiť niekoľkodňovú dodávku elektriny pre domácnosť. V praktických aplikáciách je potrebné zvoliť vhodnú kapacitu energetického akumulátora podľa rôznych potrieb.
b. Hustota energie odrážajúca výhody a nevýhody výkonu.
Hustota energie sa vzťahuje na množstvo elektrickej energie, ktoré je možné uložiť na jednotku hmotnosti alebo objem jednotky akumulátora energie, zvyčajne sa meria vo watthodinách na kilogram (Wh/kg) alebo vo watthodinách na liter (Wh/l). Čím vyššia je hustota energie, tým lepší je výkon súpravy batérií na ukladanie energie. V súčasnosti je energetická hustota lítium-iónových batérií relatívne vysoká, napríklad energetická hustota niektorých špičkových lítium-iónových batérií môže dosiahnuť viac ako 200 Wh/kg. Zlepšenie hustoty energie môže znížiť objem a hmotnosť súprav batérií na ukladanie energie, čím sa zlepší ich prenosnosť a použiteľnosť.
c. Účinnosť nabíjania a vybíjania určuje účinnosť premeny energie.
Účinnosť nabíjania a vybíjania sa vzťahuje na účinnosť premeny energie počas procesu nabíjania a vybíjania súpravy batérií na ukladanie energie, zvyčajne vyjadrenú v percentách. Čím vyššia je účinnosť nabíjania a vybíjania, tým vyššia je miera využitia energie Akumulátorovej batérie. Všeobecne povedané, účinnosť nabíjania a vybíjania lítium-iónových batérií môže dosiahnuť viac ako 90%. Zlepšenie účinnosti nabíjania a vybíjania môže znížiť straty energie a znížiť náklady na používanie.
d. Životnosť cyklu, odrážajúca životnosť.
Životnosť cyklu sa vzťahuje na počet, koľkokrát si môže súprava akumulátorov energie udržať určitý výkon počas cyklov nabíjania a vybíjania. Čím dlhšia je životnosť cyklu, tým dlhšia je životnosť akumulátora energie. Napríklad životnosť niektorých vysokokvalitných lítium-iónových akumulátorových batérií môže dosiahnuť tisíckrát alebo dokonca desaťtisíckrát. V praktických aplikáciách je potrebné zvoliť energetické akumulátory s vhodnou životnosťou podľa rôznych scenárov použitia a požiadaviek.
e. Bezpečnosť vrátane rôznych ochranných opatrení a systémov tepelného manažmentu.
Bezpečnosť je jedným z dôležitých technických ukazovateľov energetického akumulátora, vrátane ochranných opatrení proti prebitiu, nadmernému vybitiu, nadprúdu, skratu, ako aj systémov tepelného manažmentu. Dobrá bezpečnosť môže zabezpečiť spoľahlivosť a stabilitu akumulátora počas používania. Napríklad hasiace zariadenie na báze perfluórhexánu môže rýchlo potlačiť šírenie ohňa v prípade požiaru batériovej jednotky PACK, čím poskytuje silnú ochranu pre bezpečnosť batériovej jednotky PACK. Medzitým môže systém tepelného manažmentu účinne zabrániť bezpečnostným nehodám spôsobeným prehriatím batérie.
4. Proces navrhovania a metódy analýzy
(1) Proces navrhovania
a. Vyberte a triedite články batérie, aby ste zaistili konzistentný výkon.
V procese navrhovania súpravy batérií na ukladanie energie je výber a triedenie batériových článkov rozhodujúcimi prvými krokmi. V prvom rade je potrebné vybrať vhodné lítiové batériové články od spoľahlivých dodávateľov. Pre niektoré špičkové aplikácie na ukladanie energie možno zvoliť lítium-iónové batériové články s vysokou hustotou energie a dlhou životnosťou. V procese výberu by sa malo vykonávať prísne testovanie výkonnostných parametrov batériových článkov vrátane kapacity, vnútorného odporu, napätia atď. Podľa štatistík testovaním a klasifikáciou veľkého počtu batériových článkov možno dosiahnuť konzistentnosť výkonu a kvality. musí byť zaistené, že bude viac ako 98 %. Po klasifikácii môžu byť články batérie skladované podľa rôznych výkonnostných úrovní, aby sa pripravili na následné montážne práce.
b. Batériové články zostavte pomocou vhodných spôsobov pripojenia.
Montáž batériových článkov je proces kombinovania viacerých batériových článkov podľa konštrukčných požiadaviek. V tejto fáze je potrebné použiť efektívne spôsoby pripojenia, ako je zváranie alebo krimpovanie. Spôsob zvárania má výhody pevného spojenia a malého odporu, ale je náročný na obsluhu a vyžaduje vysoké procesné požiadavky. Spôsob krimpovania je pomerne jednoduchý, ale stabilita spojenia môže byť mierne horšia. Napríklad pri výrobe niektorých veľkokapacitných energetických akumulátorov možno na vzájomné spojenie batériových článkov použiť technológiu laserového zvárania. Táto metóda zvárania má výhody vysokej hustoty energie, malej deformácie zvárania a malej tepelne ovplyvnenej zóny, čo môže účinne zlepšiť presnosť obrobku, urobiť zvar hladký, bez nečistôt, rovnomerný a hustý a tiež dosiahnuť zváranie medzi rôznymi materiálmi. , spĺňajúce potreby zvárania rôznych materiálov. Voľbou rozumného spôsobu pripojenia je možné zabezpečiť spoľahlivé spojenie medzi článkami batérie, čo poskytuje záruky výkonu akumulátora na ukladanie energie.
c. Integrácia systému správy batérií na dosiahnutie monitorovacích a ochranných funkcií.
Battery Management System (BMS) je jednou zo základných súčastí energetického akumulátora a jeho integrácia je rozhodujúca pre dosiahnutie monitorovacích, vyvažovacích a ochranných funkcií batériových článkov. Pri integrácii BMS je potrebné ho presne spojiť a odladiť s článkom batérie. BMS dokáže monitorovať napätie, prúd, teplotu a ďalšie parametre batériových článkov v reálnom čase. Analýzou týchto parametrov môže dosiahnuť kontrolu nabíjania a vybíjania, správu vyváženia a diagnostiku porúch batérie. Napríklad, keď je napätie článku batérie príliš vysoké alebo príliš nízke, BMS dokáže automaticky upraviť nabíjací a vybíjací prúd, aby sa zabránilo prebitiu alebo nadmernému vybitiu; Keď je teplota batériového článku príliš vysoká, BMS môže aktivovať chladiaci systém, aby znížil teplotu batérie a zabezpečil bezpečnú prevádzku batérie. Okrem toho si BMS môže tiež vymieňať údaje s externými zariadeniami prostredníctvom komunikačných rozhraní, aby sa dosiahol vzdialený monitoring a správa zásobníka energie.
d. Zapuzdrenie plášťa poskytuje bezpečnosť a ochranu proti odvodu tepla.
Zapuzdrenie škrupiny je proces inštalácie batérie vo vnútri krytu, aby sa zaistila bezpečnosť a stabilita, ako aj odvod tepla a ochranné funkcie. Pri výbere puzdra je potrebné vziať do úvahy viacero faktorov, vrátane pevnosti materiálu, výkonu odvádzania tepla, vodotesnosti a odolnosti voči prachu atď. Napríklad niektoré vysokovýkonné akumulátorové batérie môžu používať obaly z hliníkovej zliatiny, ktoré majú výhody, ako je vysoká pevnosť , nízka hmotnosť a dobrý výkon pri odvádzaní tepla. Počas procesu balenia puzdra je tiež potrebné zaistiť bezpečnú inštaláciu medzi akumulátorom a puzdrom, aby sa zabránilo uvoľneniu alebo posunutiu počas používania. Kryt zároveň musí mať dobrý dizajn odvádzania tepla, ktorý dokáže včas odvádzať teplo generované batériou cez rebrá na odvádzanie tepla, vetracie otvory atď., aby sa zabezpečilo, že pracovná teplota batéria je v bezpečnom dosahu. Okrem toho musí mať puzdro určité vodotesné a prachotesné vlastnosti, aby bola batéria chránená pred vonkajšími vplyvmi prostredia.
e. Vykonajte celkové testovanie a kontrolu kvality, aby ste zaistili výkon produktu.
Celkové testovanie a kontrola kvality sú posledným krokom v procese navrhovania súpravy batérií na ukladanie energie a sú tiež kľúčovými odkazmi na zabezpečenie výkonu produktu. V tejto fáze je potrebné vykonať komplexné testovanie zostaveného balíka modulov vrátane testovania výkonu, testovania kapacity, testovania životnosti cyklu a testovania bezpečnosti. Testovanie výkonu zahŕňa najmä testovanie parametrov, ako je účinnosť nabíjania a vybíjania, čas odozvy atď.; Testovanie kapacity meria skutočnú kapacitu batérie jej nabíjaním a vybíjaním; Testovanie životnosti cyklu simuluje cykly nabíjania a vybíjania batérie pri skutočnom používaní, aby sa vyhodnotila jej životnosť; Testovanie bezpečnosti zahŕňa prebitie, nadmerné vybitie, skrat, náraz a ďalšie testy, aby sa zabezpečilo, že batéria môže stále bezpečne fungovať v rôznych extrémnych podmienkach. Prostredníctvom prísneho testovania a kontroly kvality je možné zabezpečiť výkon a kvalitu batérie na ukladanie energie tak, aby spĺňala požiadavky na dizajn a poskytovala používateľom spoľahlivé riešenia na ukladanie energie.
(2) Metóda analýzy
a. Vysvetlite definíciu PACKu a pochopte jeho technické jadro.
Lítium-iónová batéria PACK, tiež známa ako batériový modul, je výrobný proces pre lítium-iónové batérie, čo znamená balenie, zapuzdrenie a montáž. Týka sa spájania viacerých sád lítium-iónových samostatných článkov do série a zvažovania problémov, ako je mechanická pevnosť systému, tepelný manažment, prispôsobenie BMS atď. Jeho dôležité technológie sa odrážajú v celkovom štrukturálnom návrhu, kontrole procesu zvárania a spracovania, úrovni ochrany , aktívny systém tepelného manažmentu a ďalšie aspekty. Napríklad spojenie dvoch batérií v sérii alebo paralelne do špecifického tvaru podľa požiadaviek zákazníka sa nazýva PACK. Interpretáciou definície PACK je možné objasniť, že jeho technické jadro spočíva v rozumnej kombinácii a balení viacerých jednotlivých batérií, aby vyhovovali rôznym potrebám aplikácie.
b. Analyzujte zloženie PACKu a pochopte úlohy každej časti.
Batériová súprava pozostáva hlavne z jednotlivých batériových modulov, elektrických systémov, systémov tepelného manažmentu, krytov a BMS. Jediný batériový modul je akumulačná a uvoľňovacia jednotka pre elektrickú energiu, ekvivalentná „srdcu“ ľudského tela; Elektrický systém je zodpovedný za prenos a distribúciu elektrickej energie pomocou vysokonapäťových zväzkov, ako sú "arteriálne krvné cievy" a nízkonapäťových zväzkov, ako sú "neurónové siete"; Systém riadenia teploty udržuje batériu v prevádzke vo vhodnom teplotnom rozsahu, ako je inštalácia „klimatizácie“ na batériu; Krabička a držiak zohrávajú úlohu pri podpore, odolnosti voči mechanickým nárazom, mechanickým vibráciám a ochrane životného prostredia, podobne ako „kosti“ ľudského tela; BMS je „mozog“ batérie, ktorý je zodpovedný za monitorovanie stavu batérie, riadenie procesu nabíjania a vybíjania a ochranu batérie pred poškodením, ako je prebíjanie, nadmerné vybíjanie a nadprúd. Analýzou zloženia PACKu môžeme hlbšie porozumieť úlohám každého komponentu a poskytnúť základ pre návrh a optimalizáciu PACKu pre akumulátory energie.
c. Preskúmajte vlastnosti PACK a objasnite technické požiadavky.
Lítiová batéria PACK vyžaduje, aby mala batéria vysoký stupeň konzistencie (kapacita, vnútorný odpor, napätie, krivka vybíjania, životnosť) s nižšou životnosťou ako pri jednej batérii. Mal by sa používať v obmedzených podmienkach, po formovaní chránený a monitorovaný z hľadiska rovnováhy nabíjania, teploty, napätia a nadprúdu. Musí spĺňať požiadavky na napätie a kapacitu konštrukcie. Napríklad v praktických aplikáciách je potrebná prísna kontrola a optimalizácia pri výbere batériových článkov, montážnych procesoch, návrhu BMS a ďalších aspektoch, aby sa splnili tieto charakteristiky a technické požiadavky. Skúmaním charakteristík PACK možno objasniť technické požiadavky v procese návrhu, aby sa zabezpečil výkon a kvalita akumulátora PACK na ukladanie energie.
d. Zaviesť metódu PACK vrátane sériového paralelného zloženia a výberu procesov.
Modul batérie sa skladá z jednotlivých článkov zapojených do série. Paralelné pripojenie zvyšuje kapacitu bez zmeny napätia, zatiaľ čo sériové pripojenie zdvojnásobuje napätie bez zmeny kapacity. Pri výbere batériových článkov je potrebné mať konzistentné typy a modely, pričom rozdiely v kapacite, vnútornom odpore a hodnotách napätia nepresahujú 2 %. Medzi hlavné procesy PACK patrí laserové zváranie, ultrazvukové zváranie, pulzné zváranie a kontakt s elastickými plechmi. Ak vezmeme do úvahy výnos výroby, efektivitu a vnútorný odpor spojovacích bodov, laserové zváranie je v súčasnosti preferovanou voľbou mnohých výrobcov batérií. Napríklad, ak je sériovo zapojených 15 článkov s napätím 3,2 V, bude to 48 V, čo sa nazýva sériové zosilnenie; Akumulátorový článok s kapacitou 50Ah pri paralelnom zapojení má 100Ah, čomu sa hovorí paralelné rozšírenie. Zavedením metódy PACK je možné poskytnúť špecifické technické riešenia a procesné voľby pre návrh energetického akumulátora PACK.
e. Pochopte technické parametre PACK a osvojte si ukazovatele výkonnosti produktu.
Kombinovaná metóda: 1P24S predstavuje 24 sérií a 1 paralelnú, s napätím zdvojnásobeným po sériovom pripojení. Menovité napätie je 3,2 * 24=76,8V. Menovitá kapacita sa vzťahuje na kapacitu batérie, ktorá môže pracovať nepretržite po dlhú dobu za menovitých pracovných podmienok, meraná v ampérhodinách (Ah). Je to súčin vybíjacieho prúdu v ampérhodinách (A) a doby vybíjania v hodinách (h). Napríklad 280Ah predstavuje vybíjanie pri maximálnej rýchlosti 0,5C počas 2 hodín. Menovitá energia=nominálna kapacita (Ah) * menovité napätie (V). Účinnosť nabíjania a vybíjania sa vzťahuje na účinnosť premeny energie počas procesu nabíjania a vybíjania súpravy batérií na ukladanie energie, zvyčajne vyjadrenú v percentách. Životnosť cyklu sa vzťahuje na počet, koľkokrát si môže súprava akumulátorov energie udržať určitý výkon počas cyklov nabíjania a vybíjania. Medzi bezpečnostné opatrenia patrí ochrana proti prebitiu, nadmernému vybitiu, nadprúdu, skratu, ako aj systémy tepelného manažmentu. Pochopením technických parametrov PACKu je možné pochopiť výkonnostné ukazovatele produktu a poskytnúť referenciu pre výber a použitie energetického akumulátora PACK.