Тъй като новите енергийни превозни средства стават все по -популярни, захранващите батерии са като „сърцето“ на превозните средства. Изпълнението и безопасността им са пряко свързани с шофьорския опит и безопасността на пътуванията. От микроскопичните клетъчни материали на батерията обаче до дизайна на макроскопичните батерии, какви неизвестни технически тайни са скрити зад тази сложна система? Нека демонтираме точната структура на захранващата батерия и да разкрием основната логика на нейното ефективно съхранение на енергия и безопасна работа.
Стабилната работа на захранващите батерии е неразделна от прецизни мрежи за връзка и мониторинг. Серията и паралелната връзка между клетките и модулите изискват ефективни електрически връзки. Мониторингът в реално време на състоянието на клетката от системата BMS разчита на точно предаване на сигнала, докато изходът на мощността на автомобила разчита на конектори с високо напрежение, за да завърши предаването на мощността. Независимо дали става въпрос за предаване на сигнал с ниско напрежение или предаване на ток с високо напрежение, всяка точка на свързване и всяка връзка за наблюдение влияе директно върху производителността и безопасността на батерията. Поради тази причина надеждността на връзката на клетките и модулите, стабилността на интерфейсите с високо и ниско напрежение и точността на мониторинга на тока и температурата се превърнаха в основните съображения за проектирането и производството на системи за захранване на батерията. Оформлението и координацията на тези прецизни компоненти на цялото превозно средство са ключовите фактори, които определят ефективността на мощността на новите енергийни превозни средства.
Батерия
Като основен енергиен блок на захранващата батерия, клетъчната батерия се състои главно от положителен електрод, отрицателен електрод, диафрагма и електролит. Неговият принцип на работа е по същество да реализира процеса на зареждане и изхвърляне чрез миграция на литиеви йони между положителни и отрицателни електроди: при зареждане литиевите йони се отделят от положителния електрод и вградени в отрицателния електрод; При изхвърляне литиевите йони се отделят от отрицателния електрод и се връщат в положителния електрод и т.н., завършвайки взаимното преобразуване на електрическата енергия и химическата енергия.
(Схематична схема на принципа на работа на литиево-йонните батерии)
Модул
Модулът на батерията е ключовата връзка за преход за литиево-йонни батерии, които да се придвижат към приложението на превозното средство. Той интегрира батерии последователно и паралелно и е оборудван с едно устройство за наблюдение и управление на батерията, като се превръща в основен междинен продукт, свързващ батерии и батерии (пакети). Вътрешната му структура е сложна и сложна: модулът за управление на модула (т.е. дънната платка на BMS) е отговорен за мониторинга на състоянието на състоянието на единичните батерии; Мономерът на батерията, като основен корпус за съхранение на енергия, осъществява предаване на мощност чрез проводими съединители; Пластмасовата рамка осигурява структурна поддръжка и изолация защита на модула, а студената плоча и охлаждащата тръба представляват основата на термичното управление, за да се гарантира стабилността на работната температура на батерията; Плаките за налягане и крепежните елементи в двата края здраво интегрират компонентите. Този дизайн не само дава възможност на BMS ефективно да управлява клетките на батерията и значително да подобри безопасността на системата на батерията, но и опростява последващия процес на поддръжка и ремонт чрез модулна структура.
Батерия
Като енергиен център на новите енергийни превозни средства, батерията обикновено се състои от батерии модули, термични системи за управление, системи за управление на батерии (BMS), електрически системи и структурни части. Сред тях модулът на батерията интегрира клетките на батерията последователно и успоредно в стандартизиран енергиен блок. Системата за термично управление контролира температурната разлика на клетките на батерията в рамките на 5 градуса чрез течно охлаждане или охлаждане на въздуха, за да се предотврати термично избягване. BMS използва комбинация от софтуер и хардуер, за да наблюдава напрежението на батерията, температурата и други параметри в реално време и да координира стратегията за зареждане и изхвърляне. Електрическата система конструира пътя на предаване на електрическата енергия и сигналите през високо и ниско напрежение проводници, а структурните части използват алуминиеви сплави и други компоненти, за да осигурят механична поддръжка и IP67/IP68 защита за вътрешни компоненти. Тези компоненти постигат системни функции за съхранение на енергия, контрол на безопасността и мощност чрез прецизна координация.
Затихването на захранващите батерии е ключов фактор, влияещ върху експлоатационния живот и безопасността на новите енергийни превозни средства. Може да се анализира от две измерения: производителност и безопасност:
По отношение на затихването на производителността, след използването на електрически превозни средства за определен период от време, потребителите ясно ще почувстват, че обхватът на круиз е съкратен и ефективността на ускорението е намалена. Зад това явление същността е, че вътре в батерията са настъпили необратими промени: затихването на капацитета води до намаляване на способността на батерията да съхранява електрическа енергия, което пряко отслабва производителността на издръжливостта; Увеличаването на вътрешната съпротива увеличава загубата на енергия по време на процеса на зареждане и изхвърляне, придружено от повишено генериране на топлина, което допълнително влияе върху ефективността; Увеличаването на саморазпределянето води до ускоряване на загубата на мощност, когато превозното средство е неподвижно, а "бързата загуба на мощност" често се случва при ежедневна употреба.
Затихването на безопасността е тясно свързано със структурата на клетките на батерията. Настоящите основни клетки на батерията са разделени на цилиндрични клетки на батерията (като Tesla 4680), клетки на батерията с мек пакет (капсулирани с алуминиево-пластичен филм, тънък и гъвкав) и квадратни клетки на батерията (капсулирани с алуминиеви черупки, с високо използване на пространството). Различните структури представляват диференцирани рискове по време на процеса на стареене-Цилиндричните клетки на батерията имат силно уплътняване, но неравномерно разсейване на топлината, клетките на батерията с мека опаковка имат слабо устойчивост на пробиване и точките на заваряване на квадратните клетки на батерията могат да се провалят след дългосрочна употреба. Тези промени в характеристиките могат да причинят потенциални опасности за безопасността.
Система за управление на батерията (BMS)
BMS (система за управление на батерията) играе основна контролна роля в работата на захранващите батерии. Неговите функции могат да бъдат обобщени в три ключови измерения: първо, точно измерване на заряд (SOC) чрез мониторинг в реално време на останалата мощност на захранващата батерия, за да предостави на шофьорите информация за интуитивна пробег, така че да предупреждава и ръководят операциите по зареждане; Второ, мониторинг и управление на температурата на пълен работен ден, системата непрекъснато събира данни за температурата на работа на батерията, синхронно свързва компонентите за контрол на температурата като вентилатори, радиаторни мивки или течни охлаждащи устройства, за да гарантира, че клетките на батерията винаги са в оптималния работен диапазон на 25-40 степен; И накрая, интелигентното управление на балансирането, за производствените грешки на клетките на батерията по време на напускане на фабриката, разликите в условията на вентилация по време на употреба и непоследователното затихване на електрохимичната характеристика, откриването на еднократно напрежение в реално време и остатъчната мощност, чрез динамично регулиране на енергията, за да се предотврати презареждането, ефективно подобряване на последователността и живота на обслужването на батерията.
ACEY-BP 24-50 A120Aоборудване за тестване на BMSе специално проектиран да тества и валидира работата на системите за управление на батерията (BMS). Основната функция на BMS тестера е да симулира реални условия за работа на батерията, да провежда автоматизирано тестване на различни функции на BMS и да гарантира неговата надеждност, безопасност и стабилност.
Структурната иновация на силовите батерии е по същество изкуството на балансирането на материали, процеси и безопасност. Независимо дали става въпрос за нов потребител на енергийно превозно средство или практикуващ индустрия, разбирането на основната му архитектура може наистина да разбере техническия код на живота, безопасността и разходите за батерията.