Hvernig á að hanna litíum rafhlöðupakka (skref-fyrir-skref leiðbeiningar)

A litíum rafhlöðu pakkier miklu meira en bara frumur tengdar saman. Það er fullkomið orkukerfi sem sameinar rafefnafræði, vélaverkfræði, hitastýringu, rafmagnsarkitektúr og öryggisstjórnun. Skilningur á því hvernig litíum rafhlaða pakki er hannaður mun veita þér betri skilning á stöðlum sem gilda um framleiðslu rafhlöðupakka. Þessi leiðarvísir fer í gegnum raunverulegt ferli sem við fylgjumst með þegar viðskiptavinur færir okkur nýtt verkefni.

Skref 1: Skilgreindu umsóknarkröfur og takmarkanir

Sérhver farsæl rafhlaða pakki byrjar áskýrar kröfur. Slepptu þessu skrefi og þú munt borga fyrir það síðar í endurhönnun eða bilun á sviði.

Þú þarft að læsa fjórum meginsviðum:

• Afkastaþarfir: spenna, getu, samfelldur og hámarksstraumur,orkuþéttleikamarkmið
• Rekstrarumhverfi: hitastig, titringsstig, raki,IP einkunn
• Áætlaður líftími:lotutöluá sérstakridýpt losunar
• Reglugerðarkröfur: hvaða vottanir lokaafurðin þarf að standast

Til dæmis gæti rafmagnsverkfæri krafist 10-15C sprenginga í stuttan tíma, á meðan orkugeymslukerfi heima setur 3000+ lotur í forgang við 80% DOD og lágan kostnað. Rafmótorhjól þarf sterka titringsþol og vatnsheld sem kyrrstæð UPS þarf ekki.

Við byggjum alltaf arekjanleikafylkihjá GEB. Það tengir allar kröfur við sérstaka hönnunarákvörðun og prófunaraðferð. Þetta skjal verður afar gagnlegt þegar vottunaraðilar byrja að spyrja spurninga.

Að ná kröfunum rétt í upphafi sparar mestan tíma og peninga.

Skref 2: Veldu Optimal Cell Chemistry and Format

Þegar kröfur eru skýrar,frumuvalræður nánast öllu sem á eftir kemur.

Hér er hagnýti samanburðurinn sem við notum daglega:

Eftir að þú hefur valið efnafræði skaltu ákveða formþáttinn:

• Sívalar frumur(18650, 21700, 4680) bjóða upp á þroskaða framleiðslu, góða samkvæmni og sterka vélrænni uppbyggingu, en minni pökkunarþéttleika.
• Prismatískar frumurgefa betri plássnýtingu og einfaldari samsetningu eininga, þó þeir geti bólgnað og þurfi sterkari hlífar.
• Poka frumurskila hæstuorkuþéttleikiog lægsta þyngd, en þeir krefjast mest varkár utanaðkomandi stuðning og bólgustjórnun.

Við notum aðeinsA bekkjarfrumurfrá rótgrónum framleiðendum. Samræmi í getu og innri mótspyrna skiptir meira máli en flestir gera sér grein fyrir. Jafnvel lítill munur skapar ójafnvægi sem styttir líftíma pakkningarinnar og skapar öryggisáhættu.

Frumuvalsnýst ekki um að velja "besta" klefann. Það snýst um að velja rétta klefann fyrir tiltekna vinnuferil þinn og kostnaðarmarkmið.

Skref 3: Rafhlöðupakka rafmagnshönnun

Þegar frumur eru valdar þarftu að breyta þeim í nothæfan spennu- og getuvettvang.

Raðtengingeykur spennu:

V_total=V_cell × fjöldi raðfruma

Samhliða tengingeykur getu og straummeðferð:

Ah_total=Ah_cell × fjöldi samhliða strengja

Algengur 48V orkugeymslupakki notar oft 13S eða 16S stillingar eftir spennuglugga invertersins. Stór-forrit gætu þurft 4P eða 6P til að halda straumi á hverja frumu innan öruggra marka.

Tengingaraðferð skiptir máli fyrir áreiðanleika. Við forðumst að lóða frumur beint - hitinn getur skemmt innri mannvirki og aukið innri viðnám með tímanum.Nikkel ræmur punktsuðueða leysisuðu á flipum gefur mun betri-langtíma niðurstöður. Fyrir miklar-straumsleiðir förum við íkoparstöngmeð mörgum tengipunktum til að forðast heita reiti.

Rétt einangrun milli há-- og lágspennulína- dregur úr rafsegultruflunum og kemur í veg fyrir skriðvandamál.

Rafmagnsarkitektúrinn verður að skila nauðsynlegu afli á meðan snertiviðnámið er lágt og straumskiptingu í jafnvægi.

Skref 4: Samþættu rafhlöðustjórnunarkerfið (BMS)

BMS er heilinn og verndari hópsins.

Það verður að fylgjast með frumuspennu, hitastigi og straumi í rauntíma. Það reiknar út SOC og SOH, framkvæmir jafnvægi og virkjar vörn þegar farið er yfir mörk.

Helstu ákvarðanir eru ma:

• Óvirkt jafnvægi(ódýrara) á mótivirkt jafnvægi(skilvirkari fyrir stórar pakkningar)
• Samskiptareglur - CAN bus fyrir bíla, RS485 eða Bluetooth fyrir kyrrstæð kerfi
• Núverandi einkunn og fjöldi raðfruma stutt

Í okkar reynslu kemur gott BMS í veg fyrir 80% hugsanlegra vandamála á vettvangi. Veldu einn með óþarfa verndarrásum og hröðum- skammhlaupssvörun. Fyrir há-spennukerfi,einangrunareftirliter ómissandi.

Líttu aldrei á BMS sem eftiráhugsun. Það verður að vera hannað frá upphafi.

Skref 5: Hannaðu hitastjórnunarkerfið

Hitastýring ákveður oft hvort pakkning endist í 5 ár eða 15 ár.

Lithium frumur standa sig best á milli 25 gráður og 40 gráður. Munur sem er meiri en 5 gráður á milli frumna flýtir fyrir öldrun. Við hraðhleðslu eða mikla afhleðslu getur varmamyndun náð nokkrum vöttum á hverja frumu.

Algengar aðferðir:

• Loftkæling:einfalt og ódýrt, en takmarkað afköst
• Vökvakæling:framúrskarandi hitaflutningur, mikið notaður í rafbílum
• Fasabreytingarefni (PCM):aðgerðalaus og góð til að jafna út hitastig
• Hybrid kerfi:sameina aðferðir við erfiðar aðstæður

Í köldu loftslagi bætum við við PTC hitara eða hitunarfilmum til að koma frumum upp í rekstrarhita fyrir hleðslu.

Við keyrum hitauppgerð snemma í verkefninu. Það hjálpar okkur að ákveða hvort óvirk kæling sé nóg eða virkfljótandi kælinguer nauðsynlegt. Góð varmahönnun kemur í veg fyrir hitauppstreymi og heldur frammistöðu stöðugri yfir árstíðir.

Skref 6: Vélræn og burðarvirk hönnun

Nú þarf pakkinn að lifa af raunverulegum-heimsaðstæðum.

Ákveðið snemma hvort nota eigi amát hönnuneða amúrsteinn-stílpakki. Auðveldara er að framleiða, prófa og gera við mát hönnun. Múrsteinspakkar geta náð hærraorkuþéttleikien gera viðhald erfitt.

Frumufesting er mikilvæg. Við notum plastfrumuhaldara til að staðsetja og bila, ásamt heitu -bræðslulími eða hlutlausu sílikoni til að draga í sig titring án þess að hindra hitaleiðni.

Efni í girðingum eru venjulega niður í áli vegna styrkleika-til-þyngdarhlutfalls eða stáls fyrir lægri kostnað í kyrrstæðum notkun.IP67 þétting, þrýstilokunarloftar og þrýstisvæði eru staðalbúnaður í bílapakkningum-.

Vélrænni hönnunin verður að vernda frumur fyrir titringi, höggum og vatni á meðan hún gerir kleift að nota þegar þörf krefur.

Skref 7: Frumgerð, prófun og staðfesting

Engin hönnun er lokið fyrr en hún hefur verið prófuð.

Við smíðum þrjú frumgerð stig:

• EVT:grunnvirkniathugun
• DVT:fullur árangur og umhverfisprófanir
• PVT:framleiðslu-tilgangseiningar úr lokaverkfærum

Lykilprófin fela í sér afkastagetu og skilvirkni við mismunandi C-hraða, hitamyndatöku undir álagi til að finna heita reiti,líftímaprófun, titringur og högg, og öryggismisnotkunarpróf (ofhleðsla, skammhlaup, nögl í gegn).

Við teljum að pakki hafi náðenda lífsinsþegar afkastageta fer niður í 80% af upphafsgildi við skilgreind skilyrði.

Ítarleg löggilding grípur vandamál áður en þau ná til viðskiptavina.

Skref 8: Vottun og framleiðslu gangsetning

Að lokum verður pakkinn að standast vottun fyrir markmarkaði sína.

Algengar kröfur eru maUN38.3fyrir sendingu,UL 2580eðaIEC 62619fyrir öryggi og svæðisbundna staðla eins og GB 38031 í Kína eða UN ECE R100 í Evrópu.

Á framleiðsluhliðinni innleiðum við frumuflokkun, sjálfvirka suðu þar sem hægt er og -lokaprófun á-línu. Rekjanleiki frá komandi frumum til fullunnar pakkninga er skylda fyrir bíla- og há-áreiðanleikaforrit.

Niðurstaða

Hönnun alitíum rafhlöðu pakkikrefst jafnvægisafköst, öryggi, kostnaður og framleiðni. Röðin skiptir máli:skýrar kröfurfyrst, síðanfrumuval, rafmagnsarkitektúr, hitauppstreymi og vélrænni kerfi, fylgt eftir með strangri löggildingu.

Hjá GEB höfum við betrumbætt þetta ferli í mörg ár og hundruð verkefna. Hvort sem þú þarft lítinn sérsniðinn pakka fyrir frumgerð eða þúsundir eininga fyrir raðframleiðslu, þá eru grundvallaratriðin þau sömu.

Ef þú ert að vinna að litíum rafhlöðuverkefni og vilt fá reyndan stuðning frá skilgreiningu á kröfum til fjöldaframleiðslu, ekki hika við að hafa samband við verkfræðingateymi okkar. Við erum ánægð að fara yfir forskriftir þínar og deila því sem hefur virkað vel í svipuðum forritum.