Keskustelu akun kokonaissuunnitteluprojektista

一、Moduulin yleiset suunnitteluominaisuudet

Akkumoduuli voidaan ymmärtää välituotteena akkukennon ja akkupaketin välillä, joka muodostuu sarjassa ja rinnakkain litiumioniakkukennon sekä yksittäisen akun jännitteen ja lämpötilan valvonta- ja hallintalaitteen yhdistelmästä. Sen rakenteen on tuettava, kiinnitettävä ja suojattava kennoa, ja suunnitteluvaatimusten on täytettävä mekaanisen lujuuden, sähköisen suorituskyvyn, lämmönpoistokyvyn ja viankäsittelykyvyn vaatimukset.Pystyykö se kiinnittämään kennon asennon täysin ja suojaamaan sitä suorituskykyä heikentäviltä muodonmuutoksilta, kuinka täyttää virrankulutussuorituskyvyn vaatimukset, kuinka täyttää kennon lämpötilan säätö, sammuttaako se, kun havaitaan vakavia poikkeavuuksia, onko välttää lämmön karkaamista etenemistä jne., ovat kriteerit arvioitaessa akkumoduulin ansioita.
 

Kuva 1: Neliönmuotoinen kovakuorinen akkupaketti

 

Kuva 2: Neliönmuotoinen pehmeä akkupaketti

Kuva 3: Sylinterimäinen akkupaketti

二、Sähköiset suorituskykyvaatimukset

● Soluryhmän yhdenmukaisuusvaatimukset:

Tuotantoprosessin rajoitusten vuoksi on mahdotonta saavuttaa jokaisen solun parametrien täydellistä yhdenmukaisuutta. Sarjakäytössä kenno, jolla on suuri sisäinen vastus, puretaan ensin ja ensin täyteen ladataan, pitkäaikaisessa käytössä kunkin sarjan kennon kapasiteetin ja jännitteen ero tulee yhä selvemmäksi. On kahdeksan johdonmukaisuusvaatimusta, jotka on otettava huomioon valittaessa soluja moduuleille.
1. Tasainen kapasiteetti
2. Tasainen jännite
3. Jatkuva vakiovirtasuhde
4. Tasainen teho
5. Yhdenmukainen sisäinen vastus
6. Tasainen itsepurkausnopeus
7. Yhdenmukainen tuotantoerä
8. Yhdenmukainen tyhjennysalusta

● Pienjännitesuunnitteluvaatimukset:

Moduuli koostuu tietystä määrästä sarjassa ja rinnakkain akkukennoja, mukaan lukien kaksi osaa pien- ja korkeajännitelinjoja. Pienjännitelinjan tehtävänä on kerätä yksittäiskennon jännite- ja lämpötilasignaali ja se on varustettu vastaavalla tasapainotuspiirillä. Jotkut valmistajat suunnittelevat piirilevyn sulakkeineen suojaamaan yksittäistä akkua yksitellen, ja käytetään myös piirilevyn ja sulakkeen suojauksen yhdistelmää, kun tietty vikapiste, sulake toimii, vikaakku irrotetaan, muut akut toimivat normaalisti ja turvallisuus on korkea.

Kuva 4: Neliönmuotoisen kovakuorisen moduulin rakennekaavio

● Suurjännitesuunnitteluvaatimukset:

Kun kennojen lukumäärä saavuttaa tietyn tason ja ylittää turvallisen 60 V jännitteen, muodostuu suurjännitepiiri. Korkeajänniteliitännän on täytettävä kaksi vaatimusta: Ensinnäkin johtimien jakautumisen ja kosketusvastuksen tulee olla tasainen kennon välillä, muuten yksittäisen kennon jännitteen tunnistus häiriintyy. Toiseksi, vastuksen tulee olla tarpeeksi pieni, jotta vältetään sähköenergian hukkaaminen siirtotiellä. Korkea- ja matalajännitelinjojen välinen sähköeristys tulee myös harkita korkeajänniteturvallisuuden varmistamiseksi.

三、Mekaanisten rakenteiden suunnitteluvaatimukset

Moduulin mekaanisen rakenteen on täytettävä kansalliset standardin suunnitteluvaatimukset, tärinänvaimennus, väsymys. Akun ytimen hitsauksen välillä ei ole virtuaalista hitsausta, ja ylihitsauksen tapauksessa akun tiivistys on hyvä. On selvää, että moduulien ja akkupakettien koostumustehokkuus teollisuudessa on seuraava

	Ryhmän tehokkuus	Akun tehokkuus
Sylinterimäinen kenno	87 %	65 %
Neliönmuotoinen solu	89 %	68 %
Pehmeä solu	85 %	65 %

Eri akkuryhmien ja akkupakettien tehokkuustilastot
Tilankäytön parantaminen on tärkeä tapa optimoida moduuli, teho akku PACK yritykset voivat parantaa moduulin ja lämmönhallintajärjestelmän suunnittelua, vähentää solujen etäisyyttä, jotta voidaan parantaa akkukotelon sisällä olevan tilan käyttöä. Toinen ratkaisu on käyttää uusia materiaaleja. Esimerkiksi tehoakkujärjestelmän väylä (rinnakkaispiirin väylä, joka on yleensä valmistettu kuparilevystä) korvataan kuparilla alumiinilla ja moduulien kiinnikkeet korvataan ohutlevyillä, joissa on lujaa terästä ja alumiinia, jotka voi myös vähentää akun painoa.

四、 Moduulin lämpösuunnittelu

Tällä hetkellä tehoakkujärjestelmien lämmönhallinta voidaan jakaa pääasiassa neljään kategoriaan, luonnollinen jäähdytys, ilmajäähdytys, nestejäähdytys ja suora jäähdytys. Niiden joukossa luonnollinen jäähdytys on passiivinen lämmönhallintamenetelmä, kun taas ilmajäähdytys, nestejäähdytys ja suora jäähdytys ovat aktiivisia, ja tärkein ero näiden kolmen välillä on ero lämmönsiirtoväliaineessa.

● Luonnollinen jäähdytys

Luonnollinen jäähdytys ei ole lisälaitetta lämmönsiirtoon.

● Ilmajäähdytys

Ilmajäähdytys käyttää ilmaa lämmönsiirtoaineena. Passiivinen ilmajäähdytys jaettuna passiiviseen ilmajäähdytykseen ja aktiiviseen ilmajäähdytykseen tarkoittaa ulkoisen ilmalämmönsiirtojäähdytyksen suoraa käyttöä. Aktiivisen ilmajäähdytyksen voidaan katsoa lämmittävän tai jäähdyttävän ulkoilman akun haihduttamiseksi tai lämmittämiseksi.

● Nestejäähdytys

Nestejäähdytys käyttää lämmönsiirtoaineena pakkasnestettä (kuten etyleeniglykolia). Kaavassa on yleensä monia erilaisia ​​lämmönvaihtopiirejä, kuten VOLT patteripiirillä, ilmastointipiiri, PTC-piiri, akun hallintajärjestelmä lämmönhallintastrategian mukaisesti vasteen säätöä ja kytkentää varten. TESLA Model S:ssä on piiri sarjassa moottorin jäähdytyksen kanssa. Kun akkua on lämmitettävä alhaisessa lämpötilassa, moottorin jäähdytyspiiri on sarjassa akun jäähdytyspiirin kanssa ja moottori voi lämmittää akkua. Kun tehoakku on korkeassa lämpötilassa, moottorin jäähdytyspiiriä ja akun jäähdytyspiiriä säädetään rinnakkain, ja molemmat jäähdytysjärjestelmät haihduttavat lämpöä itsenäisesti.

● Suorajäähdytys

Suora jäähdytys käyttämällä kylmäainetta (faasinmuutosmateriaalia) lämmönsiirtoaineena, kylmäaine voi imeä paljon lämpöä nestefaasin muutoksessa, verrattuna kylmäaineeseen lämmönsiirtotehokkuutta voidaan lisätä yli kolme kertaa, ottaa nopeammin pois lämpö akkujärjestelmän sisällä. BMW i3:ssa käytettiin suorajäähdytystä.
Akkujärjestelmän lämmönhallintaratkaisuissa tulee huomioida jäähdytystehokkuuden lisäksi akun kaikkien lämpötilojen tasaisuus. PACKissa on satoja tai tuhansia kennoja, eikä lämpötila-anturi pysty havaitsemaan jokaista kennoa. Esimerkiksi Tesla Model S:n moduulissa on satoja akkuja, ja vain kaksi lämpötilan tunnistuspistettä on järjestetty. Siksi akun on oltava mahdollisimman yhtenäinen lämmönhallintasuunnittelun avulla. Ja parempi lämpötilan tasaisuus on tasaisen akun tehon, käyttöiän, SOC:n ja muiden suorituskykyparametrien lähtökohta.

Tällä hetkellä markkinoiden yleinen jäähdytysmenetelmä on muuttunut nestejäähdytyksen ja faasinmuutosmateriaalijäähdytyksen yhdistelmäksi. Vaiheenvaihtomateriaalijäähdytystä voidaan käyttää nestejäähdytyksen yhteydessä tai yksinään vähemmän ankarissa ympäristöolosuhteissa. Lisäksi on olemassa prosessi, jota käytetään yhä laajemmin Kiinassa, ja lämmönjohtavuuden liimaprosessi levitetään akkumoduulin pohjalle. Lämpöliiman lämmönjohtavuus on paljon korkeampi kuin ilman. Akkukennon lähettämä lämpö siirretään lämpöä johtavan liiman avulla moduulikoteloon, ja sitten se haihtuu edelleen ympäristöön.

Yhteenveto:

Tulevaisuudessa suuret Oem- ja akkutehtaat kilpailevat rajusti moduulien suunnittelussa ja tuotannossa suorituskyvyn parantamisen ja kustannusten vähentämisen ympärillä. Suorituskyvyn on täytettävä mekaanisen lujuuden, sähköisen suorituskyvyn, lämmönpoistokyvyn ja kolmen muun näkökohdan vaatimukset tuotteen keskeisen kilpailukyvyn parantamiseksi. Kustannusten kannalta älykkäiden kennojen standardoinnista tehdään syvällistä tutkimusta, joka luo pohjan tuotantokapasiteetin edelleen laajentamiselle, ja ajoneuvojen joustavuutta voidaan saavuttaa yhdistämällä erilaisia ​​standardoituja kennoja ja viime kädessä merkittävää vähennystä. tuotantokustannuksissa.