Liitiumaku kujundamine (samm{0}}sammuline-juhend)

A liitiumaku komplekton palju enamat kui lihtsalt omavahel ühendatud rakud. See on terviklik energiasüsteem, mis ühendab endas elektrokeemia, masinaehituse, soojusjuhtimise, elektriarhitektuuri ja ohutusjuhtimise. Liitiumaku konstruktsiooni mõistmine annab teile parema ülevaate akude tootmist reguleerivatest standarditest. See juhend tutvustab tegelikku protsessi, mida järgime, kui klient toob meile uue projekti.

1. samm: määrake rakenduse nõuded ja piirangud

Iga edukas aku algab sellestselged nõuded. Jätke see samm vahele ja maksate selle eest hiljem ümberkujundamise või töötõrgete korral.

Peate lukustama neli peamist ala:

• Jõudlusvajadused: pinge, võimsus, pidev ja tippvool,energiatiheduse eesmärgid
• Töökeskkond: temperatuurivahemik, vibratsioonitase, niiskus,IP reiting
• Eeldatav eluiga:tsüklite arvkonkreetseltühjenemise sügavus
• Regulatiivsed nõuded: millised sertifikaadid peab lõpptoode läbima

Näiteks võib elektritööriist vajada lühikest aega 10–15 °C säritust, samas kui kodune energiasalvestussüsteem eelistab 3000+ tsüklit 80% DOD ja madalate kuludega. Elektrimootorratas vajab tugevat vibratsioonikindlust ja veekindlust, mida statsionaarne UPS ei vaja.

Ehitame alati ajälgitavusmaatriksGEB-is. See seob iga nõude konkreetse disainiotsuse ja katsemeetodiga. See dokument muutub äärmiselt kasulikuks, kui sertifitseerimisasutused hakkavad küsimusi esitama.

Nõuete alguses õige mõistmine säästab kõige rohkem aega ja raha.

2. samm: valige Optimaalne rakukeemia ja -vorming

Kui nõuded on selged,rakkude valikotsustab peaaegu kõik järgneva.

Siin on praktiline võrdlus, mida me igapäevaselt kasutame:

Pärast keemia valimist otsustage vormitegur:

• Silindrilised rakud(18650, 21700, 4680) pakuvad küpset toodangut, head konsistentsi ja tugevat mehaanilist struktuuri, kuid väiksemat pakkimistihedust.
• Prismaatilised rakudvõimaldavad paremat ruumikasutust ja lihtsamat moodulite kokkupanekut, kuigi need võivad paisuda ja vajavad tugevamat korpust.
• Koti rakudpakkuda kõrgeimatenergiatihedusja madalaima kaaluga, kuid need nõuavad kõige hoolikamat välist tuge ja tursete juhtimist.

Kasutame ainultA-klassi rakudväljakujunenud tootjatelt. Suutlikkuse järjepidevus ja sisemine vastupanu on olulisemad, kui enamik inimesi mõistab. Isegi väikesed erinevused tekitavad tasakaalustamatust, mis lühendab pakendi eluiga ja tekitab ohutusriske.

Lahtri valikei ole "parima" lahtri valimine. See on teie konkreetse töötsükli ja kulueesmärgi jaoks õige elemendi valimine.

3. samm: aku elektriline disain

Kui elemendid on valitud, peate need muutma kasutatavaks pinge- ja võimsusplatvormiks.

Seeriaühendussuurendab pinget:

V_kokku=V_lahter × seeria lahtrite arv

Paralleelühendussuurendab võimsust ja voolu juhtimist:

Ah_total=Ah_cell × paralleelsete stringide arv

Tavaline 48 V energiasalvestuspakett kasutab sageli 13S või 16S konfiguratsiooni, olenevalt inverteri pingeaknast. Suure võimsusega-rakendused võivad vajada 4P või 6P, et hoida voolu elemendi kohta ohututes piirides.

Ühendusmeetod on töökindluse jaoks oluline. Väldime elementide otsejootmist - kuumus võib kahjustada sisemisi struktuure ja aja jooksul tõsta sisemist takistust.Nikkelriba punktkeevitusvõi klappide laserkeevitus annab palju paremaid pikaajalisi{0}}tulemusi. Kõrge vooluga-suundade puhul liigume edasivasest siinidmitme ühenduspunktiga, et vältida levialasid.

Kõrge-{0}}- ja madalpingeliinide vaheline õige isolatsioon{1}} vähendab elektromagnetilisi häireid ja hoiab ära hiilimisprobleemid.

Elektriline arhitektuur peab tagama vajaliku võimsuse, hoides samal ajal kontakttakistuse madala ja voolu jagamise tasakaalus.

4. samm: integreerige akuhaldussüsteem (BMS)

BMS on karja aju ja eestkostja.

See peab jälgima rakkude pinget, temperatuure ja voolu reaalajas. See arvutab SOC ja SOH, teostab tasakaalustamist ja aktiveerib kaitse, kui piire ületatakse.

Peamised otsused hõlmavad järgmist:

• Passiivne tasakaalustamine(odavam) versusaktiivne tasakaalustamine(suurte pakendite puhul tõhusam)
• Sideprotokoll - CAN-siin autotööstusele, RS485 või Bluetooth statsionaarsete süsteemide jaoks
• Praegune reiting ja toetatud seeriarakkude arv

Meie kogemuse kohaselt hoiab hea BMS ära 80% võimalikest põlluprobleemidest. Valige üks, millel on üleliigsed kaitseahelad ja kiire lühis{2}}reageerimine. Kõrgepingesüsteemide- puhulisolatsiooni jälgimineon hädavajalik.

Ärge kunagi käsitlege BMS-i kui järelmõtet. See tuleb algusest peale sisse kujundada.

5. samm: projekteerige soojusjuhtimissüsteem

Temperatuurikontroll otsustab sageli, kas pakk kestab 5 aastat või 15 aastat.

Liitiumelemendid toimivad kõige paremini vahemikus 25–40 kraadi. Suuremad kui 5-kraadised erinevused rakkude vahel kiirendavad vananemist. Kiirlaadimise või suure tühjenemise ajal võib soojuse teke ulatuda mitme vatini elemendi kohta.

Levinud lähenemisviisid:

• Õhkjahutus:lihtne ja odav, kuid piiratud võimsusega
• Vedeljahutus:suurepärane soojusülekanne, kasutatakse laialdaselt elektrisõidukites
• Faasimuutmise materjalid (PCM):passiivne ja hea temperatuuri hüpete tasandamiseks
• Hübriidsüsteemid:kombineerida meetodeid ekstreemsete tingimuste jaoks

Külmas kliimas lisame PTC-küttekehasid või küttekilesid, et viia elemendid enne laadimist töötemperatuurini.

Teostame soojussimulatsiooni projekti alguses. See aitab meil otsustada, kas passiivsest jahutusest piisab või kas see on aktiivnevedelikjahutuson vajalik. Hea soojusdisain hoiab ära termilise jooksmise ja hoiab jõudluse ühtlasena läbi aastaaegade.

6. samm: mehaaniline ja konstruktsiooniline projekteerimine

Nüüd peab pakk reaalsetes{0}}oludes üle elama.

Otsustage varakult, kas kasutada amodulaarne disainvõi atelliskivi-stiilipakett. Moodulkonstruktsioone on lihtsam valmistada, katsetada ja parandada. Telliskivipakid võivad saavutada kõrgematenergiatiheduskuid teeb hoolduse keeruliseks.

Rakkude fikseerimine on kriitiline. Kasutame positsioneerimiseks ja eraldamiseks plastikust rakuhoidjaid, mis on kombineeritud hoolikalt peale kantud kuum-sulaliimi või neutraalse silikooniga, et neelata vibratsiooni ilma soojuse hajumist takistamata.

Korpuse materjalid taanduvad tugevuse{0}}ja-kaalu suhte tõttu tavaliselt alumiiniumile või statsionaarsetes rakendustes madalama hinnaga terasele.IP67 tihendus, rõhuvabastusavad ja muljumisalad on autode -klassi pakendite standardvarustuses.

Mehaaniline konstruktsioon peab kaitsma rakke vibratsiooni, löökide ja vee eest, võimaldades samal ajal vajadusel kasutatavust.

7. samm: prototüüpimine, testimine ja valideerimine

Ükski disain pole valmis enne, kui seda pole testitud.

Ehitame kolm prototüübi etappi:

• EVT:põhifunktsiooni kontroll
• DVT:täielik jõudlus ja keskkonnatestid
• PVT:tootmisüksusi-lõplikust tööriistast

Peamised testid hõlmavad võimsust ja tõhusust erinevatel C{0}}määradel, soojuspildistamist koormuse all levialade leidmiseks,tsükli eluea testimine, vibratsiooni ja põrutuse ning ohutuse kuritarvitamise testid (ülelaadimine, lühis, küünte läbitungimine).

Arvame, et pakk on jõudnudelu lõppkui võimsus langeb määratletud tingimustel 80%-ni algväärtusest.

Põhjalik valideerimine tabab probleemid enne, kui need klientideni jõuavad.

8. samm: sertifitseerimine ja tootmise käivitamine

Lõpuks peab pakk läbima oma sihtturgude sertifikaadi.

Ühised nõuded hõlmavadÜRO38.3saatmiseks,UL 2580võiIEC 62619ohutuse tagamiseks ja piirkondlikele standarditele, nagu GB 38031 Hiinas või UN ECE R100 Euroopas.

Tootmise poolel rakendame rakkude sorteerimist, võimaluse korral automatiseeritud keevitamist ja -lõpu-testimist. Autotööstuse ja suure töökindlusega{3}}rakenduste puhul on jälgitavus sissetulevatest rakkudest valmispakkideni kohustuslik.

Järeldus

Projekteerimine aliitiumaku komplektnõuab tasakaalustamistjõudlus, ohutus, hind ja valmistatavus. Järjekord on oluline:selged nõudedkõigepealt, siisrakkude valik, elektriarhitektuur, soojus- ja mehaanilised süsteemid, millele järgneb range valideerimine.

Oleme GEB-s seda protsessi viimistlenud paljude aastate ja sadade projektide jooksul. Ükskõik, kas vajate prototüübi jaoks väikest kohandatud pakki või seeriatootmiseks tuhandeid ühikuid, jäävad põhialused samaks.

Kui töötate liitiumaku projekti kallal ja soovite kogenud tuge alates nõuete määratlemisest kuni masstootmiseni, võtke julgelt ühendust meie insenerimeeskonnaga. Meil on hea meel teie spetsifikatsioonid üle vaadata ja jagada seda, mis on sarnastes rakendustes hästi toiminud.