Cara Merekabentuk Pek Bateri Litium (Langkah-demi-Panduan Langkah)

A pek bateri litiumjauh lebih daripada sekadar sel berwayar bersama. Ia adalah sistem tenaga lengkap yang menggabungkan elektrokimia, kejuruteraan mekanikal, kawalan haba, seni bina elektrik dan pengurusan keselamatan. Memahami cara pek bateri litium direka bentuk akan memberikan anda pemahaman yang lebih baik tentang piawaian yang mengawal pembuatan pek bateri. Panduan ini berjalan melalui proses sebenar yang kami ikuti apabila pelanggan membawakan projek baharu kepada kami.

Langkah 1: Tentukan Keperluan dan Kekangan Permohonan

Setiap pek bateri yang berjaya bermula dengankeperluan yang jelas. Langkau langkah ini dan anda akan membayarnya kemudian dalam reka bentuk semula atau kegagalan medan.

Anda perlu mengunci empat kawasan utama:

• Keperluan prestasi: voltan, kapasiti, arus berterusan dan puncak,sasaran ketumpatan tenaga
• Persekitaran operasi: julat suhu, tahap getaran, kelembapan,Penarafan IP
• Jangka hayat:kiraan kitaranpada tertentukedalaman pelepasan
• Keperluan kawal selia: pensijilan yang mana produk akhir mesti lulus

Sebagai contoh, alat kuasa mungkin memerlukan letupan 10-15C untuk tempoh yang singkat, manakala sistem storan tenaga rumah mengutamakan 3000+ kitaran pada 80% DOD dan kos rendah. Motosikal elektrik memerlukan rintangan getaran yang kuat dan kalis air yang tidak diperlukan oleh UPS pegun.

Kami sentiasa membina amatriks kebolehkesanandi GEB. Ia menghubungkan setiap keperluan kepada keputusan reka bentuk dan kaedah ujian tertentu. Dokumen ini menjadi sangat berguna apabila badan pensijilan mula bertanya soalan.

Mendapatkan keperluan dengan betul pada mulanya menjimatkan masa dan wang paling banyak.

Langkah 2: Pilih Kimia Sel Optimum dan Format

Setelah keperluan jelas,pemilihan selmemutuskan hampir semua yang berikut.

Berikut ialah perbandingan praktikal yang kami gunakan setiap hari:

Selepas memilih kimia, tentukan faktor bentuk:

• sel silinder(18650, 21700, 4680) menawarkan pengeluaran matang, konsistensi yang baik, dan struktur mekanikal yang kuat, tetapi kepadatan pembungkusan yang lebih rendah.
• sel prismatikmemberikan penggunaan ruang yang lebih baik dan pemasangan modul yang lebih ringkas, walaupun ia boleh membengkak dan memerlukan selongsong yang lebih kuat.
• Sel kantungmenyampaikan yang tertinggiketumpatan tenagadan berat paling rendah, tetapi mereka memerlukan sokongan luaran dan pengurusan bengkak yang paling berhati-hati.

Kami hanya menggunakansel gred Adaripada pengilang yang ditubuhkan. Ketekalan dalam kapasiti dan rintangan dalaman lebih penting daripada kebanyakan orang sedar. Walaupun perbezaan kecil mewujudkan ketidakseimbangan yang memendekkan hayat pek dan mewujudkan risiko keselamatan.

Pemilihan selbukan tentang memilih sel "terbaik". Ini mengenai memilih sel yang sesuai untuk kitaran tugas dan sasaran kos khusus anda.

Langkah 3: Reka Bentuk Elektrik Pek Bateri

Dengan sel yang dipilih, anda perlu mengubahnya menjadi platform voltan dan kapasiti yang boleh digunakan.

Sambungan sirimeningkatkan voltan:

V_jumlah=V_sel × bilangan sel siri

Sambungan selarimeningkatkan kapasiti dan pengendalian semasa:

Ah_jumlah=Ah_sel × bilangan rentetan selari

Pek storan tenaga 48V biasa selalunya menggunakan konfigurasi 13S atau 16S bergantung pada tetingkap voltan penyongsang. Aplikasi kuasa tinggi-mungkin memerlukan 4P atau 6P untuk mengekalkan arus setiap sel dalam had yang selamat.

Kaedah sambungan penting untuk kebolehpercayaan. Kami mengelakkan sel pematerian terus - haba boleh merosakkan struktur dalaman dan meningkatkan rintangan dalaman dari semasa ke semasa.Kimpalan titik jalur nikelatau kimpalan laser pada tab memberikan hasil-panjang yang jauh lebih baik. Untuk laluan semasa-tinggi, kami beralih kebusbar tembagadengan berbilang titik sambungan untuk mengelakkan hotspot.

Penebat yang betul antara talian voltan-tinggi dan rendah-mengurangkan gangguan elektromagnet dan menghalang isu rayapan.

Seni bina elektrik mesti memberikan kuasa yang diperlukan sambil mengekalkan rintangan sentuhan rendah dan perkongsian arus seimbang.

Langkah 4: Integrasikan Sistem Pengurusan Bateri (BMS)

BMS adalah otak dan penjaga pek.

Ia mesti memantau voltan sel, suhu dan arus dalam masa nyata. Ia mengira SOC dan SOH, melakukan pengimbangan, dan mengaktifkan perlindungan apabila melebihi had.

Keputusan utama termasuk:

• Pengimbangan pasif(lebih murah) berbandingpengimbangan aktif(lebih cekap untuk pek besar)
• Protokol komunikasi - BOLEH bas untuk automotif, RS485 atau Bluetooth untuk sistem pegun
• Penilaian semasa dan bilangan sel siri yang disokong

Mengikut pengalaman kami, BMS yang baik menghalang 80% masalah lapangan yang berpotensi. Pilih satu dengan litar perlindungan berlebihan dan respons litar-pendek yang pantas. Untuk sistem-voltan tinggi,pemantauan pengasinganadalah penting.

Jangan sekali-kali menganggap BMS sebagai sesuatu yang difikirkan semula. Ia mesti direka dari awal.

Langkah 5: Reka Bentuk Sistem Pengurusan Terma

Kawalan suhu selalunya memutuskan sama ada satu pek tahan 5 tahun atau 15 tahun.

Sel litium berprestasi terbaik antara 25 darjah dan 40 darjah . Perbezaan yang lebih besar daripada 5 darjah antara sel mempercepatkan penuaan. Semasa pengecasan pantas atau nyahcas tinggi, penjanaan haba boleh mencapai beberapa watt setiap sel.

Pendekatan biasa:

• Penyejukan udara:mudah dan kos rendah, tetapi kapasiti terhad
• Penyejukan cecair:pemindahan haba yang sangat baik, digunakan secara meluas dalam EV
• Bahan perubahan fasa (PCM):pasif dan baik untuk melicinkan lonjakan suhu
• Sistem hibrid:menggabungkan kaedah untuk keadaan yang melampau

Dalam iklim sejuk, kami menambah pemanas PTC atau filem pemanasan untuk membawa sel ke suhu operasi sebelum mengecas.

Kami menjalankan simulasi terma pada awal projek. Ia membantu kami memutuskan sama ada penyejukan pasif mencukupi atau aktifpenyejukan cecairadalah perlu. Reka bentuk terma yang baik menghalang pelarian haba dan memastikan prestasi konsisten merentas musim.

Langkah 6: Reka Bentuk Mekanikal dan Struktur

Kini pek itu perlu bertahan dalam-keadaan dunia sebenar.

Tentukan awal sama ada untuk menggunakan areka bentuk modularatau apek gaya-bata. Reka bentuk modular lebih mudah untuk dihasilkan, diuji dan dibaiki. Pek bata boleh mencapai lebih tinggiketumpatan tenagatetapi menyukarkan penyelenggaraan.

Penetapan sel adalah kritikal. Kami menggunakan pemegang sel plastik untuk kedudukan dan jarak, digabungkan dengan gam cair-panas yang digunakan dengan teliti atau silikon neutral untuk menyerap getaran tanpa menyekat pelesapan haba.

Bahan penutup biasanya turun kepada aluminium untuk nisbah kekuatan-ke-beratnya atau keluli untuk kos yang lebih rendah dalam aplikasi pegun.pengedap IP67, lubang pelepasan tekanan dan zon remuk adalah standard dalam pek gred-automotif.

Reka bentuk mekanikal mesti melindungi sel daripada getaran, hentaman dan air sambil membenarkan kebolehgunaan apabila diperlukan.

Langkah 7: Prototaip, Pengujian dan Pengesahan

Tiada reka bentuk yang lengkap sehingga ia telah diuji.

Kami membina tiga peringkat prototaip:

• EVT:pemeriksaan fungsi asas
• DVT:prestasi penuh dan ujian alam sekitar
• PVT:pengeluaran-unit niat daripada alat akhir

Ujian utama termasuk kapasiti dan kecekapan pada kadar C-yang berbeza, pengimejan terma di bawah beban untuk mencari hotspot,ujian hayat kitaran, getaran dan kejutan, dan ujian penyalahgunaan keselamatan (caj berlebihan, litar pintas, penembusan paku).

Kami menganggap satu pek telah dicapaiakhir hayatapabila kapasiti menurun kepada 80% daripada nilai awal di bawah keadaan yang ditetapkan.

Pengesahan menyeluruh menghadapi masalah sebelum ia sampai kepada pelanggan.

Langkah 8: Persijilan dan Pelancaran Pengeluaran

Akhir sekali, pek mesti lulus pensijilan untuk pasaran sasarannya.

Keperluan biasa termasukUN38.3untuk penghantaran,UL 2580atauIEC 62619untuk keselamatan, dan piawaian serantau seperti GB 38031 di China atau UN ECE R100 di Eropah.

Di bahagian pengeluaran, kami melaksanakan pengisihan sel, kimpalan automatik jika boleh dan-penghujung-ujian baris. Kebolehkesanan daripada sel masuk ke pek siap adalah wajib untuk aplikasi automotif dan-kebolehpercayaan tinggi.

Kesimpulan

Mereka bentuk apek bateri litiummemerlukan keseimbanganprestasi, keselamatan, kos dan kebolehkilangan. Perintah itu penting:keperluan yang jelaspertama, kemudianpemilihan sel, seni bina elektrik, sistem terma dan mekanikal, diikuti dengan pengesahan yang ketat.

Di GEB kami telah memperhalusi proses ini selama bertahun-tahun dan beratus-ratus projek. Sama ada anda memerlukan pek tersuai kecil untuk prototaip atau beribu-ribu unit untuk pengeluaran siri, asasnya tetap sama.

Jika anda sedang mengusahakan projek bateri litium dan mahukan sokongan berpengalaman dari definisi keperluan hingga pengeluaran besar-besaran, sila hubungi pasukan kejuruteraan kami. Kami gembira untuk menyemak spesifikasi anda dan berkongsi perkara yang telah berfungsi dengan baik dalam aplikasi yang serupa.