نظرًا لأن مركبات الطاقة الجديدة أصبحت أكثر وأكثر شعبية ، فإن بطاريات الطاقة تشبه "قلب" المركبات . يرتبط أدائها وسلامتها مباشرة بتجربة القيادة وسلامة السفر . ومع ذلك ، من مواد خلية البطارية المجهرية إلى تصميم حزمة البطارية العيانية ، ما هي الأسرار الفنية غير المعروفة التي يتم إخفاؤها وراء هذا المجمع؟ دعنا نتفكيك الهيكل الدقيق لبطارية الطاقة وكشف المنطق الأساسي لتخزين الطاقة الفعال وتشغيله الآمن .
لا يمكن فصل التشغيل المستقر لبطاريات الطاقة عن الشبكات الدقيقة وشبكات المراقبة . تؤثر نقل إشارة الجهد المنخفض أو ناقل الحركة الحالي عالي الجهد ، وكل نقطة اتصال وكل رابط مراقبة بشكل مباشر على أداء البطارية وسلامة البطارية . لهذا السبب ، فإن موثوقية الاتصال للخلايا والوحدات النمطية ، واستقرار واجهات الجهد العالية والمنخفضة ، ودقة مراقبة التيار ودرجات الحرارة ، أصبحت ذكورات أساسية للتصميم والتصنيع {8} { المكونات الدقيقة على السيارة بأكملها هي العوامل الرئيسية التي تحدد أداء الطاقة لمركبات الطاقة الجديدة .
خلية البطارية
نظرًا لأن وحدة الطاقة الأساسية لبطارية الطاقة ، تتكون خلية البطارية بشكل رئيسي من قطب موجب ، القطب السلبي ، الحجاب الحاجز والكهرباء . مبدأ عملها هو في الأساس إدراك عملية الشحن والتفريغ من خلال ترحيل أيونات الليثيوم بين الأقطاب الإيجابية والسلبية: عند الشحن ، يتم إطلاق أيونات ليثيوم من الإلكترود الإيجابي ؛ عند التفريغ ، يتم إطلاق أيونات الليثيوم من القطب السلبي وإعادته إلى القطب الإيجابي ، وهكذا ، استكمال التحويل المتبادل للطاقة الكهربائية والطاقة الكيميائية .
(مخطط تخطيطي لمبدأ العمل لبطاريات الليثيوم أيون)
الوحدة النمطية
وحدة البطارية هي رابط انتقال المفاتيح لبطاريات الليثيوم أيون للتنقل نحو تطبيق السيارة . فهو يدمج البطاريات في السلسلة والموازاة ، ويتم تجهيزه بجهاز واحد لمراقبة البطارية وإدارته ، ليصبح المنتج الوسيط الأساسي الذي يربط البطاريات وحزم البطارية (الحزم) (i . e . ، BMS Motherboard) مسؤول عن مراقبة الوقت الفعلي لحالة البطاريات المفردة ؛ يدرك مونومر البطارية ، بصفته هيئة تخزين الطاقة الرئيسية ، نقل الطاقة من خلال الموصلات الموصلة ؛ يوفر الإطار البلاستيكي الدعم الهيكلي وحماية العزل للوحدة ، ويشكل اللوحة الباردة وأنبوب التبريد أساس الإدارة الحرارية لضمان استقرار درجة حرارة عمل خلية البطارية ؛ تدمج لوحات الضغط والسحابات في كلا الطرفين بحزم المكونات . هذا التصميم لا يمكّن BMS فقط من إدارة خلايا البطارية بكفاءة وتحسين سلامة نظام البطارية بشكل كبير ، ولكنه يبسط أيضًا عملية الصيانة والإصلاح اللاحقة من خلال بنية معيارية {}}}
حزمة البطارية
نظرًا لأن مركز الطاقة في مركبات الطاقة الجديدة ، تتكون حزمة البطارية عادة من وحدات البطارية وأنظمة الإدارة الحرارية وأنظمة إدارة البطارية (BMS) والأنظمة الكهربائية والأجزاء الهيكلية . بينها ، تدمج وحدة البطارية خلايا البطارية في السلسلة وموازاة التوازي مع وحدة تحدٍ للبطارية أو التوازي مع تهدئة الخطوة المبردة أو التوازي مع التدوير المبرق أو الجوانب المبردة. Runaway . يستخدم BMS مزيجًا من البرامج والأجهزة لمراقبة جهد خلية البطارية ودرجة الحرارة والمعلمات الأخرى في الوقت الفعلي وتنسيق استراتيجية الشحن والتفريغ . يقوم النظام الكهربائي ببناء مسار الإرسال وإشاراتها من خلال توصيل الأجزاء الميكانيكية ودعمها الميكانيكية الأخرى. حماية IP67/IP68 للمكونات الداخلية . هذه المكونات تحقق وظائف النظام لتخزين الطاقة ، والتحكم في السلامة وإخراج الطاقة من خلال التنسيق الدقيق .
يعد توهين بطاريات الطاقة عاملًا رئيسيًا يؤثر على عمر الخدمة وسلامة مركبات الطاقة الجديدة . يمكن تحليلها من بعدين: الأداء والسلامة:
فيما يتعلق بتوهين الأداء ، بعد استخدام السيارات الكهربائية لفترة من الزمن ، سيشعر المستخدمون بوضوح أن نطاق الإبحار يتم تقصيره وأن أداء التسارع يتم تقليله . وراء هذه الظاهرة ، فإن الجوهر هو أن التغييرات التي لا رجعة فيها قد حدثت داخل البطارية: تتناقص التوهين في قدرة الخلية البطارية لتخزين الطاقة الكهربائية ، والتي تضعفها بشكل مباشر في أداء الهوية ؛ تزيد الزيادة في المقاومة الداخلية من فقدان الطاقة أثناء عملية الشحن والتفريغ ، مصحوبة بزيادة توليد الحرارة ، مما يؤثر على الكفاءة ؛ تؤدي الزيادة في التفريغ الذاتي إلى تسريع فقدان الطاقة عندما تكون السيارة ثابتة ، وغالبًا ما تحدث "فقدان الطاقة السريعة" في الاستخدام اليومي .
يرتبط توهين السلامة ارتباطًا وثيقًا بهيكل خلية البطارية . يتم تقسيم خلايا البطارية السائدة الحالية إلى خلايا بطارية أسطوانية (مثل Tesla 4680) ، وخلايا البطارية الناعمة (مغلفة بتصويرها مع مخاضات مختلفة}} عملية الشيخوخة-خلايا البطارية الأسطوانية لها ختم قوي ولكن تبديد حرارة غير متساوية ، وخلايا البطارية الناعمة لها مقاومة ضعف الثقب ، وقد تفشل نقاط اللحام لخلايا البطارية المربعة بعد الاستخدام طويل الأجل . قد تسبب هذه التغييرات في خصائص مخاطر السلامة المحتملة .
نظام إدارة البطارية (BMS)
يلعب BMS (نظام إدارة البطارية) دورًا تحكمًا أساسيًا في تشغيل بطاريات الطاقة . يمكن تلخيص وظائفها إلى ثلاثة أبعاد رئيسية: أولاً ، حالة دقيقة من الشحن (SOC) ، من خلال المراقبة في الوقت الفعلي للسلطة المتبقية لبطارية الطاقة ، لتزويد السائقين بمعلومات تعليمية الاستخدام ، وذلك إلى حد تحويه في الوقت المناسب ؛ ثانياً ، مراقبة وإدارة درجة الحرارة بدوام كامل ، يقوم النظام باستمرار بجمع بيانات درجة حرارة تشغيل البطارية ، وربط مكونات التحكم في درجة الحرارة بشكل متزامن مثل المعجبين أو أحواض الحرارة أو أجهزة التبريد السائل ، لضمان أن تكون خلايا البطارية دائمًا في نطاق العمل الأمثل من25-40 درجة ؛ أخيرًا ، إدارة الموازنة الذكية ، لأخطاء تصنيع خلايا البطارية في وقت مغادرة المصنع ، والاختلافات في ظروف التهوية أثناء الاستخدام ، والتخفيف غير المتناسق للأداء الكهروكيميائي ، والاكتشاف في الوقت الفعلي وقوة الخلية المتبقية ، من خلال تنظيم الطاقة الديناميكي لمنع الفرق الزائدة ، وتحسين التوافق وخدمة الخدمة بشكل فعال {
ACEY-BP 24-50 A120Aمعدات اختبار BMSتم تصميمه خصيصًا لاختبار والتحقق من أداء أنظمة إدارة البطارية (BMS) . هي الوظيفة الرئيسية لمختبر BMS هي محاكاة ظروف تشغيل البطارية الحقيقية ، وإجراء الاختبار الآلي لمختلف وظائف BMS ، وضمان موثوقيتها وسلامتها واستقرارها.
إن الابتكار الهيكلي لبطاريات الطاقة هو في الأساس فن الموازنة بين المواد والعمليات والسلامة . سواء كان مستخدمًا جديدًا لسيارة الطاقة أو ممارسًا في الصناعة ، فإن فهم بنيةها الأساسية يمكن أن يفهم حقًا رمز البطارية الفني وسلامته وتكلفة .