उद्योग समाचार

बैटरी के समग्र डिज़ाइन प्रोजेक्ट पर चर्चा

2023-07-11

一、मॉड्यूल समग्र डिजाइन सुविधाएँ

बैटरी मॉड्यूल को बैटरी सेल और श्रृंखला और समानांतर में लिथियम-आयन बैटरी सेल के संयोजन से बने बैटरी पैक और एकल बैटरी के वोल्टेज और तापमान की निगरानी और प्रबंधन उपकरण के बीच एक मध्यवर्ती उत्पाद के रूप में समझा जा सकता है। इसकी संरचना को सेल का समर्थन, फिक्स और सुरक्षा करनी चाहिए, और डिजाइन आवश्यकताओं को यांत्रिक शक्ति, विद्युत प्रदर्शन, गर्मी अपव्यय प्रदर्शन और गलती से निपटने की क्षमता की आवश्यकताओं को पूरा करना होगा।क्या यह सेल की स्थिति को पूरी तरह से ठीक कर सकता है और इसे प्रदर्शन को नुकसान पहुंचाने वाली विकृति से बचा सकता है, वर्तमान ले जाने वाले प्रदर्शन की आवश्यकताओं को कैसे पूरा किया जाए, सेल के तापमान के नियंत्रण को कैसे पूरा किया जाए, क्या गंभीर असामान्यताओं का सामना करने पर बिजली बंद की जाए, क्या थर्मल रनवे प्रसार से बचें, आदि, बैटरी मॉड्यूल की खूबियों को आंकने के लिए मानदंड होंगे।
 

चित्र 1: वर्गाकार हार्ड शेल पावर बैटरी पैक

 

चित्र 2: स्क्वायर सॉफ्ट पैक पावर बैटरी पैक


चित्र 3: बेलनाकार बैटरी पैक

二、विद्युत प्रदर्शन आवश्यकताएँ

● सेल समूह संगति आवश्यकताएँ:

उत्पादन प्रक्रिया की सीमा के कारण, प्रत्येक कोशिका के मापदंडों की पूर्ण स्थिरता प्राप्त करना असंभव है। श्रृंखला उपयोग की प्रक्रिया में, बड़े आंतरिक प्रतिरोध वाले सेल को पहले डिस्चार्ज किया जाता है, और पहले पूरी तरह से चार्ज किया जाता है, दीर्घकालिक उपयोग, प्रत्येक श्रृंखला सेल की क्षमता और वोल्टेज में अंतर अधिक से अधिक स्पष्ट होता जा रहा है। आठ सुसंगतता आवश्यकताएँ हैं जिन पर मॉड्यूल के लिए कोशिकाओं का चयन करते समय विचार करने की आवश्यकता है।
1. लगातार क्षमता
2. लगातार वोल्टेज
3. लगातार निरंतर चालू अनुपात
4. लगातार शक्ति
5. लगातार आंतरिक प्रतिरोध
6. लगातार स्व-निर्वहन दर
7. लगातार उत्पादन बैच
8. लगातार डिस्चार्ज प्लेटफॉर्म

● कम वोल्टेज डिज़ाइन आवश्यकताएँ:

मॉड्यूल श्रृंखला और समानांतर में एक निश्चित संख्या में बैटरी कोशिकाओं से बना है, जिसमें कम-वोल्टेज और उच्च-वोल्टेज लाइनों के दो भाग शामिल हैं। लो-वोल्टेज लाइन एकल सेल के वोल्टेज और तापमान सिग्नल को इकट्ठा करने का कार्य करती है और संबंधित बैलेंस सर्किट से सुसज्जित होती है। कुछ निर्माता एक-एक करके एकल बैटरी की सुरक्षा के लिए फ़्यूज़ के साथ एक पीसीबी बोर्ड डिज़ाइन करेंगे, और पीसीबी बोर्ड और फ़्यूज़ सुरक्षा के संयोजन का भी उपयोग किया जाता है, एक बार विफलता के एक निश्चित बिंदु पर, फ़्यूज़ काम करता है, दोषपूर्ण बैटरी डिस्कनेक्ट हो जाती है, अन्य बैटरी सामान्य रूप से काम करें, और सुरक्षा अधिक है।

चित्र 4: वर्गाकार हार्ड शेल मॉड्यूल संरचना आरेख

● उच्च वोल्टेज डिज़ाइन आवश्यकताएँ:

जब कोशिकाओं की संख्या एक निश्चित डिग्री तक पहुंच जाती है और 60V के सुरक्षित वोल्टेज से अधिक हो जाती है, तो उच्च-वोल्टेज सर्किट बनता है। उच्च-वोल्टेज कनेक्शन को दो आवश्यकताओं को पूरा करने की आवश्यकता है: पहला, सेल के बीच कंडक्टरों का वितरण और संपर्क प्रतिरोध एक समान होना चाहिए, अन्यथा एकल सेल के वोल्टेज का पता लगाने में हस्तक्षेप होगा। दूसरे, ट्रांसमिशन पथ पर विद्युत ऊर्जा की बर्बादी से बचने के लिए प्रतिरोध काफी छोटा होना चाहिए। उच्च वोल्टेज सुरक्षा सुनिश्चित करने के लिए उच्च और निम्न वोल्टेज लाइनों के बीच विद्युत अलगाव पर भी विचार किया जाना चाहिए।

三、यांत्रिक संरचनाओं के लिए डिज़ाइन आवश्यकताएँ

मॉड्यूल की यांत्रिक संरचना को राष्ट्रीय मानक डिजाइन आवश्यकताओं, विरोधी कंपन, विरोधी थकान को पूरा करने की आवश्यकता है। बैटरी कोर की वेल्डिंग और ओवर-वेल्डिंग के मामले में कोई वर्चुअल वेल्डिंग नहीं है, बैटरी पैक की सीलिंग अच्छी है। यह समझा जाता है कि उद्योग में मॉड्यूल और बैटरी पैक की संरचना दक्षता इस प्रकार है


समूह दक्षता
बैटरी पैक दक्षता
बेलनाकार कोशिका
87% 65%
वर्गाकार कोशिका
89%
68%
सॉफ्ट सेल
85%
65%





विभिन्न बैटरी समूहों और बैटरी पैक की दक्षता आँकड़े
अंतरिक्ष उपयोग में सुधार करना मॉड्यूल को अनुकूलित करने का एक महत्वपूर्ण तरीका है, पावर बैटरी पैक उद्यम मॉड्यूल और थर्मल प्रबंधन प्रणाली डिजाइन में सुधार कर सकते हैं, सेल रिक्ति को कम कर सकते हैं, ताकि बैटरी बॉक्स के अंदर स्थान के उपयोग में सुधार हो सके। एक अन्य समाधान नई सामग्रियों का उपयोग करना है। उदाहरण के लिए, पावर बैटरी सिस्टम में बस (समानांतर सर्किट में बस, आमतौर पर तांबे की प्लेट से बनी होती है) को तांबे के साथ एल्यूमीनियम से बदल दिया जाता है, और मॉड्यूल फास्टनरों को उच्च शक्ति वाले स्टील और एल्यूमीनियम के साथ शीट धातु सामग्री से बदल दिया जाता है, जो पावर बैटरी का वजन भी कम कर सकता है।

四、मॉड्यूल थर्मल डिजाइन

वर्तमान में, पावर बैटरी सिस्टम के थर्मल प्रबंधन को मुख्य रूप से चार श्रेणियों, प्राकृतिक शीतलन, वायु शीतलन, तरल शीतलन और प्रत्यक्ष शीतलन में विभाजित किया जा सकता है। उनमें से, प्राकृतिक शीतलन एक निष्क्रिय थर्मल प्रबंधन विधि है, जबकि वायु शीतलन, तरल शीतलन और प्रत्यक्ष शीतलन सक्रिय हैं, और तीनों के बीच मुख्य अंतर गर्मी हस्तांतरण माध्यम में अंतर है।

● प्राकृतिक शीतलता

प्राकृतिक शीतलन में ऊष्मा स्थानांतरण के लिए कोई अतिरिक्त उपकरण नहीं है।

● वायु शीतलन

एयर कूलिंग हवा को गर्मी हस्तांतरण माध्यम के रूप में उपयोग करती है। निष्क्रिय वायु शीतलन और सक्रिय वायु शीतलन में विभाजित, निष्क्रिय वायु शीतलन बाहरी वायु ताप हस्तांतरण शीतलन के प्रत्यक्ष उपयोग को संदर्भित करता है। बैटरी को खत्म करने या गर्म करने के लिए बाहरी हवा को गर्म या ठंडा करने के लिए सक्रिय वायु शीतलन पर विचार किया जा सकता है।

● तरल शीतलन

तरल शीतलन ऊष्मा स्थानांतरण माध्यम के रूप में एंटीफ्ीज़ (जैसे एथिलीन ग्लाइकॉल) का उपयोग करता है। योजना में, आमतौर पर कई अलग-अलग हीट एक्सचेंज सर्किट होते हैं, जैसे प्रतिक्रिया समायोजन और स्विचिंग के लिए थर्मल प्रबंधन रणनीति के अनुसार रेडिएटर सर्किट, एयर कंडीशनिंग सर्किट, पीटीसी सर्किट, बैटरी प्रबंधन प्रणाली के साथ वीओएलटी। TESLA मॉडल S में मोटर कूलिंग के साथ श्रृंखला में एक सर्किट है। जब बैटरी को कम तापमान पर गर्म करने की आवश्यकता होती है, तो मोटर कूलिंग सर्किट बैटरी कूलिंग सर्किट के साथ श्रृंखला में होता है, और मोटर बैटरी को गर्म कर सकता है। जब पावर बैटरी उच्च तापमान पर होती है, तो मोटर कूलिंग सर्किट और बैटरी कूलिंग सर्किट को समानांतर में समायोजित किया जाएगा, और दोनों कूलिंग सिस्टम स्वतंत्र रूप से गर्मी को नष्ट कर देंगे।

● प्रत्यक्ष-शीतलन

गर्मी हस्तांतरण माध्यम के रूप में रेफ्रिजरेंट (चरण परिवर्तन सामग्री) का उपयोग करके प्रत्यक्ष शीतलन, तरल चरण परिवर्तन की प्रक्रिया में रेफ्रिजरेंट बहुत अधिक गर्मी को अवशोषित कर सकता है, इसकी तुलना में रेफ्रिजरेंट गर्मी हस्तांतरण दक्षता को तीन गुना से अधिक बढ़ाया जा सकता है, और अधिक तेज़ी से दूर किया जा सकता है बैटरी सिस्टम के अंदर की गर्मी। BMW i3 में डायरेक्ट कूलिंग का इस्तेमाल किया गया था।
बैटरी सिस्टम थर्मल प्रबंधन समाधानों को शीतलन दक्षता के अलावा सभी बैटरी तापमानों की स्थिरता पर विचार करने की आवश्यकता है। पैक में सैकड़ों या हजारों कोशिकाएँ हैं, और तापमान सेंसर प्रत्येक कोशिका का पता नहीं लगा सकता है। उदाहरण के लिए, टेस्ला मॉडल एस के एक मॉड्यूल में सैकड़ों बैटरियां होती हैं, और केवल दो तापमान पहचान बिंदु व्यवस्थित होते हैं। इसलिए, बैटरी को थर्मल प्रबंधन डिज़ाइन के माध्यम से यथासंभव सुसंगत होना चाहिए। और बेहतर तापमान स्थिरता लगातार बैटरी पावर, जीवन, एसओसी और अन्य प्रदर्शन मापदंडों का आधार है।

वर्तमान में, बाजार में मुख्यधारा की शीतलन विधि तरल शीतलन और चरण परिवर्तन सामग्री शीतलन के संयोजन में बदल गई है। चरण परिवर्तन सामग्री शीतलन का उपयोग तरल शीतलन के साथ या अकेले कम कठोर पर्यावरणीय परिस्थितियों में किया जा सकता है। इसके अलावा, एक ऐसी प्रक्रिया है जो अभी भी चीन में अधिक व्यापक रूप से उपयोग की जाती है, और थर्मल चालकता चिपकने वाली प्रक्रिया बैटरी मॉड्यूल के निचले भाग पर लागू होती है। थर्मल गोंद की तापीय चालकता हवा की तुलना में बहुत अधिक है। बैटरी सेल द्वारा उत्सर्जित गर्मी को थर्मल प्रवाहकीय चिपकने वाले द्वारा मॉड्यूल हाउसिंग में स्थानांतरित किया जाता है, और फिर पर्यावरण में नष्ट कर दिया जाता है।


सारांश:


भविष्य में, प्रमुख ओम्स और बैटरी कारखाने प्रदर्शन में सुधार और लागत में कमी के आसपास मॉड्यूल के डिजाइन और उत्पादन में भयंकर प्रतिस्पर्धा करेंगे। उत्पाद की मुख्य प्रतिस्पर्धात्मकता को और बढ़ाने के लिए प्रदर्शन को यांत्रिक शक्ति, विद्युत प्रदर्शन, गर्मी अपव्यय प्रदर्शन और अन्य तीन पहलुओं की आवश्यकताओं को पूरा करने की आवश्यकता है। लागत के संदर्भ में, उत्पादन क्षमता के और विस्तार की नींव रखने के लिए स्मार्ट कोशिकाओं के मानकीकरण पर गहन शोध किया जाता है, और विभिन्न प्रकार की मानकीकृत कोशिकाओं के संयोजन के माध्यम से वाहन लचीलापन प्राप्त किया जा सकता है, और अंततः एक महत्वपूर्ण कमी उत्पादन लागत में.






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