یک بسته باتری سفارشی می تواند ولتاژ اسمی و هدف Ah خود را برآورده کند و همچنان برای دستگاهی که نیرو می دهد اشتباه باشد. در صنعتیطراحی بسته باتری سفارشی، ورودی های تعیین کننده معمولاً در پشت مشخصات عنوان پنهان می شوند: مشخصات جریان واقعی، مدت زمان پالس، توزیع دما، قوام سلول، منطق پاسخ BMS، مسیر شکست مکانیکی، و داده های موجود زمانی که بسته در نهایت نیاز به تشخیص دارد.
این مقاله در داخل آن مشکل مهندسی باقی می ماند. مقایسه معمولی-در مقابل{2}}باتری استاندارد را دوباره باز نمی‌کند. اگر آن تصمیم هنوز حل نشده است، بحث ما در موردطراحی بسته باتری لیتیومی سفارشی برای OEM هابه آن نقطه تصمیم قبلی می پردازد. در اینجا، کار تبدیل الزامات تجهیزات به تصمیمات طراحی قابل آزمایش قبل از تبدیل مفروضات نمونه اولیه به محدودیت های تولید است.
طراحی بسته باتری سفارشی با نمایه بار شروع می شود، نه با ولتاژ و Ah
اولین مشخصات مفید برایطراحی بسته باتری سفارشی برای تجهیزات صنعتیچرخه وظیفه دستگاه است. درخواستی مانند "48 V، 200 Ah" دو برچسب را تعریف می کند. مشخص نمی کند که باتری چگونه تحت فشار قرار می گیرد.
یک AGV ممکن است با قدرت متوسط حرکت کند اما پیک های شتاب مکرر ایجاد کند. لیفتراک می تواند تقاضای کشش را با بالابر هیدرولیکی ترکیب کند. یک ربات متحرک ممکن است دوره‌های طولانی بار کم- را با پالس‌های حرکت کوتاه متناوب کند، در حالی که برخی از سیستم‌های کششی جریان احیاکننده را به بسته برمی‌گردانند. این تفاوت ها بار سلولی، کاهش ولتاژ، افزایش حرارتی، اندازه هادی، زمان حفاظت BMS و گاهی اوقات معماری کنتاکتور را تغییر می دهد.
برای بررسی طراحی، مجموعه مورد نیاز باید پنجره ولتاژ کار، انرژی/زمان کار مورد نیاز، جریان پیوسته، جریان و مدت زمان اوج، پنجره شارژ مجدد، دمای محیط، حجم نصب، قرار گرفتن در معرض لرزش یا شوک، رابط ارتباطی، و هر شرایط{0}}جریان احیاکننده یا معکوس را تعیین کند.
| ورودی طراحی | چرا قبل از منجمد شدن معماری مهم است |
|---|---|
| محدوده ولتاژ کاری | تعداد سری های عملی و سازگاری تجهیزات در سراسر SOC را تعیین می کند |
| جریان پیوسته | بارگذاری سلول، شینه و هادی پایدار را تنظیم می کند |
| اوج جریان + مدت زمان | بر کاهش ولتاژ، تأخیر حفاظتی و هماهنگی کنتاکتور/فیوز تأثیر می گذارد |
| زمان اجرا مورد نیاز | انرژی قابل استفاده را به جای Ah اسمی به تنهایی تنظیم می کند |
| پنجره شارژ | نرخ شارژ و استراتژی حرارتی را محدود می کند |
| محیط زیست | شرایط محفظه، آب بندی، گرمایش/سرمایش و اعتبارسنجی را تغییر می دهد |
| الزامات CAN / RS485 | آنچه را که BMS باید با دستگاه مبادله کند را تعیین می کند |
| بازسازی | نیاز به شارژ-جریان و بالا-رفتار SOC برای طراحی در آن |
یک دستگاه ولتاژ بالا همچنین نشان می دهد که چرا جریان اسمی کافی نیست. اتصال مستقیم باتری به تجهیزاتی با ظرفیت پیوند DC قابل توجه می‌تواند جریان هجومی و استرس کنتاکتور را ایجاد کند، بنابراین ممکن است نیاز باشد که یک توالی قبل از شارژ بخشی از معماری سیستم باشد. تگزاس اینسترومنت این رابطه بین-خازن پیوند DC، جریان هجومی و طراحی قبل از شارژ-را مستند می‌کند. (تگزاس اینسترومنتز)
قانون طراحی: باتری را از روی کاری که ماشین انجام می دهد مشخص کنید، نه از روی برچسب باتری که کسی انتظار خرید آن را دارد. مدت زمان نبض شرط مرزی است. پیک 200 میلی ثانیه، 5 ثانیه و 60 ثانیه در جریان یکسان معادل نیستند زیرا سلول‌ها، اتصالات داخلی و سخت‌افزار حفاظتی تنش‌های الکتریکی و حرارتی متفاوتی را انباشته می‌کنند.
برای تیم های OEM که هنوز این ورودی ها را تعریف می کنند، ماطراحی بسته باتری سفارشی برای تجهیزات صنعتیمنبع اطلاعاتی را پوشش می دهد که ارزش قفل کردن را قبل از رسیدن RFQ به مهندسی باتری دارد.
چرخه وظیفه را به معماری الکتریکی ترجمه کنید
هنگامی که مشخصات بار مشخص شد،طراحی بسته باتری سفارشی برای OEM هامی تواند این نیاز را به تعداد سری، ظرفیت موازی، مسیرهای فعلی و سخت افزار سوئیچینگ ترجمه کند.
تعداد سری پنجره ولتاژ قابل استفاده را ایجاد می کند. ظرفیت موازی به انرژی و قابلیت جریان کمک می کند. بخش مهم خود حساب نیست. این است که آیا معماری حاصل هنوز در SOC بالا، SOC پایین، بار اوج، مقاومت بالا و محدوده دمای مورد نظر کار می کند یا خیر.
| مورد نیاز | تصمیم معماری | مدرکی برای درخواست |
|---|---|---|
| پنجره ولتاژ تجهیزات | تعداد سریال ها | سازگاری کامل-شارژ و ولتاژ پایین{1}}SOC |
| هدف زمان اجرا | ظرفیت موازی | تست زمان اجرای چرخه وظیفه- |
| بار مستمر | بارگذاری سلول + هادی | افزایش دما و کاهش ولتاژ |
| اوج بار | سلول، شینه، کنتاکتور، فیوز | تست نبض در مدت زمان مشخص |
| بازسازی | پذیرش شارژ | تست احیاکننده-SOC بالا |
| بار خازنی | پیش{0} شارژ | ردیابی هجومی/جریان در هنگام راه اندازی |
رابطه اصلی الکتریکی به طور جداگانه در ما پوشش داده شده استبحث طراحی و ساخت بسته باتری سفارشی معماری. مسئله مهندسی در اینجا این است که پس از اتصال فیزیکی آن سلول ها چه اتفاقی می افتد.
سلول های موازی جریان را برای همیشه به طور کامل تقسیم نمی کنند. تفاوت در دما، مقاومت داخلی، حالت شارژ، مقاومت اتصال و پیری می تواند جریان را در یک گروه موازی توزیع مجدد کند. بنابراین، تقارن مسیر فعلی، سازگاری سلول و رفتار حرارتی باید به‌عنوان یک مشکل سطح-به جای سه مورد چک لیست نامرتبط بررسی شود.
از پیکربندی مورد نظر، پیک-ردیابی ولتاژ بار و داده‌های حرارتی را بخواهید، نه تنها محاسبه‌ای که نشان می‌دهد جریان اسمی سلول ضرب در تعداد موازی از رتبه‌بندی دستگاه بیشتر است. این اغلب نقطه ای است که یک پیکربندی از لحاظ نظری کافی شروع به نشان دادن حاشیه واقعی خود در چرخه وظیفه تجهیزات می کند.
تطبیق سلول: ظرفیت فقط یک متغیر است
تطبیق سلول باید متغیرهایی را که باعث ایجاد واگرایی در طول زمان می شوند کنترل کند: ظرفیت، مقاومت داخلی یا امپدانس، شرایط اندازه گیری، SOC، دما و قابلیت ردیابی تولید. یک مقدار مقاومت اندازه‌گیری شده در یک SOC و دما نباید با مقداری که در شرایط دیگر اندازه‌گیری می‌شود مقایسه شود.
فقط تطبیق ظرفیت یک مشخصات به اندازه کافی قوی برای یک بسته صنعتی نیست که انتظار می رود عملکردی تکرارپذیر در طول دوره های خدمات طولانی ارائه دهد.
Polinovel تست بسته LFP داخلی را منتشر کرده است که مقیاس این موضوع را نشان می دهد. در سراسر پیکربندی تست شده در25 درجه، 80٪ DOD و نرخ شارژ 0.5 درجه سانتیگراد، بسته های مونتاژ شده باکمتر یا مساوی 3% تحمل سلولی-به{2}}سلولتقریباً رسید1.5-2 بارتعداد چرخه قبل از 80٪ SOH در مقایسه با بسته های مونتاژ شده باکمتر یا مساوی 12 درصد تلرانس.
این نتایج نباید به صورت دلخواه کپی شوندطراحی بسته باتری LiFePO4 سفارشیبه عنوان آستانه های ورودی جهانی{0}}QC. خلاصه منتشر شده یک مدل سلول، اندازه نمونه و توزیع تولید را به عنوان نماینده هر پلت فرم LFP ایجاد نمی کند. پنجره پذیرش صحیح هنوز باید از مشخصات سلول انتخاب شده، توزیع تامین کننده و روش اندازه گیری کنترل شده استخراج شود.
تأمین‌کننده‌ای که می‌گوید «ما از سلول‌های Grade-A استفاده می‌کنیم» به سؤال منطبق پاسخ نمی‌دهد. بپرسید که در بازرسی ورودی چه چیزی اندازه‌گیری می‌شود، در چه SOC و دمایی، چه تلورانسی اعمال می‌شود، آیا ظرفیت و DCIR هر دو کنترل می‌شوند، و آیا تعداد تولید پس از مونتاژ قابل ردیابی است یا خیر.
تطابق سلولی باید واگرایی طولانی مدت را کاهش دهد، نه اینکه صرفاً شروع--خواندن زندگی را یکنواخت کند. یک عدد تلورانس بدون SOC، دما، جریان آزمایش و بافت سلولی{4}}متریک مقایسه‌ای معنادار نیست.
طراحی برای یکنواختی دما، نه فقط یک دمای متوسط ایمن
برایمدیریت حرارتی بسته باتری سفارشی، حداکثر دما فقط نیمی از مشکل است. نیمه دیگر توزیع دما در سلول ها و مسیرهای موازی است.
A 2026 انرژیمطالعه گزارش داد8.2 درجه شیب دمای داخل بسته-تحت شرایط آزمایش آن، با حدود35 درصد از دست دادن انرژی بعد از 200 چرخه. (ScienceDirect)
A 2026 حمل و نقل الکترونیکیمطالعه سلول‌های موازی-متصل را مقایسه کرد1200 چرخه شارژ سریع-، از جمله یک ماژول با aگرادیان دما 10 درجه. سلول گرمتر در ابتدا جریان بیشتری داشت و بعداً ظرفیت محو شدن و رشد مقاومت بیشتری را نشان داد. (ScienceDirect)
A 2026 مجله منابع برقمطالعه با استفاده از aسلول با فرمت 101.8 Ah-و کنترل شدهشیب طولی 10 درجهاختلافات چگالی جریان محلی{0}}تقریباً گزارش شده است15–20%، با آبکاری لیتیوم زودتر از شرایط دمایی یکنواخت-. (ScienceDirect)
این‌ها نتایج آزمایشی هستند، نه محدودیت‌های پذیرش بسته باتری جهانی-. ارزش آنها این است که مکانیسم مهندسی یکسانی را از زوایای مختلف نشان می دهند: ناهمگنی حرارتی می تواند توزیع جریان را تغییر دهد و پیری نابرابر را تسریع کند.
هیچ "دمای خوب بسته" بدون سناریوی عملیاتی وجود ندارد.
یک بسته ثابت فشرده که نزدیک به حالت ثابت کار می کند باید متفاوت از یک AGV ارزیابی شود که شتاب، شارژ فرصت و دوره های بیکاری را تغییر می دهد. یک وسیله نقلیه صنعتی با قدرت-بالا، گرمای شین، کنتاکتور و محفظه را به گرمای سلولی اضافه می‌کند. بنابراین هدف اعتبارسنجی به دمای مطلق و توزیع فضایی تحت پروفایل بار واقعی نیاز دارد.
داده‌های زنجیره سرد منتشر شده Polinovel یکی دیگر از شرایط مرزی مفید را فراهم می‌کند. در سرتاسر{2}}استقرار ذخیره‌سازی سرد، اندازه‌گیری‌های میدانی تقریباً نشان داده شده‌اند80-90٪ از ظرفیت تخلیه نامی در 20- درجه حفظ می شود. این رقم ثابت نمی کند که یک بسته یکنواختی حرارتی خوبی دارد. نشان می‌دهد که چرا داده‌های نیمکت دمای اتاق نمی‌توانند جایگزین اندازه‌گیری‌ها در محیط مورد نظر شوند.
یک نقشه حرارتی تحت بار نماینده درخواست کنید، داغ‌ترین سلول یا گروه و داغ‌ترین-تا-سردترین گسترش را شناسایی کنید، سپس بررسی کنید که آیا قرارگیری حسگر واقعاً می‌تواند منطقه رانده‌کننده قله را ببیند. یک کانال دمایی واحد BMS که در موقعیت سیم‌کشی آسان قرار دارد، می‌تواند شماره ایمن را گزارش کند در حالی که بخش دیگری از بسته تحت شرایط حرارتی متفاوتی کار می‌کند.
یکنواختی دما اهمیت دارد زیرا تفاوت دما می تواند به اختلاف فعلی و پیری تبدیل شود.سؤال خاص پروژه این است که کدام حالت عملیاتی بدترین نقشه حرارتی را ایجاد می‌کند، و این را نمی‌توان تنها از رتبه بندی بسته اسمی استنباط کرد.
طراحی BMS یک مشخصات رفتار است، نه یک چک لیست ویژگی
مفیدطراحی بسته باتری سفارشی BMSمشخصات رفتار را تعریف می کند: آستانه، تأخیر، پسماند، بازیابی، منطق تعادل، قرارگیری حسگر، کنترل کنتاکتور، پیش{0}}شارژ، ارتباطات و تاریخچه خطا.
فهرست OV/UV/OCP/OTP/CAN فقط وجود توابع را تأیید می کند. وقتی تجهیزات به یک مرز می رسند، نحوه رفتار بسته را مشخص نمی کند.
بیش از-حفاظت فعلی یک مثال خوب است. یک پالس شروع قانونی-موتور می‌تواند تا حد زیادی از جریان پیوسته فراتر رود. اگر تامین کننده فقط یک آستانه OCP را بدون منحنی تاخیر ارائه دهد، OEM نمی تواند تعیین کند که آیا BMS در حین کار عادی خاموش می شود یا در یک رویداد ناامن باقی می ماند.
همین امر در مورد حفاظت از دما نیز صدق می کند. یک نیاز کامل باید مشخص کند که کدام حسگر عمل را آغاز می کند، اینکه آیا شارژ و دشارژ از محدودیت های مختلف استفاده می کند، چه تاخیر یا هیسترزیس اعمال می شود، چگونه بازیابی رخ می دهد و چه رویدادی برای تشخیص در دسترس باقی می ماند.
چه چیزی را تأیید کنید:برای هر رویداد حفاظتی حیاتی، از تامین کننده بخواهید که یک ماتریس رفتار با ماشه → تاخیر → عمل → بازیابی → اطلاعات ثبت شده ارائه کند. آن سند واحد از یک بروشور حاوی ده نماد حفاظتی آموزنده تر است.
ارتباطات همچنین باید به دستگاه خدمت کند. داده‌های CAN یا RS485 ممکن است شامل جریان بسته، ولتاژهای گروه-سلول، دما، SOC، SOH، خطاهای فعال، رویدادهای تاریخی و وضعیت کنتاکتور باشد. نگاشت دقیق هنوز باید برای کنترل کننده هدف به توافق برسد تا اینکه فقط از نام پروتکل فرض شود.
اطلاعات عیب‌یابی که هرگز در BMS طراحی نشده‌اند، پس از خرابی در میدان قابل اعتماد نیستند. این نقطه ای است که معماری حفاظتی شروع به تعیین قابلیت نگهداری و همچنین ایمنی می کند.
طراحی مکانیکی باید هم استرس روزمره و هم بدترین-شکست مورد را کنترل کند
برایطراحی محفظه بسته باتری سفارشیاولین سوال مهندسی این است که محفظه باید کدام حالت های شکست مکانیکی، حرارتی و الکتریکی را در طول عمر محصول کنترل کند.
الزامات روزمره شامل مهار سلول، مقاومت در برابر ارتعاش، پشتیبانی شین، حفظ اتصال، عایق، آب بندی، مسیرهای حرارتی و بارهای نصب است.
انتخاب مواد باید از حالت شکست پیروی کند.موانع مبتنی بر میکا-در مواردی مفید هستند که عایق الکتریکی نازک و مقاومت در برابر دمای{0}بالا اولویت بین سلول ها یا ماژول ها باشد.عایق الیاف{0}}سرامیکیدر جایی که عایق کاری حرارتی در طول یک رویداد گرمای غیرعادی اهمیت بیشتری نسبت به فشردگی دارد، مناسب تر است.رابط رسانای حرارتی یا مواد گلدانیبا مشکل متفاوتی مواجه می‌شوید: انتقال گرمای عملیاتی معمولی به سمت یک مسیر حرارتی کنترل‌شده، اگرچه گلدان کامل می‌تواند قابلیت سرویس و کار مجدد را پیچیده کند. پلیمرهای ساختاری بازدارنده شعله ممکن است برای محفظه ها یا تکیه گاه های داخلی در هنگام ضربه، عایق و وزن مناسب باشند، اما نباید آنها را به عنوان جایگزینی برای یک مانع انتشار معتبر در نظر گرفت.
پشته و ضخامت مواد نهایی هنوز باید در برابر قالب سلولی انتخاب شده، استراتژی انتشار، مدل سرویس و هندسه محفظه تأیید شود. تصحیح مهم این است که "وابسته به برنامه" به معنای "هیچ اولویت مهندسی وجود ندارد" نیست. این بدان معناست که ماده ترجیحی از حالت شکست غالب پیروی می کند.
بدترین-طراحی مورد با یک فرض راحت‌تر شروع می‌شود: یک سلول ممکن است علی‌رغم ساخت صحیح و حفاظت عادی از کار بیفتد.
برنامه باتری X-57 ناسا جنبه مثبت این فلسفه طراحی را نشان داد. در طی آزمایشی که در آن یک رویداد حرارتی سلولی عمداً آغاز شد، ناسا گزارش داد که این سیستم به جای اجازه انتشار به سلول‌های همسایه، رویداد را در سلول ماشه‌ای قرار می‌دهد. (ناسا)
بررسی باتری بوئینگ 787 APU طرف مقابل را نشان می دهد. NTSB به این نتیجه رسید که یک اتصال کوتاه داخلی در یک سلول منجر به فرار حرارتی و انتشار به سلول‌های مجاور می‌شود، و تحقیقات آن توانایی طراحی را برای کاهش شدیدترین عواقب اتصال داخلی مورد انتقاد قرار داد. (NTSB)
بنابراین سوال طراحی فقط این نیست:
"چگونه از شکست سلولی جلوگیری کنیم؟"
همچنین این است:
"اگر یک سلول قبلاً وارد شکست شده است، آیا معماری بسته انتشار را محدود می کند و مسیر شکست کنترل شده را حفظ می کند؟"
این سوال باعث ایجاد فاصله، موانع، مسیرهای دریچه، سنجش، عایق، استحکام محفظه و اعتبار می شود. همچنین به همین دلیل است که آزمایش شارژ/دشارژ معمولی در مورد بدترین{1}}ایمنی مکانیکی موارد بسیار اندکی توضیح می‌دهد.
طراحی برای قابلیت نگهداری قبل از اولین نمونه اولیه
باتری ای که تشخیص آن دشوار است، معمولاً برای پشتیبانی نیز گران است، حتی اگر صورتحساب مواد اولیه آن به طور تهاجمی بهینه شده باشد.
مفیدداده های تعمیر و نگهداری طراحی بسته باتری سفارشیباید از مدل سرویس به سمت عقب انتخاب شود نه با افزودن هر کانال تله متری ممکن.
برای یک ناوگان AGV یا خودکار، ثبت رویدادها و ولتاژ گروهی، دما، جریان، SOC و سابقه خطا معمولاً باید قبل از دسترسی دقیق به سرویس فیزیکی باشد. اپراتور ناوگان باید الگوهای بسیاری از بسته ها را بدون باز کردن هر محفظه شناسایی کند.
برای تجهیزاتی که توسط تکنسین های آموزش دیده سرویس می شوند، ارتباطات تشخیصی در دسترس و بازرسی کانکتورها، فیوزها یا سایر اجزای خدمات تعیین شده ممکن است دارای اولویت بیشتری باشند.
برای یک محصول با خدمات کم{0} مهر و موم شده، دسترسی فیزیکی ممکن است عمداً محدود شود. در آن صورت تاریخچه خطای مداوم و تشخیص از راه دور اهمیت بیشتری پیدا می‌کند زیرا باز کردن بسته مسیر عیب‌یابی مورد انتظار نیست.
پولینوول یک مثال میدانی منتشر کرده است که نشان می دهد چرا این مهم است. در یک مورد پشتیبانی AGV 2023 که شامل بسته های LFP تامین کننده قبلی بود، BMS استفاده کردجریان متعادل کننده 80 میلی آمپر. پس از تقریباشش ماه, سلول-گسترش ولتاژ به آن منتقل شده بود63 میلی ولت، و بسته باعث خاموش شدن حفاظتی شد که تقریباً باعث شدچهار ساعت توقف خط تولید{0}}.
بخش مهم این مورد این نیست که 63 میلی ولت یک آستانه شکست جهانی است. این نیست. درسی این است که یک علامت میدانی مانند "باتری خاموش می‌شود" به سختی قابل ریشه‌یابی است-مگر اینکه سیستم سلول-داده‌های گروه، رویدادهای حفاظتی و زمینه عملیاتی را حفظ کند.
قبل از انتشار نمونه اولیه، پنج سوال میدانی را که از یک تکنسین یا مدیر ناوگان انتظار دارید بعد از شکست بپرسد، یادداشت کنید. سپس بررسی کنید که آیا BMS و طراحی مکانیکی شواهد مورد نیاز برای پاسخ به آنها را حفظ می کنند یا خیر. اگر نمی توان از طریق داده های موجود یا رابط سرویس به یکی پاسخ داد، این یک شکاف طراحی است نه یک مشکل بعد از فروش در آینده.
قابلیت نگهداری باید قبل از استقرار طراحی شود.اینکه کدام سیگنال های تشخیصی مستحق اولویت هستند بستگی به این دارد که آیا محصول-مدیریت ناوگان، تکنسین-سرویس شده یا به طور موثر مادام العمر مهر و موم شده باشد.
قبل از تولید انبوه، بسته را با بار واقعی تأیید کنید
نمونه اولیه ای که دستگاه را با موفقیت نیرو می دهد، سازگاری اولیه را نشان داده است. تائید شده را نشان نداده استطراحی بسته باتری سفارشی.
شناسایی نمونه اولیه، DVT، پایلوت/PVT و آزمایش EOL تولید اهداف متفاوتی را دنبال می کند. نام‌گذاری می‌تواند بر اساس OEM متفاوت باشد، اما هر نیاز حیاتی باید در نهایت به یک روش پذیرش نگاشت شود.
برایتایید طراحی بسته باتری سفارشی، این معمولاً به معنای بررسی ظرفیت قابل استفاده، کاهش ولتاژ، رفتار حرارتی، پاسخ اوج-جریان، رفتار حفاظتی BMS، ارتباطات، شارژ، شرایط محیطی و حالت‌های خرابی مربوط به برنامه است.
قانون اعتبارسنجی:اگر آزمایشی را نتوان به یک نیاز ردیابی کرد، گذراندن آن ثابت نمی کند که طراحی در دستگاه مورد نظر کار می کند. به عنوان مثال، آزمایش پالس 200 A کامل نیست اگر تجهیزات مورد نیاز 200 A برای 30 ثانیه باشد و آزمایش آزمایشگاهی فقط دو ثانیه طول بکشد.
صلاحیت حمل و نقل و ایمنی برنامه نیز باید جدا باقی بمانند.
UN 38.3 متعلق به چارچوب آزمایش حمل و نقل{1} سازمان ملل برای سلول‌ها و باتری‌های لیتیومی است. این به جای جایگزین کردن صلاحیت ایمنی خاص برنامه-الزامات تست مربوط به حمل و نقل را می‌پردازد. (UNECE)
IEC 62619:2022الزامات ایمنی برای سلول‌ها و باتری‌های لیتیوم ثانویه صنعتی را مورد توجه قرار می‌دهد و شامل برنامه‌های کاربردی صنعتی مانند لیفتراک، چرخ دستی‌های گلف و AGV در محدوده کاربرد اعلام شده خود می‌شود. بنابراین، برای یک پروژه خودروی صنعتی که برای استقرار در اروپا یا آمریکای شمالی در نظر گرفته شده است، الزامات ایمنی برنامه-و الزامات حمل و نقل باید در شروع پروژه به‌جای تلقی UN 38.3 به‌عنوان طرح انطباق کامل، به طور جداگانه در نظر گرفته شود.
گواهینامه پاسخ می دهد که آیا باتری یک استاندارد یا الزامات آزمایشی تعریف شده را برآورده می کند یا خیر. اعتبار سنجی مهندسی پاسخ می دهد که آیا این باتری، در این تجهیزات، تحت این بار و محیط، همانطور که در نظر گرفته شده است رفتار می کند یا خیر.
مواردی که قبل از تولید انبوه باید تأیید شود:گزارش DVT/PVT باید یک خط مستقیم از هر نیاز قفل شده به شرایط آزمایش، نتیجه و معیار پذیرش آن را نشان دهد. "تست موفقیت آمیز" بدون آن سه قطعه شواهد کافی برای انتشار طراحی نیست.
چه داده های میدانی باید بازبینی مهندسی یا تعمیر و نگهداری را آغاز کند؟
تشخیص مبتنی بر شرایط{0}}از اعمال یک آستانه جهانی برای هر کدام مفیدتر استداده های تعمیر و نگهداری طراحی بسته باتری سفارشیمجموعه
| سیگنال میدانی | چه روند تغییری ممکن است بازبینی را توجیه کند |
|---|---|
| افزایش پخش ولتاژ گروه-سلول | قوام سلولی، تعادل، مقاومت اتصال یا پیری |
| گسترش دمای در حال رشد | مسیر حرارتی، قرارگیری حسگر، از دست دادن اتصال یا پیری موضعی |
| کاهش زمان اجرا تحت وظایف مشابه | ظرفیت قابل استفاده، رشد مقاومت یا تغییرات بار ماشین- |
| افزایش افت ولتاژ | مقاومت سلولی، مقاومت اتصال یا بار اوج بالاتر |
| کدهای خطای تکراری | تنظیمات حفاظتی، رفتار تجهیزات یا مشکل سخت افزاری در حال ظهور |
| گرمایش کانکتور محلی | مقاومت تماس، گشتاور، آلودگی یا آسیب |
| ناسازگاری SOC/SOH | مدل تخمینی، کالیبراسیون یا سابقه عملیات غیرمعمول |
شرایط مقایسه مهم است. زمان اجرا جمع آوری شده در یک انبار سرد را نمی توان کورکورانه با زمان اجرا تحت یک چرخه کاری گرمتر و سبک تر مقایسه کرد و کاملاً به پیری نسبت داد.
همین امر در مورد سلول-گروه ΔV یا گسترش دما نیز صدق می‌کند. یک پیک جدا شده در طول یک رویداد گذرا و یک روند رو به وخامت تدریجی در شرایط SOC/بار قابل مقایسه، سیگنال‌های تشخیصی متفاوتی هستند.
قانون میدان:هنگام راه اندازی بسته، خط مبنا را تعریف کنید، سپس داده های بعدی را در شرایط همسان هر کجا که عملی باشد، مقایسه کنید. کیفیت روند بیشتر از تعداد کانال های داشبورد اهمیت دارد.
چک لیست بررسی طراحی بسته باتری سفارشی قبل از انتشار طرح
A چک لیست طراحی بسته باتری لیتیوم{0}یون سفارشیباید بیشتر از این که بپرسیم آیا هر زیرسیستم مورد بحث قرار گرفته است یا خیر. باید پاسخ‌هایی را شناسایی کند که برای عرضه به ابزار یا تولید انبوه بسیار مبهم هستند.
| منطقه بررسی | انتشار سوال | پرچم قرمز که باید بازبینی را متوقف کند |
|---|---|---|
| بارگذاری نمایه | آیا بارهای پیوسته، گذرا، احیاکننده و راه اندازی تعریف شده اند؟ | فقط جریان اسمی موجود است |
| معماری ولتاژ | آیا پنجره عملیاتی کامل با دستگاه سازگار است؟ | فقط ولتاژ اسمی بررسی شد |
| انتخاب سلول | آیا توانایی شیمی و توان با چرخه وظیفه مطابقت دارد؟ | ادعای عمر چرخه{0}}فقط از یک برگه داده عمومی است |
| تطبیق سلول | آیا معیارها، شرایط اندازه گیری و قابلیت ردیابی تعریف شده است؟ | تأمین‌کننده فقط می‌گوید «سلول‌های درجه-A» |
| سری{0}}طراحی موازی | آیا مسیرهای جریان و کاهش ولتاژ آزمایش شده است؟ | شمارش موازی فقط با Ah توجیه می شود |
| طراحی حرارتی | آیا گرمترین-دمای سلولی و پخش تحت بار اندازه گیری می شود؟ | فقط محیط یا یک حسگر مناسب گزارش شده است |
| BMS | آیا آستانه، تاخیر، پسماند، بازیابی و ورود به سیستم مستند شده است؟ | حفاظت فقط به عنوان نمادهای ویژگی نشان داده می شود |
| پیش{0}شارژ / کنتاکتور | آیا راه اندازی با تجهیزات متصل مطابقت دارد؟ | هیچ بازبینی DC-پیوند/inrush وجود ندارد |
| طراحی مکانیکی | آیا لرزش، مهار، عایق بندی و مهار خرابی مورد توجه قرار گرفته است؟ | بررسی ضمیمه فقط تناسب و رتبه IP را پوشش می دهد |
| تشخیص | آیا می توان خرابی های میدان آینده را از روی داده های موجود بازسازی کرد؟ | هیچ سابقه رویداد یا بافت سلولی{0}}گروهی وجود ندارد |
| اعتبار سنجی | آیا هر یک از نیازهای حیاتی به یک آزمایش نگاشت می شود؟ | "نمونه اولیه کار کرد" شواهد پذیرش اولیه است |
| انطباق | آیا استانداردهای حمل و نقل و کاربرد به درستی تفکیک شده اند؟ | UN 38.3 به عنوان تنها الزام ایمنی ارائه شده است |
| تولید | آیا کنترل‌های QC، ردیابی و EOL ورودی تعریف شده‌اند؟ | تامین کننده نمی تواند آنچه را که قبل از حمل و نقل اندازه گیری شده است نشان دهد |
| خدمات | آیا مدل خدمات در دسترسی و عیب یابی منعکس می شود؟ | قابلیت نگهداری به -پس از فروش موکول شده است |
اگر یک تیم مهندسی OEM بپرسدچگونه یک بسته باتری سفارشی طراحی کنیم، این چک لیست پاسخ عملی است: هر نیاز سرفصل باید در نهایت به یک تصمیم معماری، یک معیار پذیرش قابل اندازه گیری و شواهدی تبدیل شود که تا تولید باقی بماند.
برای پروژه‌هایی که قبلاً دارای چرخه کار، ولتاژ عملیاتی، بار پیک، پوشش نصب، محیط و نیازهای ارتباطی تعریف شده‌اند، Polinovel می‌تواند این ورودی‌ها را بر اساس مفاهیم الکتریکی، BMS، حرارتی، مکانیکی، اعتبارسنجی و تولید یک دستگاه بررسی کند.راه حل باتری صنعتی سفارشی.
هدف ازطراحی بسته باتری سفارشیاضافه کردن پیچیدگی نیست. افشای متغیرهایی است که می‌توانند عملکرد، ایمنی یا مفروضات نگهداری را باطل کنند، در حالی که طراحی هنوز قابل تغییر است.
بسته ای که به این روش طراحی شده است فقط با ولتاژ و ظرفیت اسمی تعریف نمی شود. مشخص می‌شود که آیا معماری الکتریکی، رفتار حرارتی، منطق BMS، حفاظت مکانیکی و شواهد تشخیصی با ماشینی که برای تامین انرژی آن ساخته شده است، مطابقت دارند یا خیر.
سوالات متداول
قبل از شروع طراحی بسته باتری سفارشی چه اطلاعاتی لازم است؟
محدوده ولتاژ کاری، انرژی/زمان کار مورد نیاز، جریان پیوسته و پیک، مدت زمان پیک، مشخصات شارژ، دمای عملیاتی، پوشش مکانیکی، بارهای محیطی، رابط ارتباطی و الزامات انطباق قابل اجرا را تعریف کنید.
گرادیان حرارتی چگونه بر عملکرد بسته باتری سفارشی تأثیر می گذارد؟
گرادیان‌های دما می‌توانند مقاومت موضعی و توزیع جریان را تغییر دهند و باعث شوند سلول‌ها یا گروه‌های موازی تنش الکتریکی نابرابر را تجربه کنند و به طور بالقوه با سرعت‌های مختلف پیر شوند.
مشخصات BMS بسته باتری سفارشی علاوه بر حفاظت ولتاژ باید شامل چه مواردی باشد؟
باید محدودیت‌های جریان و دما، تأخیرها، هیسترزیس، منطق بازیابی، متعادل‌سازی، قرارگیری حسگر، رفتار CAN/RS485، ثبت خطا، و کنتاکتور یا کنترل شارژ قبل از{1} را در صورت امکان تعریف کند.
چگونه باید یک بسته باتری سفارشی برای نگهداری آسان تر طراحی شود؟
در طول طراحی تصمیم بگیرید که کدام داده‌های تشخیصی، رابط‌های سرویس، تاریخچه رویداد، سوابق دما، اطلاعات گروه{0} سلول، قابلیت ردیابی و دسترسی به بازرسی یا جایگزینی در میدان مورد نیاز است.
آیا UN 38.3 برای بسته باتری لیتیوم صنعتی کافی است؟
شماره UN 38.3 به آزمایش انتقال لیتیوم-و باتری می‌پردازد. الزامات ایمنی برنامه باید به طور جداگانه با توجه به تجهیزات، بازار و استانداردهای مربوطه ارزیابی شود.
