تصميم حزمة بطارية ليثيوم أيون: الجهد الكهربي والسعة ونظام إدارة المباني ووقت التشغيل

لا يتم تعريف حزمة بطارية الليثيوم أيون بالسعة وحدها. يجب أن توفر الحزمة المناسبة الجهد المطلوب، وتوفر ما يكفي من الطاقة القابلة للاستخدام، وتدعم الطلب الحالي للجهاز، وتناسب المساحة المتاحة، وتتضمن وظائف الحماية المناسبة.

بالنسبة لمشروع تصنيع المعدات الأصلية، يتضمن تصميم حزمة البطارية أيضًا قرارات حول:

• اختيار الخلية

• تكوين السلسلة والتوازي

• الجهد الاسمي

• سعة

• الذروة والتيار المستمر

• BMS أو PCM

• طريقة الشحن

• موصل وكابل

• التكامل الميكانيكي

• درجة حرارة التشغيل

• وقت التشغيل المتوقع

• متطلبات الاختبار والإنتاج

قد تحتوي حزمة البطارية على السعة الصحيحة ولكن الجهد الكهربي الخاطئ. قد توفر طاقة كافية ولكنها تفشل أثناء ذروة الطلب الحالي. قد يكون مناسبًا للعلبة ولكنه يفتقر إلى وظائف الحماية أو الاتصال التي يتطلبها الجهاز المضيف.

يشرح هذا الدليل المبادئ الرئيسية لتصميم حزمة بطارية ليثيوم أيون ويوضح كيف يمكن لفرق تصنيع المعدات الأصلية توصيل المتطلبات الكهربائية والميكانيكية ومتطلبات النظام قبل الانتقال إلى التطوير التفصيلي.

للحصول على حلول حزم البطاريات التجارية، راجع ZERNE's حزم بطارية الليثيوم . صفحة المنتج مخصصة للاستفسارات عن المنتج والحلول، بينما تركز هذه المقالة على القرارات الهندسية وراء تصميم حزمة البطارية.

إجابة سريعة: ما الذي يجب مراعاته عند تصميم حزمة بطارية ليثيوم أيون؟

ينبغي تصميم حزمة بطارية ليثيوم أيون من خلال مطابقة العوامل التالية:

1. جهد التشغيل المطلوب

2. القدرة المستهدفة والطاقة القابلة للاستخدام

3. المستمر والذروة الحالية

4. تكوين الخلايا المتوازية والمتوازية

5. وظائف حماية BMS أو PCM

6. شحن الجهد والشحن الحالي

7. حجرة البطارية المتاحة

8. متطلبات الموصل والكابل

9. درجة حرارة التشغيل والتخزين

10. وقت التشغيل المطلوب

11. احتياجات الاختبار والامتثال

12. حجم الإنتاج المتوقع

التصميم الصحيح هو الذي يلبي المتطلبات الكهربائية والميكانيكية للجهاز المضيف مع الحفاظ على إنتاج آمن وقابل للتكرار.

1. ابدأ بمتطلبات الجهاز المضيف

يجب أن يبدأ تصميم حزمة البطارية بالجهاز، وليس بطراز البطارية.

قبل تحديد الخلايا، يجب على فريق OEM تحديد ما يلي:

• جهد تشغيل الجهاز

• الحد الأقصى لجهد الإدخال

• الحد الأدنى من جهد التشغيل

• الطلب المستمر على الطاقة

• بدء التشغيل أو ذروة الطلب على الطاقة

• وقت التشغيل المتوقع

• طريقة الشحن

• مساحة البطارية المتوفرة

• موقف الموصل والكابل

• درجة حرارة التشغيل

• دورة حياة المنتج

• حجم الإنتاج المتوقع

يجب تقييم البطارية كجزء من نظام الطاقة الكامل. يمكن أن يؤثر الشاحن ودائرة إدارة الطاقة والمحرك ووحدة التحكم والشاشة ووحدة الاتصال والأحمال الأخرى على مواصفات البطارية.

على سبيل المثال، قد يستهلك الجهاز تيارًا متوسطًا صغيرًا فقط ولكنه يتطلب نبض تيار مرتفع عند بدء تشغيل المحرك أو إرسال وحدة لاسلكية. إذا تم أخذ الطاقة المتوسطة فقط في الاعتبار، فقد تبدو البطارية مناسبة ولكنها تفشل أثناء التشغيل الفعلي.

بالنسبة لمتطلبات OEM مثل الحجم والسعة والجهد ونظام إدارة المباني والموصل، فإن ZERNE's توفر حلول البطاريات المخصصة نقطة دخول تجارية ذات صلة.

2. حدد جهد البطارية المطلوب

يحدد الجهد ما إذا كانت البطارية قادرة على العمل مع النظام الكهربائي للجهاز.

بالنسبة للعديد من خلايا الليثيوم أيون والليثيوم بوليمر القياسية، يبلغ الجهد الاسمي المشترك حوالي 3.6 فولت أو 3.7 فولت، بينما يبلغ جهد الشحن الكامل عادة حوالي 4.2 فولت. وتعتمد القيم الدقيقة على كيمياء الخلية ومواصفاتها.

عندما يتم توصيل الخلايا على التوالي، يزداد الجهد.

هذه القيم هي نقاط مرجعية شائعة لتكوينات Li-ion أو LiPo القياسية. يجب أن يتبع التصميم الفعلي للبطارية ورقة بيانات الخلية المحددة ومتطلبات نظام الشحن.

يجب فحص نطاق جهد الإدخال الخاص بالجهاز بعناية. لا تظل البطارية التي تحمل علامة 7.4 فولت عند 7.4 فولت تمامًا طوال فترة التشغيل. يتغير جهده أثناء الشحن والتفريغ.

الجهد الاسمي وجهد التشغيل

يجب على مهندسي تصنيع المعدات الأصلية التمييز بين:

• الجهد الاسمي

• جهد الشحن الكامل

• جهد التشغيل النموذجي

• قطع الجهد

• الحد الأدنى من جهد الإدخال للجهاز

• الحد الأقصى لجهد الإدخال للجهاز

قد يتطلب الجهاز الذي يقبل نطاق جهد ضيق فقط محول DC-DC أو منظم الجهد أو استراتيجية محددة لإدارة البطارية.

مثال عملي: اختيار بطارية لجهاز 7.4 فولت

إذا كان جهاز OEM يتطلب جهدًا اسميًا للبطارية يبلغ حوالي 7.4 فولت، فقد يستخدم الحل النموذجي خليتين 3.7 فولت على التوالي، المعروف باسم تكوين 2S.

ومع ذلك، لا يزال يتعين على فريق التصميم التحقق مما يلي:

• ما إذا كان الجهاز يقبل جهد الشحن الكامل

• ما إذا كان الشاحن يدعم حزمة 2S

• ما إذا كان موازنة الخلايا مطلوبًا أم لا

• ما إذا كان BMS يدعم خليتين متسلسلتين

• ما إذا كان الجهاز يمكنه العمل عند الحد الأدنى من جهد الحزمة

للحصول على مقارنة أكثر تركيزًا بين التكوينات المتوالية والمتوازية، راجع حزم البطاريات المتسلسلة مقابل المتوازية.

3. تحديد السعة المطلوبة

تصف السعة مقدار الشحنة الكهربائية التي يمكن للبطارية تخزينها ويتم التعبير عنها عادةً بالمللي أمبير في الساعة أو أمبير في الساعة.

ومع ذلك، فإن القدرة وحدها لا تصف الطاقة المتاحة بشكل كامل. تعتمد الطاقة على كل من الجهد والسعة.

العلاقة الأساسية هي:

الطاقة بالواط ساعة = الجهد بالفولت × السعة بالأمبير ساعة

على سبيل المثال:

• 3.7 فولت × 1 أمبير = 3.7 واط ساعة

• 7.4 فولت × 2 آه = 14.8 واط ساعي

• 14.8 فولت × 3 آه = 44.4 واط ساعي

عند مقارنة تكوينات مختلفة للبطارية، غالبًا ما تكون وحدات الواط/الساعة أكثر فائدة من الملي أمبير/ساعة لأن الجهد الكهربي قد يكون مختلفًا.

مثال مع خلايا 3.7 فولت، 1000 مللي أمبير في الساعة

افترض أن كل خلية لديها:

• الجهد الاسمي: 3.7 فولت

• السعة: 1000 مللي أمبير أو 1 أمبير

التكوينات المختلفة تنتج نتائج مختلفة:

اتصالات السلسلة تزيد من الجهد. الاتصالات المتوازية تزيد من القدرة. يمكن للتكوين المتوازي المتسلسل أن يزيد كليهما.

ينبغي التعامل مع الحساب التفصيلي لعدد الخلايا والاتصال المتسلسل والاتصال المتوازي كيفية حساب سعة بطارية ليثيوم أيون.

4. تطابق التيار المستمر والذروة

يجب أن توفر حزمة البطارية تيارًا كافيًا للتشغيل العادي وذروة الطلب المؤقتة.

يجب على مشتري OEM تحديد:

• متوسط ​​التشغيل الحالي

• تيار مستمر

• الذروة الحالية

• مدة الذروة

• بدء التشغيل الحالي

• دورة العمل

• الحد الأدنى من جهد البطارية أثناء الحمل الأقصى

يجب أن تدعم خلية البطارية ونظام إدارة المباني (BMS) والأسلاك ونقاط اللحام والموصل التيار المطلوب. قد تحتوي الحزمة على ما يكفي من الطاقة المخزنة ولكنها تظل فاشلة إذا كان مسار التفريغ الخاص بها لا يمكنه دعم الطلب الحالي للجهاز.

التيار المستمر

التيار المستمر هو التيار الذي يجب أن توصله البطارية أثناء التشغيل العادي. إنه يؤثر على اختيار الخلية وحجم الموصل وتصنيف BMS والتصميم الحراري.

الذروة الحالية

قد يحدث تيار الذروة خلال:

• بدء تشغيل المحرك

• الإرسال اللاسلكي

• التدفئة

• تشغيل المضخة

• تفعيل الإضاءة

• نشاط المعالج السريع

• إخراج مؤقت عالي الطاقة

مدة الذروة مهمة. البطارية التي تدعم نبضة قصيرة قد لا تدعم نفس التيار بشكل مستمر.

العلاقة الحالية والطاقة

عند معرفة قوة الجهاز، يمكن تقدير التيار باستخدام:

التيار = الطاقة ÷ الجهد

على سبيل المثال، يتطلب حمل بقدرة 20 وات يتم توفيره بواسطة بطارية 7.4 فولت ما يلي تقريبًا:

20 واط ÷ 7.4 فولت ≈ 2.7 أمبير

يجب أن يأخذ التصميم الفعلي أيضًا في الاعتبار خسائر التحويل وتغير الجهد وذروة الطلب ودرجة الحرارة.

5. اختر السلسلة والتكوين الموازي

يحدد التكوين المتوازي للسلسلة الهيكل الكهربائي لحزمة البطارية.

اتصال السلسلة

تعمل الخلايا المتصلة على التوالي على زيادة الجهد بينما تظل سعة الأمبير في الساعة مساوية تقريبًا لسعة خلية واحدة.

توفر حزمة 2S1P المصنوعة من خلايا 3.7 فولت و1000 مللي أمبير في الساعة ما يلي تقريبًا:

• 7.4 فولت الجهد الاسمي

• سعة 1000 مللي أمبير

اتصال متوازي

تعمل الخلايا المتصلة بالتوازي على زيادة السعة والقدرة الحالية بينما يظل الجهد مساويًا تقريبًا لجهد خلية واحدة.

توفر حزمة 1S2P المصنوعة من نفس الخلايا ما يلي تقريبًا:

• 3.7 فولت الجهد الاسمي

• سعة 2000 مللي أمبير

اتصال سلسلة متوازية

توفر حزمة 2S2P ما يلي تقريبًا:

• 7.4 فولت الجهد الاسمي

• سعة 2000 مللي أمبير

يجب أن يأخذ التصميم أيضًا في الاعتبار:

• مطابقة الخلايا

• التوازن

• حماية

• طريقة اللحام أو التوصيل

• أبعاد العبوة

• توليد الحرارة

• بنية BMS

المبدأ بسيط، ولكن يجب فحص التصميم النهائي مقابل الجهاز الفعلي وعملية الإنتاج. المقال توفر مجموعات البطاريات المتسلسلة مقابل الموازية مقارنة أضيق.

6. حدد تنسيق الخلية الصحيح ودرجة الأداء

تؤثر الخصائص الفيزيائية والكهربائية للخلية على تصميم العبوة الكاملة.

تتضمن معلمات الخلية المهمة ما يلي:

• تنسيق الخلية

• أبعاد

• القدرة الاسمية

• معدل التفريغ

• المقاومة الداخلية

• أداء الدورة

• درجة حرارة التشغيل

• شروط الشحن

• وزن

• التوفر

• اتساق الإنتاج

قد تدعم خلايا الحقيبة التصميمات الرقيقة أو ذات الأشكال. قد تقدم الخلايا الأسطوانية أبعادًا موحدة وتناسقًا ميكانيكيًا. يعتمد التنسيق الأفضل على الجهاز المضيف والأداء المطلوب.

لا ينبغي أن يعتمد اختيار الخلايا على القدرة وحدها. قد تكون الخلية ذات السعة الأعلى غير مناسبة إذا لم تتمكن من توفير التيار المطلوب أو تناسب المساحة المتاحة.

للحصول على مقارنة محددة لتنسيقات الخلايا الأسطوانية، راجع بطارية 26650 مقابل 18650: الحجم والجهد والسعة.

مطابقة الخلايا

بالنسبة للحزم متعددة الخلايا، ينبغي مطابقة الخلايا وفقًا للمعلمات ذات الصلة مثل:

• سعة

• الجهد االكهربى

• المقاومة الداخلية

• دفعة الإنتاج

• حالة الشيخوخة

يمكن أن يؤثر عدم تناسق الخلية على التوازن والقدرة القابلة للاستخدام ودرجة الحرارة وعمر الخدمة. مناقشة مفصلة لهذه المسألة متاحة في لماذا تصبح حزم بطاريات الليثيوم أيون غير متناسقة وماذا تفعل.

7. قرر ما إذا كانت الحزمة تحتاج إلى PCM أو BMS

تعد إلكترونيات الحماية جزءًا أساسيًا من معظم حزم بطاريات الليثيوم القابلة لإعادة الشحن.

بي سي إم

قد تكون وحدة دائرة الحماية مناسبة لتكوين بطارية أبسط. يمكن أن توفر وظائف أساسية مثل:

• حماية فاحش

• حماية من الإفراط في التفريغ

• حماية التيار الزائد

• حماية ماس كهربائى

خدمات إدارة المباني

قد تكون هناك حاجة إلى نظام أكثر تقدمًا لإدارة البطارية عندما تتضمن الحزمة خلايا متعددة أو تحتاج إلى وظائف تحكم واتصال إضافية.

قد يدعم نظام إدارة المباني:

• مراقبة جهد الخلية

• موازنة الخلايا

• المراقبة الحالية

• مراقبة درجة الحرارة

• تقدير حالة الشحن

• كشف الخطأ

• التواصل مع الجهاز المضيف

• التحكم في الشحن والتفريغ

• تسجيل الحدث أو الخطأ

متى يكون نظام إدارة المباني أكثر ملاءمة؟

عادة ما يكون نظام إدارة المباني أكثر أهمية عندما:

• تحتوي البطارية على خلايا متعددة متسلسلة

• مطلوب موازنة الخلايا

• يحتاج الجهاز إلى معلومات حالة البطارية

• تعمل البطارية تحت تيار مرتفع

• يتطلب التطبيق مراقبة تفصيلية للأخطاء

• يتصل الجهاز المضيف بالبطارية

• يتطلب المشروع وظيفة بطارية ذكية

يجب أن يحدد التصميم متطلبات BMS قبل إنتاج النموذج الأولي. قد يؤثر التغيير من لوحة الحماية الأساسية إلى نظام إدارة المباني الذكي لاحقًا على أبعاد البطارية والموصل والبرامج الثابتة والاختبار والتكلفة.

للحصول على معلومات أساسية إضافية حول كيفية تأثير إدارة البطارية على حالة الشحن وسلوك البطارية، راجع لماذا تصمد نسبة الـ 1 بالمائة الأخيرة من بطارية الليثيوم أيون لديك بشكل أفضل مما تعتقد.

8. تقدير وقت تشغيل البطارية

يعتمد وقت التشغيل على الطاقة القابلة للاستخدام في البطارية والطلب الفعلي على الطاقة للجهاز.

التقدير الأساسي هو:

وقت التشغيل المقدر = طاقة البطارية × الكفاءة القابلة للاستخدام ÷ طاقة الجهاز

بالنسبة للبطارية المحددة بالجهد والسعة:

طاقة البطارية = الجهد الاسمي × السعة بالأمبير-ساعة

مثال وقت التشغيل

يفترض:

• حزمة البطارية: 7.4 فولت، 2000 مللي أمبير

• الطاقة الاسمية: 7.4 فولت × 2 آه = 14.8 واط

• كفاءة النظام القابلة للاستخدام المقدرة: 85%

• قوة الجهاز: 5 وات

الطاقة القابلة للاستخدام:

14.8 واط × 0.85 = 12.58 واط

وقت التشغيل المقدر:

12.58 واط ÷ 5 واط ≈ 2.5 ساعة

هذا تقدير هندسي، وليس وقت تشغيل مضمونًا.

قد يتأثر وقت التشغيل الفعلي بما يلي:

• تحميل الجهاز المتغير

• كفاءة تحويل الجهد

• إعدادات قطع البطارية

• درجة حرارة

• عمر البطارية

• معدل التفريغ

• مقاومة الخلايا

• حدود حماية BMS

• استهلاك وضع الاستعداد للجهاز

للحصول على طريقة كاملة لحساب وقت التشغيل، راجع كيفية حساب وقت التشغيل لحزمة بطارية الليثيوم.

9. التحقق من التكامل الميكانيكي

الأداء الكهربائي ليس سوى جزء واحد من تصميم حزمة البطارية. يجب أن تتناسب البطارية أيضًا بشكل آمن مع المنتج المضيف.

يجب أن يحدد التصميم:

• الحد الأقصى للطول

• أقصى عرض

• أقصى سمك

• اتجاه التثبيت

• طريقة التركيب

• الوصول إلى الموصل

• مخرج الكابل

• حدود الضغط

• التعرض للاهتزاز

• مصادر الحرارة

• متطلبات الخدمة والاستبدال

لا ينبغي ضغط بطارية الحقيبة بواسطة حواف حادة أو ضغط مركز. قد تتطلب العبوة الأسطوانية حوامل أو فواصل أو حماية هيكلية. يجب أن تأخذ حجرة البطارية في الاعتبار تفاوتات التصنيع وبيئة التشغيل المتوقعة.

تتم تغطية تصميم المقصورة المفصل، والتخليص، وبدلات الحرارة والتورم بشكل منفصل تصميم حجرة بطارية LiPo: الخلوص والتورم.

في هذه المقالة، مبدأ التصميم الرئيسي هو:

ينبغي تصميم حجرة البطارية مع مجموعة البطارية، وليس بعد اختيار البطارية بالفعل.

10. تحديد متطلبات الموصل والكابل

يعد الموصل والكابل جزءًا من واجهة البطارية.

يجب على فرق تصنيع المعدات الأصلية تحديد:

• نوع الموصل

• عدد الدبابيس

• التصنيف الحالي

• تصنيف الجهد

• قطبية

• طريقة القفل

• طول الكابل

• مقياس الأسلاك

• موقف خروج الأسلاك

• تخفيف الضغط

• مساحة للتثبيت

• الإشارة المطلوبة أو خطوط الاتصال

قد يكون موصل الطاقة مختلفًا عن موصل الاتصال. قد يتطلب نظام إدارة المباني الذكي دبابيس إشارة إضافية لاتصالات البيانات أو استشعار درجة الحرارة أو تحديد الهوية.

يجب أن يأخذ اختيار الموصل أيضًا في الاعتبار عمليات التجميع ودورات التزاوج والاهتزاز والصيانة الميدانية.

يقع التحديد التفصيلي للموصل خارج نطاق النظرة العامة على التصميم هذه ويتم تناوله في كيفية اختيار موصل لحزمة بطارية الليثيوم المخصصة.

11. خذ بعين الاعتبار متطلبات الشحن

يجب أن تكون حزمة البطارية متوافقة مع الشاحن ونظام الشحن.

يجب على مشتري OEM تحديد:

• شحن الجهد

• الشحن الحالي

• وقت الشحن

• طريقة الشحن

• التسامح مع إخراج الشاحن

• حدود درجة الحرارة

• طريقة إنهاء الشحن

• متطلبات التوازن

• سواء تم شحن البطارية داخل الجهاز أو خارجه

لا يمكن شحن حزمة بطارية 2S باستخدام شاحن مصمم لخلية واحدة. يجب أن يتطابق نظام الشحن مع تكوين العبوة وإلكترونيات الحماية.

يجب أن يكون BMS أو PCM متوافقًا أيضًا مع ظروف تشغيل الشاحن. يمكن أن يؤثر سلوك الشحن على عمر البطارية ودرجة الحرارة والسلامة، لذا يجب اختباره باستخدام الجهاز والشاحن الفعليين.

12. بناء مواصفات تصميم البطارية كاملة

قبل طلب نموذج أولي، يجب على فريق تصنيع المعدات الأصلية الجمع بين المتطلبات الكهربائية والميكانيكية ومتطلبات الواجهة في مواصفات واحدة يمكن التحكم فيها.

يجب أن تتضمن المواصفات المفيدة ما يلي:

تقلل حزمة المتطلبات التفصيلية من عمليات إعادة التصميم وتسهل مقارنة عروض أسعار الموردين.

13. مثال عملي لتصنيع المعدات الأصلية: تصميم حزمة بطارية 7.4 فولت

افترض أن جهاز OEM يتطلب:

• الجهد الاسمي: حوالي 7.4 فولت

• القدرة المستهدفة: 2000 مللي أمبير

• متوسط ​​الطاقة: 5 وات

• الذروة الحالية: أعلى من تيار التشغيل العادي

• مساحة تركيب مستطيلة مدمجة

• عملية قابلة للشحن

• مراقبة حالة البطارية

يمكن أن يكون اتجاه التصميم الأولي المحتمل:

• خليتين في سلسلة لتكوين 2S

• مساران متوازيان للخلايا للسعة المطلوبة

• نظام إدارة المباني (BMS) مع موازنة الخلايا

• مراقبة درجة الحرارة

• موصل مخصص

• حزمة مصممة حول حاوية الجهاز المضيف

• التحقق من وقت التشغيل تحت الحمل الفعلي 5 واط

يؤدي استخدام خليتين بسعة 1000 مللي أمبير بالتوازي لكل مجموعة سلسلة إلى إنتاج حزمة تقريبية بقدرة 7.4 فولت و2000 مللي أمبير في الساعة.

الطاقة الاسمية هي:

7.4 فولت × 2 آه = 14.8 واط ساعي

باستخدام ما يقدر بـ 85% من كفاءة النظام القابلة للاستخدام، فإن الطاقة القابلة للاستخدام المتوقعة هي تقريبًا:

14.8 واط × 0.85 = 12.58 واط

عند الحمل المستمر بقدرة 5 وات، يكون التقدير الأولي لوقت التشغيل تقريبًا:

12.58 واط ÷ 5 واط = 2.5 ساعة

قبل الموافقة، يجب على فريق التصميم التحقق مما يلي:

• الطلب الحالي الفعلي

• ذروة الاستجابة الحالية

• توافق الشاحن

• إعدادات نظام إدارة المباني

• السلوك الحراري

• ملاءمة ميكانيكية

• موثوقية الموصل

• وقت التشغيل في ظل ظروف الجهاز الحقيقية

يوضح هذا المثال منطق التصميم. ولا ينبغي أن يحل محل مراجعة هندسة البطارية الخاصة بالتطبيقات.

الأخطاء الشائعة في تصميم حزمة بطارية الليثيوم أيون

اختيار السعة قبل التحقق من الجهد

قد تظل البطارية التي تحتوي على ما يكفي من مللي أمبير في الساعة غير متوافقة مع الجهاز إذا كان نطاق الجهد الكهربي الخاص بها خاطئًا.

باستخدام متوسط ​​التيار فقط

يمكن أن يتسبب الطلب الأقصى في انخفاض الجهد، أو انقطاع نظام إدارة المباني (BMS)، أو ارتفاع درجة حرارة الموصل حتى عندما يبدو متوسط ​​الاستهلاك مقبولاً.

علاج الجهد الاسمي على أنه ثابت

يتغير جهد البطارية أثناء الشحن والتفريغ. يجب أن يتحمل الجهاز نطاق التشغيل الكامل.

اختيار BMS متأخر جدًا

يمكن أن تؤثر أبعاد نظام إدارة المباني والأسلاك والاتصالات والاختبار على تصميم العبوة بالكامل.

تجاهل القيود الميكانيكية

قد لا تتناسب البطارية التي تعمل كهربائيًا مع العلبة أو قد تتعرض لضغط ضار.

بافتراض أن وقت التشغيل يساوي السعة المقدرة

السعة المقدرة لا تساوي الطاقة القابلة للاستخدام تحت كل حالة حمل ودرجة حرارة.

مقارنة الحزم فقط حسب السعة

قد تختلف الحزمتان اللتان تتمتعان بنفس السعة في جودة الخلية وقدرة التفريغ ووظائف نظام إدارة المباني والأبعاد والاختبار.

قائمة مراجعة تصميم حزمة بطارية ليثيوم أيون

قبل الموافقة على التصميم، تأكد من:

• يتم تحديد نطاق جهد الجهاز

• يتم تحديد الجهد الاسمي والحد الأدنى والحد الأقصى للبطارية

• يتم تعريف القدرة والطاقة القابلة للاستخدام

• التيار المستمر والذروة معروفان

• تم تحديد التكوين المتسلسل والمتوازي

• يتم تحديد نموذج الخلية ودرجة الأداء

• تم تحديد متطلبات مطابقة الخلية

• يتم تحديد وظائف PCM أو BMS

• تم تأكيد شروط الشحن

• يتم التحكم في أبعاد البطارية

• تم توثيق متطلبات الموصل والكابلات

• يتم تحديد درجة حرارة التشغيل

• تم ذكر هدف وقت التشغيل

• تم التخطيط لاختبار تكامل الجهاز المضيف

• تم تحديد معايير الموافقة على النموذج الأولي

• يتم فهم متطلبات الإنتاج والتحكم في التغيير

للحصول على معايير شراء OEM أوسع، راجع كيفية اختيار حزمة بطارية ليثيوم أيون قابلة لإعادة الشحن لجهاز OEM.

التعليمات

ما هو العامل الأكثر أهمية في تصميم حزمة بطارية ليثيوم أيون؟

العامل الأكثر أهمية هو مطابقة البطارية للمتطلبات الكهربائية والميكانيكية الكاملة للجهاز المضيف. يجب تقييم الجهد والسعة والتيار ونظام إدارة المباني والأبعاد والشحن معًا.

كيف يمكنني حساب طاقة حزمة بطارية ليثيوم أيون؟

اضرب الجهد الاسمي بالسعة بالأمبير-ساعة. على سبيل المثال، تحتوي حزمة بطارية 7.4 فولت و2 أمبير في الساعة على ما يقرب من 14.8 واط ساعة من الطاقة الاسمية.

هل يؤدي توصيل الخلايا على التوالي إلى زيادة السعة؟

لا. تعمل التوصيلات المتسلسلة على زيادة الجهد بشكل أساسي. تعمل الاتصالات المتوازية على زيادة السعة والقدرة الحالية. يمكن للتكوين المتوازي المتسلسل أن يزيد من الجهد والسعة.

هل تحتاج كل حزمة بطارية ليثيوم إلى نظام إدارة المباني (BMS)؟

يعتمد نظام الحماية المطلوب على تكوين الحزمة والتطبيق. قد تستخدم الحزمة البسيطة أحادية الخلية PCM، بينما قد تتطلب الحزمة متعددة الخلايا نظام إدارة المباني (BMS) مع وظائف التوازن والمراقبة.

ما المدة التي ستعمل فيها حزمة بطارية الليثيوم على تشغيل الجهاز؟

يعتمد وقت التشغيل على طاقة البطارية، وطاقة الجهاز، وكفاءة التحويل، وإعدادات القطع، ودرجة الحرارة، وتغير الحمل. التقدير الأساسي هو عدد ساعات وات البطارية مقسومًا على طاقة الجهاز، ويتم تعديله من أجل الكفاءة القابلة للاستخدام.

ما الفرق بين حزمة البطارية المخصصة والبطارية القياسية؟

تم تصميم حزمة البطارية المخصصة وفقًا لمتطلبات الجهد والسعة والتيار والأبعاد والموصل ونظام إدارة المباني (BMS) ومتطلبات التطبيق الخاصة بمنتج OEM. تستخدم الحزمة القياسية عادةً تكوينًا محددًا مسبقًا.

هل يجب اختيار الجهد أو السعة أولاً؟

يجب عادةً تحديد نطاق جهد الجهاز أولاً. يمكن بعد ذلك اختيار السعة وفقًا لوقت التشغيل والمساحة المتاحة والطلب الحالي وقيود الوزن.

خاتمة

إن تصميم حزمة بطارية ليثيوم أيون هو عملية على مستوى النظام. يجب أن يتصل التصميم الموثوق به بما يلي:

• الجهد االكهربى

• سعة

• طاقة

• الطلب الحالي

• تكوين السلسلة والتوازي

• اختيار الخلية

• PCM أو BMS

• الشحن

• وقت التشغيل

• التكامل الميكانيكي

• متطلبات الموصل

• احتياجات الاختبار والإنتاج

يمكن تكوين خلية 3.7 فولت في مجموعات بطاريات مختلفة حسب الجهد والسعة المطلوبين. ومع ذلك، فإن التكوين الكهربائي ليس سوى جزء واحد من التصميم. يجب أن تعمل البطارية أيضًا بشكل صحيح مع الشاحن والجهاز المضيف ونظام الحماية والغلاف الميكانيكي.

إذا كنت تقوم بتطوير حزمة بطارية ليثيوم أيون مخصصة، فقم بمشاركة التطبيق والجهد المستهدف والسعة والطلب الحالي والأبعاد ومتطلبات الموصل وهدف وقت التشغيل وحجم الإنتاج المتوقع مع فريق ZERNE الفني. تدعم ZERNE تطوير حزمة بطاريات الليثيوم المخصصة لمشاريع تصنيع المعدات الأصلية وتصنيع التصميم الشخصي، بدءًا من مراجعة المتطلبات الأولية وحتى تطوير العينات وتخطيط الإنتاج.