Jak si vybrat 60–80Ah pouzdrové články NMC pro projekty EV a baterií

Když projekt baterie vyžaduje pouzdrový článek 60Ah, 70Ah nebo 80Ah, je kapacita obvykle první číslo, které lidé porovnávají.

Nemělo by to být poslední.

Dva pouzdrové články NMC s podobnou kapacitou se mohou po instalaci do bateriového modulu chovat velmi odlišně. Jejich rozměry mohou vyžadovat zcela odlišné modulové struktury. Jejich aktuální kapacita může vyhovovat různým aplikacím. Pozice tabulátoru, chlazení, komprese, konzistence buňky a dostupná dokumentace mohou také určit, zda je buňka vhodná pro skutečný projekt.

To je zvláště důležité v rozsahu 60–80 Ah. Tyto články jsou široce používány v bateriových modulech elektromobilů, upgradech autobaterií, průmyslových bateriových sadách, elektrických motocyklech, speciálních vozidlech a dalších aplikacích, kde záleží jak na hustotě energie, tak na dostupném prostoru.

Jak si tedy vybrat?

Nejlepším výchozím bodem není jednoduše se zeptat: 'Která buňka má nejvyšší Ah?'

Lepší otázka je:

Který článek vyhovuje elektrickým, mechanickým, tepelným a napájecím požadavkům celého bateriového systému?

Proč jsou pouzdrové články NMC 60–80 Ah běžné v projektech elektrických vozidel

Velkoformátové pouzdrové články NMC nabízejí užitečnou kombinaci hustoty energie, relativně nízké hmotnosti a flexibility balení.

Ve srovnání s cylindrickými články může být k sestavení vysokokapacitní bateriové sady potřeba méně velkých vakových článků. Ve srovnání s konvenčními tuhými prizmatickými články může struktura laminovaného pouzdra poskytnout inženýrům více svobody při práci s omezeným krytem baterie.

Díky tomu je rozsah 60–80 Ah zvláště zajímavý pro projekty, jako jsou:

• EV a light-EV bateriové moduly

• výměnu nebo modernizaci baterií pro stávající vozidla

• elektrické motocykly a užitková vozidla

• AGV a mobilní průmyslová zařízení

• vysokoenergetické vlastní baterie

• projekty prototypů a maloobjemových vozidel

Váčkové buňky však vyžadují pečlivou mechanickou integraci. Neměly by být jednoduše naskládány do skříně a spojeny dohromady.

Článek je pouze jednou částí hotového bateriového systému.

Začněte s požadovaným napětím a kapacitou sady

Před porovnáním jednotlivých modelů buněk definujte architekturu balíčku.

Předpokládejme, že projekt vyžaduje jmenovité napětí přibližně 350 V. S článkem NMC pracujícím kolem typického jmenovitého rozsahu 3,6–3,7 V může baterie vyžadovat zhruba 95 článků v sérii, v závislosti na přesném okně provozního napětí.

Pokud je zvolený článek kolem 70Ah a konstrukce využívá jeden článek paralelně, bude výsledná baterie také přibližně 70Ah.

Zní to jednoduše, ale změna z 60Ah článku na 77Ah ovlivňuje mnohem víc než kapacitu. Mění se:

• celková energie balení

• hmotnost buněk

• rozměry modulu

• tvorba tepla při zátěži

• požadovaný proud na článek

• dojezd vozidla nebo provozní doba

• náklady na balení

• dostupný instalační prostor

Proto je užitečné nejprve definovat cílový systém a poté vybrat buňku.

Fyzické rozměry mohou být důležitější než kapacita

U projektů náhradních baterií jsou rozměry často prvním skutečným omezením.

Originální kryt baterie může mít pevné rozměry modulu, pevné montážní body, chladicí desky, umístění přípojnic a servisní vůle. Článek s vynikajícím elektrickým výkonem má malou hodnotu, pokud jej nelze bezpečně integrovat do dostupného prostoru.

Pro každou uvažovanou buňku sáčku zkontrolujte alespoň:

Tloušťka × šířka × výška spolu s rozměry tabulátoru a orientací tabulátoru.

Neporovnávejte samotné buněčné tělo. V závislosti na designu můžete také potřebovat prostor pro:

• kompresní desky

• izolační desky

• přípojnice nebo flexibilní konektory

• teplotní senzory

• chladicí desky

• modulové rámy

• elektroinstalace a připojení BMS

Několik milimetrů rozdíl na článek může být významný, když jsou desítky článků naskládány do jedné baterie.

Pro projekty, kde je prostor velmi omezený, může být výběr správné geometrie článku důležitější než získání dalších 3–5 Ah nominální kapacity.

Nevybírejte buňku pouze podle kapacity

Uvažujme tři články o kapacitě kolem 60Ah, 70Ah a 77Ah.

Je lákavé předpokládat, že možnost 77Ah je automaticky nejlepší, protože ukládá více energie.

To může být pravda pro některé aplikace, ale ne pro všechny.

60Ah článek s vhodnou kapacitou vysokého proudu může být vhodnější pro výkonově orientované vozidlo. 70–76Ah článek může nabídnout lepší rovnováhu mezi energií, rozměry a dostupným prostorem modulu. Větší článek třídy 77Ah může být atraktivní, když je hlavním cílem maximalizace celkové energie baterie.

Správná volba závisí na tom, co má baterie skutečně dělat.

Proudová kapacita: Trvalý proud je důležitější než největší číslo

Údaje o rychlosti vybíjení si zaslouží pečlivou pozornost.

Článek může mít samostatné hodnocení pro nepřetržité vybíjení, krátkodobé špičkové vybíjení a pulzní vybíjení. Tyto hodnoty by nikdy neměly být považovány za vzájemně zaměnitelné.

Například vozidlo může odebírat maximální proud pouze při prudké akceleraci, zatímco normální jízda vyžaduje mnohem méně proudu. Průmyslová baterie může naproti tomu pracovat při relativně vysokém zatížení po dlouhou dobu.

Tento rozdíl ovlivňuje výběr buněk.

U projektů, kde je prioritou výkon, je SK 3.7V 60.3Ah pouzdro NMC je jednou z možností, která stojí za zhodnocení. Jeho umístění produktu je více orientované na výkon než u mnoha konvenčních, energeticky zaměřených velkých pouzdrových článků.

U aplikací s mírnějšími požadavky na proud může rozhodnutí místo toho upřednostňovat energetickou kapacitu, mechanické uložení, požadavky na cyklus nebo náklady.

Před finalizací článku vždy ověřte skutečné požadavky na trvalý a špičkový proud celého balení.

Energeticky a energeticky orientované články slouží různým úkolům

Jednou z běžných chyb při získávání zdrojů z baterií je pokus najít článek, který je ve všem 'nejlepší'.

V praxi se buňky vyvíjejí podle různých priorit.

Vysoce výkonný článek může obětovat určitou hustotu energie nebo nákladovou efektivitu, aby podpořil vyšší proud. Energicky orientovaný článek může být optimalizován spíše pro kapacitu a dobu provozu než pro velmi vysoké rychlosti vybíjení.

Například Misen také dodává an Kapsový článek SK 66,5Ah NCM pro projekty, kde mohou inženýři klást větší důraz na stabilní integraci bateriového bloku a dlouhodobý provoz spíše než na extrémní výkon.

Ani jeden přístup není automaticky lepší.

Pro konverzi EV je správná otázka, zda článek bezpečně zvládne očekávaný nepřetržitý jízdní proud a špičky zrychlení. U průmyslové sady baterií může mít větší význam pracovní cyklus. U stacionárního nebo záložního systému může vysoký špičkový proud sotva ovlivnit návrh.

Zvažte zavedené formáty buněk EV

U některých projektů dávají inženýři přednost formátům buněk, které již byly spojeny s automobilovými nebo mobilními aplikacemi.

The Pouzdrový článek LG E63 / E63B 60–63Ah NMC spadá do této kategorie a lze jej zvážit pro projekty EV, autobaterií, RV a vlastních bateriových sad, kde jejich mechanický formát odpovídá designu.

Farasis dále nabízí několik velkoformátových pouzdrových článků NMC.

The Kapsová buňka Farasis P73D 73Ah poskytuje další možnost kolem nízkého rozsahu 70Ah.

U projektů vyžadujících o něco větší kapacitu pouzdro NMC Farasis P76D 76Ah . Lze také vyhodnotit

Důležité je, že přechod z 63Ah na 73Ah nebo 76Ah by neměl být považován za jednoduché zvýšení kapacity. Inženýři musí zkontrolovat, zda jsou rozměry nových článků, jazýčky, požadavky na kompresi, rozsah provozního napětí, proudová kapacita a uspořádání chlazení kompatibilní se stávajícím systémem.

A co články kolem 80Ah?

Pro projekty, kde je cílem maximalizovat energii v rámci architektury pouch-cell, mohou být atraktivní články blížící se 80Ah.

Jedním příkladem je Kapsová buňka SK Innovation E777 77,7Ah NMC.

Články s vyšší kapacitou mohou u některých konstrukcí snížit potřebu paralelních skupin a mohou zvýšit celkovou energii bez změny počtu článků zapojených do série.

Ale opět, samotná kapacita neurčuje, zda je upgrade praktický.

Fyzicky delší nebo širší pouzdrová buňka může vyžadovat zcela jiný modul. Zvýšení kapacity může také změnit tepelné chování, rozložení hmotnosti, požadavky na chlazení a mechanickou strukturu hotové baterie.

U nového designu baterie lze tyto změny obvykle přizpůsobit během konstrukce.

Pro náhradní projekt využívající stávající kryt se mohou stát hlavní překážkou.

Praktické srovnání rozsahu 60–80 Ah

Následující přehled ukazuje, jak mohou tyto buněčné rodiny zapadnout do různých směrů projektu.

buňky	Třída kapacity	Typický směr projektu	Hlavní bod ke kontrole
SK 60,3Ah	~60Ah	Aplikace s vyšším výkonem EV a baterií	Požadavky na trvalý a špičkový proud
LG E63 / E63B	Třída 60-63Ah	Projekty elektromobilů, mobility a výměny baterií	Rozměry a kompatibilita modulů
SK 66,5Ah	~66Ah	Obecná baterie a průmyslová integrace	Provozní proud a mechanické provedení
Farasis P73D	73Ah	EV a větší vlastní baterie	Dostupný modulový prostor
Farasis P76D	76Ah	Vysokoenergetické EV a bateriové moduly	Mechanické přizpůsobení a tepelné provedení
SK Innovation E777	~77,7Ah třída	Projekty vysokoenergetických elektromobilů a vlastních balení	Geometrie buňky a rozložení balení

Tato tabulka by měla být považována spíše za výchozí bod než za konečné technické rozhodnutí. Přesné specifikace buněk by měly být vždy potvrzeny pro výrobní šarži před dokončením struktury modulu.

Buňky sáčku potřebují správnou kompresi a mechanickou podporu

Na rozdíl od pevných prizmatických článků s kovovým pouzdrem závisí vačkové články z hlediska mechanické ochrany na struktuře modulu.

Dobrý modul vak-buňka normálně poskytuje řízenou podporu přes velký povrch buňky.

Příliš malé omezení může umožnit nadměrné otoky nebo pohyb. Škodlivá může být i nadměrná komprese.

Konstrukce proto musí brát v úvahu kompresní desky, rozteč buněk, izolaci, tepelnou roztažnost, vibrace a dlouhodobou změnu rozměrů.

To se stává zvláště důležité v automobilových aplikacích, protože baterie je vystavena vibracím, opakovaným změnám teploty, silám zrychlení a tisícům cyklů nabíjení a vybíjení.

Správně vybraná buňka může stále fungovat špatně, pokud je modul kolem ní špatně navržen.

Tepelný management by měl být navržen s ohledem na skutečné zatížení

Požadavek na chlazení 70Ah pouzdrového článku nelze určit pouze z kapacity.

Tvorba tepla silně závisí na vnitřním odporu, proudu, pracovním cyklu, okolní teplotě a tepelné cestě mezi článkem a chladicím systémem.

Baterie pro nízkorychlostní užitkové vozidlo může pracovat pohodlně s relativně jednoduchým tepelným designem. Výkonný EV nebo průmyslový stroj s vysokým proudem může vyžadovat mnohem aktivnější tepelné řízení.

Před výběrem konečné buňky je užitečné vědět:

• normální trvalý proud

• maximální proud a trvání

• nabíjecí proud

• očekávaná okolní teplota

• dostupný způsob chlazení

• maximální přijatelná teplota buňky

Tyto údaje poskytují bateriovému inženýrovi mnohem užitečnější informace než samotná kapacita.

Při použití 50, 100 nebo 200 buněk dohromady záleží na konzistenci buněk

Jeden sáčkový článek může fungovat perfektně na zkušební stolici, zatímco celá baterie funguje špatně.

Proč?

Protože baterie je omezena rozdíly mezi články.

Napětí, kapacita, vnitřní odpor, samovybíjení a stav nabití by měly zůstat v celé skupině přiměřeně konzistentní. Pokud jeden článek dosáhne horní nebo dolní meze napětí dříve než ostatní, může se stát, že BMS bude muset přestat nabíjet nebo vybíjet, i když většina baterie má stále použitelnou kapacitu.

To je důvod, proč je přizpůsobení článků zvláště důležité pro velké akumulátory EV.

U projektových objednávek by měli kupující projednat požadavky na testování a párování s dodavatelem před odesláním, spíše než se zaměřovat pouze na jednotkovou cenu.

Náhradní projekty vyžadují další úroveň kontroly

Výměna stávajícího akumulátorového článku elektromobilu za pouzdrový článek s vyšší kapacitou může být atraktivní, protože původní vozidlo může získat další dojezd, aniž by bylo nutné kompletně přepracovat hnací ústrojí.

Ale nemělo by to být považováno za změnu typu plug-and-play jednoduše proto, že jmenovité napětí je podobné.

Technický tým by měl potvrdit:

Mechanická kompatibilita. Mohou se nový článek a modul bezpečně vejít do původní bateriové skříně?

Okno napětí. Jsou limity nabíjení a vybíjení kompatibilní se stávající BMS a nabíječkou?

Současná schopnost. Zvládnou nové články trvalý a špičkový proud vozidla?

Chování BMS. Bude stávající BMS správně fungovat s novou použitelnou kapacitou a charakteristikami buněk?

Tepelný management. Poskytuje původní chladicí systém stále dostatečnou regulaci teploty?

Návrh připojení. Fungují rozměry a pozice jazýčků s navrhovanými přípojnicemi nebo adaptéry?

V mnoha projektech konverze jsou tyto detaily důležitější než rozdíl mezi 73Ah a 76Ah.

Nový design balení vs. výměna stávající baterie

Výběr článků je obvykle jednodušší při vývoji zcela nového bateriového bloku.

S novým designem mohou inženýři kolem vybrané buňky postavit kryt, kompresní systém, přípojnice, chladicí konstrukci a BMS.

Náhradní projekty fungují opačným směrem.

Buňka musí odpovídat stávajícímu mechanickému a elektrickému prostředí.

To znamená, že priority výběru se často liší:

U nové baterie začněte s energií, výkonem, napětím systému, očekávanou životností, cenou a celkovou efektivitou balení.

Pro výměnu stávající baterie EV začněte rozměry, kompatibilitou napětí, strukturou štítků, proudovou kapacitou a dostupným místem. Kapacita přichází po těchto základních kontrolách kompatibility.

Jaké informace byste měli zaslat dodavateli buněk?

Dodavatel může doporučit mnohem vhodnější pouzdro, pokud jsou jasné požadavky projektu.

Místo odeslání pouze:

'Potřebuji 70Ah pouzdro NMC.''

Poskytněte základní informace o systému:

1. Požadovaná jmenovitá kapacita článku nebo přijatelný rozsah

2. Cílové napětí a kapacita sady

3. Kontinuální a špičkový proud balení

4. Maximální dostupné rozměry buňky nebo modulu

5. Požadované množství buněk

6. Nový design baterie nebo projekt výměny

7. Způsob chlazení, pokud již byl definován

8. Cílová aplikace a operační prostředí

Pro projekt výměny jsou také mimořádně užitečné fotografie a rozměry původního článku a bateriového modulu.

S těmito informacemi lze často okamžitě odstranit několik nevhodných buněk.

Který 60–80Ah pouzdrový článek NMC byste si měli vybrat?

Pro každý projekt neexistuje jediná správná odpověď.

Pokud je hlavním omezením vysoký proud nebo stávající formát modulu, může být správnou volbou článek třídy 60Ah. 66Ah článek může nabídnout užitečnou střední cestu. 73Ah nebo 76Ah článek může poskytnout dodatečnou energii a přitom zůstat vhodný pro kompaktní EV modul. Článek třídy 77–80 Ah může být atraktivní, když je prioritou maximalizace energie baterie.

Konečné rozhodnutí by mělo vyvážit čtyři oblasti:

Elektrické požadavky: napětí, kapacita, trvalý proud a špičkový proud.

Mechanické požadavky: rozměry, štítky, struktura modulu a dostupný prostor.

Tepelné požadavky: provozní proud, způsob chlazení a teplotní limity.

Požadavky na dodávku: stav buňky, konzistence, dokumentace, dostupné množství a budoucí dodávka.

Ignorování kterékoli z těchto oblastí může proměnit zdánlivě dobrou buňku v drahý technický problém.

Jak Misen podporuje projekty NMC Pouch Cell

Misen pracuje s řadou velkoformátových pouzdrových článků NMC pro projekty elektromobilů, mobility, průmyslu, výměny baterií a vlastní baterie.

Namísto výběru článku pouze z požadované hodnoty Ah může náš tým pomoci porovnat dostupné možnosti podle skutečné aplikace, včetně rozměrů článku, cílového napětí, vybíjecího proudu, uspořádání modulu, množství a požadavků na integraci.

Pro projekty využívající pouzdrové články NMC 60–80 Ah nám zašlete požadované rozměry článku, cílovou kapacitu, trvalý a špičkový proud, množství a aplikaci.

Pokud vyměňujete stávající baterii, můžete poskytnout také původní model článku, rozměry, fotografie a konfiguraci balení.

Díky tomu je obvykle mnohem snazší identifikovat, které možnosti pouzdrových článků si zaslouží další testování před dokončením návrhu baterie.

Potřebujete pomoc s výběrem 60–80Ah pouzdra NMC pro váš elektromobil nebo baterii? Kontaktujte Misen s vašimi elektrickými a mechanickými požadavky a my vám pomůžeme porovnat vhodné varianty článků pro váš projekt.