Էլեկտրական սկուտերի մարտկոցի փոխարինման ուղեցույց. Ինչպես ընտրել բջիջներ և նախագծել անվտանգ փաթեթ

Հնացած սկուտերի մարտկոցի փոխարինումը կարող է վերականգնել շառավիղը, բարելավել լարման կայունությունը և պահպանել այլապես առողջ մեքենան ճանապարհին: Դժվարը պիտակի վրա տպված նույն լարմամբ բջիջներ չգտնելն է: Այն ստիպում է նոր բջիջները, մարտկոցների փաթեթը, BMS-ը, լիցքավորիչը և մեքենայի կարգավորիչը աշխատել որպես մեկ համակարգ:

Վերջերս մի նախագիծ ուշադրություն դարձրեց այս խնդրին: Մեքենան Vectrix VX-1 maxi-scooter էր, իսկ առաջարկվող փոխարինող բջիջը GBT 3.2V 70Ah LFP տոպրակ էր: VX-1-ը օգտակար դեպք է, քանի որ այն աշխատում է շատ ավելի բարձր լարման տակ, քան սովորական սկուտերը, բայց նույն ինժեներական հարցերը վերաբերում են 48 Վ առաքման սկուտերներին, 60 Վ քաղաքային մոդելներին, 72 Վ արդյունավետության սկուտերներին և այլ թեթև էլեկտրական մեքենաներին:

Այս ուղեցույցը բացատրում է, թե ինչպես զննել փոխարինող բջիջը, հաշվարկել փաթեթի կազմաձևը և բացահայտել այն մանրամասները, որոնք պետք է ստուգվեն նախքան որևէ սարքաշար ստեղծելը:

Փոխարինվող մարտկոցը համակարգ է, այլ ոչ թե բջիջների տուփ

Սկուտերը կարող է դեռ լավ շարժիչ, շասսի և կարգավորիչ ունենալ, նույնիսկ այն դեպքում, երբ նրա սկզբնական մարտկոցն այլևս պիտանի չէ: Դա գրավիչ է դարձնում բջիջների փոխարինումը, հատկապես դադարեցված մեքենաների կամ առևտրային սկուտերների համար, որոնք պետք է մնան ծառայության մեջ:

Այնուամենայնիվ, հաջող փոխարկումը պետք է բավարարի միաժամանակ վեց պայման.

• Աշխատանքային լարումը պետք է մնա կարգավորիչի անվտանգ տիրույթում:

• Խցերը պետք է մատակարարեն շարունակական հզորություն և արագացման կարճ գագաթներ՝ առանց լարման ավելորդ անկման:

• Բջիջները և փաթեթի սարքավորումները պետք է ֆիզիկապես համապատասխանեն մարտկոցի խցիկին:

• BMS-ը պետք է պաշտպանի յուրաքանչյուր սերիայի խումբ և կարգավորի ինչպես շարժիչի ընթացիկ, այնպես էլ վերականգնողական լիցքավորումը:

• Լիցքավորիչը պետք է օգտագործի ճիշտ լարման պրոֆիլը նոր քիմիայի և սերիայի հաշվարկի համար:

• Պատրաստի փաթեթը պետք է դիմակայել թրթռմանը, ջերմությանը, խոնավությանը, ազդեցությանը և սպասարկման կրկնվող ցիկլերին:

Եթե ​​այս պայմաններից մեկը բաց թողնվի, փաթեթը, որը ճիշտ է երևում թղթի վրա, կարող է ապահովել վատ տիրույթ, առաջացնել կարգավորիչի անսարքություններ կամ ստեղծել անվտանգության հնարավոր վտանգ:

Սկսեք մեքենայից, ոչ թե փոխարինող բջիջից

Նախքան բջիջ ընտրելը, հավաքեք մեքենայի բնօրինակ տվյալները: Միայն մոդելի անունը բավարար չէ, քանի որ արտադրողները հաճախ օգտագործում են տարբեր մարտկոցներ, լիցքավորիչներ կամ որոնվածը արտադրության տարիների և տարածաշրջանային տարբերակների ընթացքում:

Ինչպես է սերիայի և զուգահեռ կոնֆիգուրացիան փոխում փաթեթը

Շարքով միացված բջիջները մեծացնում են լարումը: Զուգահեռաբար միացված բջիջները մեծացնում են հզորությունը և ընթացիկ հնարավորությունը: Հիմնական հաշվարկները պարզ են.

«72V» բառը չի նկարագրում մեկ ունիվերսալ մարտկոց: 72V դասի NMC փաթեթը սովորաբար կառուցվում է որպես 20S, որը տալիս է մոտ 74V անվանական և 84V լրիվ լիցքավորման դեպքում: 24S LFP փաթեթը տալիս է 76,8 Վ անվանական և մինչև 87,6 Վ, եթե լիցքավորվում է մինչև 3,65 Վ մեկ բջջի համար: Երկուսն էլ կարող են վաճառվել որպես 72 Վ մարտկոցներ, սակայն դրանք փոխարինելի չեն առանց կարգավորիչի և լիցքավորիչի սահմանաչափերը հաստատելու:

Սրանք հաշվարկային օրինակներ են, այլ ոչ թե ունիվերսալ փոխարինումներ: Վերջնական սերիայի հաշվարկը պետք է ընտրվի մեքենայի իրական նվազագույն և առավելագույն DC ավտոբուսի սահմաններից:

LFP կամ NMC. ո՞ր քիմիան է համապատասխանում սկուտերի փոխակերպմանը:

LFP-ն հաճախ ընտրվում է փոխարինող նախագծերի համար, քանի որ այն առաջարկում է լավ ջերմային կայունություն և երկար ցիկլի կյանք: NMC-ն արժեքավոր է մնում, երբ մարտկոցի խցիկն ամուր է, և մեկ կիլոգրամի տիրույթը առաջնահերթ է: Ոչ մի քիմիա ինքնաբերաբար ավելի լավ չէ յուրաքանչյուր սկուտերի համար:

Բջջի ձևաչափը նույնպես կարևոր է: Գլանաձև բջիջները մոդուլային են և լայնորեն հենված, պրիզմատիկ բջիջները մեխանիկորեն ամուր են և հեշտությամբ հավաքվում են, մինչդեռ քսակ բջիջները կարող են ավելի լավ օգտագործել երկար կամ մակերեսային պարիսպը: Քսակի բջիջները պետք է վերահսկվող սեղմում և պաշտպանություն սուր եզրերից և տեղական ճնշումից: Նրանց ներդիրներին անհրաժեշտ են նաև պատշաճ նախագծված ավտոբուսներ կամ եռակցված միացումներ; դրանք չպետք է վերաբերվեն որպես ճկուն թիթեղների, որոնք կարող են պարզապես փաթեթավորվել չօգտագործված տարածքում:

Դեպքի ուսումնասիրություն. 40S 70Ah LFP փաթեթի ցուցադրում Vectrix VX-1-ի համար

Բնօրինակ Vectrix VX-1-ը կառուցվել է բարձր լարման մարտկոցի համակարգի շուրջ: Հրապարակված տեխնիկական նյութը նկարագրում է վաղաժամ մարտկոցը որպես մոտավորապես 125 Վ, 30 Աժ և 3,7 կՎտժ: Ավելի ուշ գործարանային Li/Li+ տարբերակներն օգտագործեցին 40 LFP բջիջներ հաջորդաբար՝ արտադրելով ավտոբուսի անվանական լարում 128 Վ։ Այդ պատմությունը 40S LFP ճարտարապետությունը դարձնում է խելամիտ մեկնակետ VX-1 փոխակերպման համար, բայց ոչ ավտոմատ հաստատում յուրաքանչյուր մոդելային տարվա կամ որոնվածի տարբերակի համար:

Առաջարկվող նախագծի համար GBT քսակի բջիջի նախնական զննման տվյալները 3,2 Վ, 70 Աժ և մոտավորապես 14,5 × 102 × 376 մմ են: Ծրագրի տվյալները ցույց են տալիս նաև 2C շարունակական լիցքաթափում և 5C իմպուլսային արտանետում: Այս գնահատականները պետք է հաստատվեն բջջի ճշգրիտ մոդելի և դրա ներկայիս ստորագրված տվյալների թերթիկի համեմատ, նախքան փաթեթը թողարկվի արտադրության համար:

Ընթացիկ պահանջարկը պետք է ստուգվի ցածր լիցքավորման դեպքում

10 կՎտ բեռնվածքը 128 Վ-ում քաշում է մոտ 78 Ա: 15 կՎտ բեռը քաշում է մոտ 117 Ա: Հոսանքը բարձրանում է, քանի որ փաթեթի լարումը նվազում է, և մալուխի, միակցիչի և կարգավորիչի կորուստները ավելացնում են մարտկոցի պահանջարկը: Այդ իսկ պատճառով, ընթացիկ կարողությունը պետք է ստուգվի ավելի ցածր աշխատանքային լարման մոտ և շրջակա միջավայրի ամենաբարձր ակնկալվող ջերմաստիճանում, ոչ միայն լաբորատոր նստարանի անվանական լարման դեպքում:

Հում բջիջները կարող են տեղավորվել, մինչդեռ պատրաստի փաթեթը՝ ոչ

Եթե ​​40 բջիջները բաժանված են 20-անոց երկու կույտերի, տեսականորեն միայն բջիջների համար նախատեսված ծրարը մոտավորապես 376 × 290 × 204 մմ է: Մոտավորապես 610 × 330 × 222 մմ VX-1 մարտկոցի հաղորդված ծրարի համեմատ, դա խոստումնալից է թվում: Մնացած բարձրությունը, սակայն, ընդամենը մոտ 18 մմ է, նախքան սեղմման թիթեղները, էլեկտրական մեկուսացումը, ներդիրների հենարանները, ավտոբուսները, զգայական լարերը և պարիսպների թույլատրելիությունը ավելացնելը: Ներդիրի կողմնորոշումը և ծառայության հասանելիությունը կարող են ավելի կարևոր լինել, քան չօգտագործված ծավալը ծոցում:

Ահա թե ինչու հաջորդ քայլը պետք է լինի 3D փաթեթի դասավորությունը՝ հիմնված մեքենայի չափված երկրաչափության վրա: Ծավալի հաշվարկը չի կարող ցույց տալ, թե արդյոք փաթեթը կարող է իրականում հավաքվել, տեղադրվել և ապահով սպասարկվել:

Շրջանակը պետք է գնահատվի օգտագործելի էներգիայից

Անվանական էներգիան 8,96 կՎտժ է, սակայն գործնական դիզայնը սովորաբար էներգիա է պահում լարման պատուհանի վերևում և ներքևում: Եթե ​​85%-ը համարվում է օգտագործելի, ապա փաթեթը ապահովում է մոտ 7,6 կՎտժ: 80 Վտժ/կմ միջին սպառման դեպքում պարզ հաշվարկը կազմում է մոտ 95 կմ; 100 Վտժ/կմ արագությամբ մոտ 76 կմ է։ Արագությունը, հեծյալի զանգվածը, բլուրները, ջերմաստիճանը, անվադողերի ճնշումը և քամին կարող են զգալիորեն շարժել իրական արդյունքը:

BMS ընտրություն. ավելին, քան համընկնում է շարքի թվին

«40S LFP» նշված BMS-ը ավտոմատ կերպով հարմար չէ 40S սկուտերների փաթեթի համար: Դրա լարման վարկանիշը, հոսանքի սենսորները, կոնտակտորների ելքերը, նախնական լիցքավորման տրամաբանությունը, հավասարակշռման ռազմավարությունը և հաղորդակցության արձանագրությունը պետք է համապատասխանեն մեքենային:

Ձգող փաթեթի համար BMS-ը պետք է վերանայվի հետևյալի համար.

• Մեկ բջջի գերլարման և թերլարման պաշտպանություն

• Շարունակական լիցքաթափման հոսանք և ժամանակով սահմանափակված առավելագույն հոսանք

• Լիցքավորման հոսանքը, ներառյալ վերականգնողական արգելակումը

• Ջերմաստիճանի տվիչներ ներկայացուցչական տաք և սառը կետերում

• Կոնտակտորների կառավարում, նախնական լիցքավորման և անսարքության անջատման վարքագիծ

• Պասիվ կամ ակտիվ հավասարակշռող հոսանք

• CAN կապ լիցքավորիչի, վահանակի կամ շարժիչի կարգավորիչի հետ

• Քնի հոսանքը պահեստավորման ընթացքում և ցածր ջերմաստիճանի լիցքավորման արգելափակում

Հատուկ ուշադրության է արժանի վերականգնողական արգելակումը: Երբ մարտկոցը լցված է կամ սառը, այն կարող է չկարողանալ ընդունել նորմալ վերականգնման հոսանքը: BMS-ին և կարգավորիչին անհրաժեշտ է համակարգված մեթոդ՝ նվազեցնելու կամ անջատելու ռեգենը, նախքան BMS-ը ստիպված կլինի բացել հիմնական կոնտակտորը ծանրաբեռնվածության տակ:

Հնարավո՞ր է պահպանել սկուտերի բնօրինակ լիցքավորիչը:

Երբեմն, բայց միայն այն բանից հետո, երբ նրա վարքագիծը ստուգվում է: NiMH-ի համար նախատեսված լիցքավորիչը չպետք է ենթադրվի, որ աշխատում է LFP-ի հետ: Նույնիսկ նույն անվանական լարումներով լիթիումի երկու փաթեթները կարող են պահանջել տարբեր առավելագույն լարումներ, ընթացիկ թուլացում և ջերմաստիճանի կանոններ:

Կան երեք ընդհանուր երթուղիներ.

1. Վերածրագրավորեք բնօրինակ լիցքավորիչը , երբ առկա են աջակցվող որոնվածը և հաղորդակցման փաստաթղթերը:

2. Փոխարինեք լիցքավորիչը նոր քիմիայի, սերիաների քանակի և BMS հաղորդակցության համար նախատեսված միավորով:

3. Օգտագործեք անկախ լիցքավորիչ-BMS համակարգ ՝ պահպանելով մեքենայի անհրաժեշտ կողպեքները և ցուցադրման գործառույթները:

Լիցքավորման թիրախը միշտ չէ, որ պետք է հավասարի բջիջի կողմից թույլատրված բացարձակ առավելագույնին: Մի փոքր ավելի ցածր վերին լարումը կարող է ապահովել շահագործման օգտակար մարժա և կարող է ապահովել ավելի երկար սպասարկման ժամկետ, սակայն ընտրված արժեքը դեռ պետք է աշխատի հավասարակշռման և մեքենայի լիցքավորման վիճակի հաշվարկի հետ:

Մեխանիկական և էլեկտրական մանրամասներ, որոնք որոշում են հուսալիությունը

Փոխակերպման շատ խնդիրներ սկսվում են հենց բջջից դուրս: Հուսալի սկուտերային փաթեթին անհրաժեշտ է կոշտ պարիսպ, կանխատեսելի բջիջների սեղմում, հաղորդիչ մասերի միջև մեկուսացում, լարվածության թուլացում յուրաքանչյուր մալուխի ելքի վրա և բավականաչափ տարանջատում բարձր և ցածր լարման լարերի միջև:

Դիզայնը պետք է ներառի նաև.

• Ճիշտ գնահատված հիմնական ապահովիչ, որը գտնվում է փաթեթի ելքին մոտ

• Ծառայության անջատման կամ անվտանգ սպասարկման ընթացակարգ

• Նախնական լիցքավորման դիմադրություն կարգավորիչ-կոնդենսատորի ներթափանցման հոսանքը սահմանափակելու համար

• Կոնտակտորներ՝ համապատասխան DC լարման և անսարքության հոսանքի գնահատականներով

• Հոսանքի, ջերմաստիճանի բարձրացման և թրթռումների համար նախատեսված ավտոբուսներ

• Պաշտպանություն ջրից, հաղորդիչ փոշուց և ճանապարհի բեկորներից

• Ջերմային ուղիներ, որոնք չեն ստեղծում մեկուսացված տաք բջիջներ

• Մաքուր բևեռականություն, բարձր լարման և սպասարկման պիտակներ

Բջջային տուփի համար սեղմումը պետք է լինի միատեսակ և հստակ, այլ ոչ թե իմպրովիզացված: Չափազանց քիչ զսպվածությունը կարող է թույլ տալ այտուցվածություն և ներդիրների հոգնածություն; շատ տեղական ճնշումը կարող է վնասել լամինատը կամ ներքին շերտերը:

Սկուտերի մարտկոցի փոխարինման գործնական աշխատանք

Ինչ պետք է փորձարկվի նախքան սկուտերը ճանապարհ վերադառնալը:

Նախատիպը նվազագույնը պետք է ստուգվի բջջի հետևողականության, օգտագործելի հզորության, բարձր հոսանքի լարման անկման, ավտոբուսի ջերմաստիճանի բարձրացման, մեկուսացման դիմադրության, BMS շեմերի, կոնտակտորների աշխատանքի և լիցքավորիչի անջատման համար: Մեքենաների փորձարկումները պետք է սկսվեն վերահսկվող հզորությամբ և աստիճանաբար ընդլայնվեն մինչև արագացում, բլրի մագլցում և վերականգնողական արգելակում:

Օգտակար վավերացման պլանը ներառում է նաև լրիվ լիցքավորման ներծծում, լիցքավորման ցածր վիճակի, շուկային համապատասխան տաք և սառը պայմաններ, պահման հոսանքի անջատում և անսարքության մոդելավորում: Նպատակը սոսկ սկուտերը շարժելը չէ: Այն պետք է համոզվի, որ կանխատեսելի անսարքությունները հանգեցնում են վերահսկվող, վերականգնվող պատասխանի:

Որտեղ կարող է տեղավորվել GBT 70Ah LFP քսակ բջիջը

70Ah բարձր հզորությամբ LFP-ի քսակ բջիջը կարող է հետաքրքիր տարբերակ լինել մեծ սկուտերների, էլեկտրական մոտոցիկլետների և թեթև EV փոխակերպումների համար, որտեղ պարիսպը ձեռնտու է երկար, բարակ բջիջներին: 40S1P-ում այն ​​առաջարկում է գրեթե 9 կՎտժ անվանական էներգիա՝ առանց զուգահեռ բջիջների խմբերի: Համակարգի ավելի ցածր լարման դեպքում նույն հզորությունը կարող է ապահովել առաքման սկուտերներ, կոմունալ մեքենաներ և այլ ծրագրեր, որոնք առաջնահերթություն են տալիս ամենօրյա հեծանվավազքին և կայուն էներգիային:

Ճիշտ ընտրությունը դեռևս կախված է բջիջների ստուգված բնութագրերից և մեքենայի աշխատանքային ցիկլից: Քաղաքային սկուտերը, որը ճամփորդում է համեստ հզորությամբ, տարբեր կարիքներ ունի, քան երկար կարգի մագլցող ծանր մաքսի սկուտերը, նույնիսկ երբ երկու փաթեթները պիտակավորված են 70Ah:

Բջջային ընթացիկ տեղեկատվության համար տե՛ս Misen's-ը GBT 3.2V 70Ah LFP քսակ բջիջ և ավելի լայն LiFePO4 քսակ-բջիջների տիրույթ : Վերջնական գնահատականները միշտ պետք է հաստատվեն արտադրության ճշգրիտ խմբաքանակի և փաթեթի ձևավորման համար:

Հաճախակի տրվող հարցեր

Կարո՞ղ եմ սկուտերի կապարաթթվային կամ NiMH մարտկոցը փոխարինել LFP-ով:

Հաճախ այո, բայց դա ավելի շուտ համակարգի փոխակերպում է, քան ուղղակի բջիջների փոխանակում: Նոր փաթեթը պետք է համապատասխանի կարգավորիչի լարման պատուհանին, և սովորաբար անհրաժեշտ է քիմիայի համար հատուկ BMS և լիցքավորիչի ռազմավարություն:

Ինչպե՞ս ընտրել LFP բջիջների շարքը:

Աշխատեք հետ՝ կարգավորիչի մարտկոցի թույլատրելի նվազագույն և առավելագույն լարումից: Ստուգեք ինչպես անվանական, այնպես էլ լրիվ լիցքավորման լարումը. Մի ընտրեք սերիայի հաշվարկը միայն սկուտերի մարքեթինգային լարումից:

Ավելի բարձր Ah մարտկոցը միշտ ավելի լավն է:

Ոչ: Ավելի մեծ հզորությունը կարող է բարելավել միջակայքը, բայց այն նաև փոխում է փաթեթի չափը, քաշը, լիցքավորման ժամանակը և անսարքության էներգիան: Փաթեթը դեռ պետք է բավարարի ընթացիկ, ջերմային, մեխանիկական և մեքենայի ինտեգրման պահանջները:

Կարո՞ղ է միայն BMS-ը պաշտպանել շարժիչի կարգավորիչը:

Ոչ: BMS-ը պաշտպանում է մարտկոցը, մինչդեռ կարգավորիչը, ապահովիչը, կոնտակտորները և նախնական լիցքավորման սխեման յուրաքանչյուրն ունի առանձին աշխատանք: Նրանց սահմանները և անջատման պահվածքը պետք է համակարգված լինեն:

Ի՞նչ տեղեկատվություն է անհրաժեշտ սկուտերի մարտկոցի պատվերով առաջարկի համար:

Տրամադրեք սկուտերի մոդելը և տարին, մարտկոցի բնօրինակ պիտակը, կարգավորիչի և լիցքավորիչի պիտակները, մարտկոցի խցիկի չափերը, ցանկալի միջակայքը, մեքենայի հզորությունը, առավելագույն արագությունը, հեծանվորդի/բեռնվածքի քաշը, միակցիչի լուսանկարները և սպասվող աշխատանքային ջերմաստիճանը: CAN-ը կամ էլեկտրահաղորդման փաստաթղթերը հատկապես օգտակար են բարձր լարման սկուտերների համար:

Վերջնական մտքեր

Լավագույն փոխարինող բջիջը պարզապես ամենամեծ հզորությամբ կամ C-ի ամենաբարձր բջիջը չէ: Դա այն բջիջն է, որը կարող է ինտեգրվել ամբողջական փաթեթի մեջ՝ ճիշտ լարման պատուհանով, բավարար հոսանքի լուսանցքով, իրատեսական մեխանիկական դասավորությամբ և համակարգված պաշտպանությամբ:

Vectrix VX-1-ը ցույց է տալիս, թե ինչու է այս գործընթացը կարևոր: 40S 70Ah LFP փաթեթը էլեկտրականորեն գրավիչ է և առաջարկում է անվանական էներգիայի մեծ աճ, սակայն լիցքավորիչի միջերեսը, վերականգնող արգելակումը, փաթեթի բարձրությունը և տոպրակի բջիջների սեղմումը կարող են որոշել, թե արդյոք դիզայնը գործնական է: Նույն կարգապահ մոտեցումը վերաբերում է ավելի փոքր 48V և 72V սկուտերներին: