Mwongozo wa Kubadilisha Betri ya Scooter ya Umeme: Jinsi ya Kuchagua Seli na Usanifu Kifurushi Salama

Kubadilisha betri ya pikipiki iliyozeeka kunaweza kurejesha anuwai, kuboresha uthabiti wa voltage na kuweka gari la sauti vinginevyo barabarani. Sehemu ngumu sio kupata seli zilizo na voltage sawa iliyochapishwa kwenye lebo. Inafanya seli mpya, pakiti ya betri, BMS, chaja na kidhibiti cha gari kufanya kazi kama mfumo mmoja.

Mradi wa hivi majuzi ulileta jambo hili kuzingatia. Gari hilo lilikuwa ni skuta kubwa ya Vectrix VX-1, na kisanduku cha kubadilisha kilichopendekezwa kilikuwa GBT 3.2V 70Ah LFP kiini cha pochi. VX-1 ni kesi muhimu kwa sababu inafanya kazi kwa volteji ya juu zaidi kuliko skuta ya kawaida ya abiria, lakini maswali yale yale ya uhandisi yanatumika kwa pikipiki za kusambaza za 48V, miundo ya jiji la 60V, scooters za utendakazi 72V na magari mengine mepesi ya umeme.

Mwongozo huu unaelezea jinsi ya kukagua kisanduku mbadala, kukokotoa usanidi wa pakiti na kutambua maelezo ambayo lazima yaangaliwe kabla maunzi yoyote kujengwa.

Betri mbadala ni mfumo, si sanduku la seli

Pikipiki bado inaweza kuwa na injini nzuri, chasi na kidhibiti hata wakati betri yake ya asili haiwezi kutumika tena. Hiyo hufanya uingizwaji wa seli kuvutia, haswa kwa magari ambayo hayatumiki au pikipiki za kibiashara ambazo zinahitaji kusalia katika huduma.

Walakini, ubadilishaji uliofaulu lazima utimize masharti sita kwa wakati mmoja:

• Voltage ya uendeshaji lazima isalie ndani ya safu salama ya kidhibiti.

• Seli lazima zitoe nguvu zinazoendelea na vilele vifupi vya kuongeza kasi bila kushuka kwa voltage nyingi.

• Seli na maunzi ya pakiti lazima zilingane na sehemu ya betri.

• BMS lazima ilinde kila kikundi cha mfululizo na ishughulikie utozaji wa sasa na wa urejeshaji wa gari.

• Chaja lazima itumie wasifu sahihi wa voltage kwa hesabu mpya ya kemia na mfululizo.

• Pakiti ya kumaliza lazima ihimili vibration, joto, unyevu, athari na mzunguko wa huduma unaorudiwa.

Iwapo mojawapo ya masharti haya yatakosekana, kifurushi kinachoonekana kuwa sahihi kwenye karatasi kinaweza kutoa anuwai mbaya, kusababisha hitilafu za kidhibiti au kuunda hatari inayoweza kuepukika.

Anza na gari, sio seli mbadala

Kabla ya kuchagua kisanduku, kusanya data asili ya gari. Jina la mfano pekee halitoshi kwa sababu watengenezaji mara nyingi hutumia betri, chaja au programu dhibiti tofauti katika miaka ya uzalishaji na matoleo ya kikanda.

Jinsi mfululizo na usanidi sambamba hubadilisha kifurushi

Seli zilizounganishwa katika mfululizo huongeza voltage. Seli zilizounganishwa kwa sambamba huongeza uwezo na uwezo wa sasa. Mahesabu ya msingi ni rahisi:

Neno '72V' halielezi betri moja ya ulimwengu wote. Kifurushi cha NMC cha kiwango cha 72V hujengwa kama 20S, na kutoa takriban 74V nominella na 84V kwa chaji kamili. Kifurushi cha 24S LFP hutoa 76.8V nominella na hadi 87.6V ikiwa imechajiwa hadi 3.65V kwa kila seli. Zote mbili zinaweza kuuzwa kama betri za 72V, lakini hazibadilishwi bila kuthibitisha kikomo cha kidhibiti na chaja.

Hizi ni mifano ya hesabu, sio uingizwaji wa ulimwengu wote. Hesabu ya mwisho ya mfululizo lazima ichaguliwe kutoka kwa kiwango cha chini kabisa cha gari na kikomo cha juu zaidi cha mabasi ya DC.

LFP au NMC: ni kemia gani inafaa ubadilishaji wa skuta?

LFP mara nyingi huchaguliwa kwa miradi ya uingizwaji kwa sababu inatoa utulivu mzuri wa joto na maisha ya mzunguko mrefu. NMC husalia na thamani wakati sehemu ya betri imebana na masafa kwa kila kilo ndicho kinachopewa kipaumbele. Wala kemia ni bora kiotomatiki kwa kila skuta.

Muundo wa seli ni muhimu pia. Seli za silinda ni za msimu na zinaungwa mkono kwa upana, seli za prismatiki ni imara kiufundi na ni rahisi kukusanyika, wakati seli za pochi zinaweza kutumia vyema eneo refu au la kina kifupi. Seli za pochi zinahitaji mgandamizo unaodhibitiwa na ulinzi dhidi ya kingo kali na shinikizo la ndani. Tabo zao pia zinahitaji mabasi yaliyoundwa vizuri au viungo vya svetsade; zisichukuliwe kama karatasi zinazonyumbulika ambazo zinaweza kupakiwa kwenye nafasi isiyotumika.

Uchunguzi kifani: kukagua kifurushi cha 40S 70Ah LFP kwa Vectrix VX-1

Vectrix VX-1 ya awali ilijengwa karibu na mfumo wa betri ya juu-voltage. Nyenzo za kiufundi zilizochapishwa hufafanua betri ya awali kama takriban 125V, 30Ah na 3.7kWh. Matoleo ya baadaye ya kiwanda cha Li/Li+ yalitumia seli 40 za LFP mfululizo, na kutengeneza voltage ya basi ya 128V. Historia hiyo inafanya usanifu wa 40S LFP kuwa mahali pazuri pa kuanzia kwa ubadilishaji wa VX-1, lakini sio idhini ya kiotomatiki kwa kila mwaka wa mfano au toleo la programu.

Kwa mradi uliopendekezwa, data ya awali ya uchunguzi wa kisanduku cha GBT ni 3.2V, 70Ah na takriban 14.5 × 102 × 376mm. Data ya mradi pia inaonyesha kutokwa kwa 2C mfululizo na kutokwa kwa mapigo ya 5C. Ukadiriaji huu lazima uthibitishwe dhidi ya muundo halisi wa seli na hifadhidata iliyotiwa saini ya sasa kabla ya kifurushi kutolewa kwa uzalishaji.

Mahitaji ya sasa lazima yaangaliwe kwa hali ya chini ya malipo

Mzigo wa 10kW huchota takriban 78A kwa 128V. Mzigo wa 15kW huchota takriban 117A. Kipengele cha sasa huongezeka kadri kifurushi cha voltage kinavyopungua, na hasara za kebo, kiunganishi na kidhibiti huongeza hitaji la betri. Kwa sababu hii, uwezo wa sasa unapaswa kuchunguzwa karibu na voltage ya chini ya uendeshaji na kwa joto la juu zaidi linalotarajiwa-sio tu kwa voltage ya kawaida kwenye benchi ya maabara.

Seli mbichi zinaweza kutoshea wakati kifurushi kilichokamilika hakitoshei

Ikiwa seli 40 zimegawanywa katika safu mbili za 20, bahasha ya kinadharia ya seli pekee ni takriban 376 × 290 × 204mm. Ikilinganishwa na taarifa ya bahasha ya betri-bay ya VX-1 ya takriban 610 × 330 × 222mm, ambayo inaonekana kuahidi. Urefu uliobaki, hata hivyo, ni karibu 18mm tu kabla ya kuongeza sahani za kukandamiza, insulation ya umeme, vifaa vya kuunga mkono, baa za basi, waya za kuhisi na uvumilivu wa kufungwa. Mwelekeo wa kichupo na ufikiaji wa huduma inaweza kuwa muhimu zaidi kuliko sauti isiyotumika mahali pengine kwenye ghuba.

Hii ndiyo sababu hatua inayofuata inapaswa kuwa mpangilio wa pakiti ya 3D kulingana na jiometri ya gari iliyopimwa. Hesabu ya sauti haiwezi kuonyesha kama kifurushi kinaweza kukusanywa, kusakinishwa na kuhudumiwa kwa usalama.

Masafa yanapaswa kukadiriwa kutoka kwa nishati inayoweza kutumika

Nishati ya kawaida ni 8.96kWh, lakini muundo wa vitendo kawaida huhifadhi nishati juu na chini ya dirisha la voltage. Ikiwa 85% itachukuliwa kuwa inayoweza kutumika, pakiti hutoa takriban 7.6kWh. Kwa wastani wa matumizi ya 80Wh/km, makadirio rahisi ni kuhusu 95km; kwa 100Wh/km, ni kama 76km. Kasi, wingi wa wapanda farasi, vilima, joto, shinikizo la tairi na upepo vinaweza kusonga matokeo halisi kwa kiasi kikubwa.

Uchaguzi wa BMS: zaidi ya kulinganisha hesabu ya mfululizo

BMS yenye alama ya '40S LFP' haifai kiotomatiki kwa pakiti ya 40S ya skuta. Ukadiriaji wake wa volteji, vitambuzi vya sasa, vifaa vya kutoa mawasiliano, mantiki ya kabla ya malipo, mkakati wa kusawazisha na itifaki ya mawasiliano vyote vinahitaji kulingana na gari.

Kwa pakiti ya kuvutia, BMS inapaswa kukaguliwa kwa:

• Ulinzi wa overvoltage kwa kila seli na undervoltage

• Utoaji unaoendelea wa sasa na wa kilele cha muda mdogo

• Chaji ya sasa, pamoja na breki ya kuzaliwa upya

• Sensorer za halijoto katika sehemu za uwakilishi za joto na baridi

• Udhibiti wa mwasiliani, malipo ya awali na tabia ya kuzima kosa

• Mkondo wa kusawazisha tulivu au unaofanya kazi

• CAN mawasiliano na chaja, dashibodi au kidhibiti cha gari

• Hali ya kulala wakati wa kuhifadhi na kufunga kwa malipo ya halijoto ya chini

Breki ya kuzaliwa upya inastahili tahadhari maalum. Wakati betri imejaa au baridi, inaweza isiweze kukubali mkondo wa kawaida wa kuzaliwa upya. BMS na kidhibiti vinahitaji mbinu iliyoratibiwa ili kupunguza au kuzima regen kabla ya BMS kulazimishwa kufungua kiunganishi kikuu chini ya mzigo.

Je, chaja asili ya skuta inaweza kubakishwa?

Wakati mwingine, lakini tu baada ya tabia yake kuthibitishwa. Chaja iliyoundwa kwa ajili ya NiMH haipaswi kuchukuliwa kuwa inafanya kazi na LFP. Hata pakiti mbili za lithiamu zilizo na voltages sawa za nominella zinaweza kuhitaji voltages tofauti za kiwango cha juu, tapering ya sasa na sheria za joto.

Kuna njia tatu za kawaida:

1. Panga upya chaja asili wakati programu dhibiti na nyaraka za mawasiliano zinapatikana.

2. Badilisha chaja na kitengo kilichoundwa kwa ajili ya kemia mpya, hesabu ya mfululizo na mawasiliano ya BMS.

3. Tumia mfumo wa chaja-BMS inayojitegemea huku ukihifadhi miingiliano inayohitajika ya gari na vitendaji vya kuonyesha.

Lengo la malipo si mara zote linahitaji kuwa sawa na upeo kamili unaoruhusiwa na seli. Voltage ya juu kidogo inaweza kutoa ukingo muhimu wa uendeshaji na inaweza kusaidia maisha marefu ya huduma, lakini thamani iliyochaguliwa lazima ifanye kazi kwa kusawazisha na hesabu ya hali ya malipo ya gari.

Maelezo ya mitambo na umeme ambayo huamua kuegemea

Matatizo mengi ya uongofu huanza nje ya seli yenyewe. Kifurushi cha skuta kinachotegemeka kinahitaji uzio thabiti, mgandamizo wa seli unaotabirika, insulation kati ya sehemu za kupitishia umeme, unafuu wa mkazo katika kila njia ya kutoka na utengano wa kutosha kati ya nyaya zenye voltage ya juu na ya chini-voltage.

Ubunifu unapaswa pia kujumuisha:

• Fuse kuu iliyokadiriwa kwa usahihi iliyo karibu na pato la pakiti

• Kukatwa kwa huduma au utaratibu wa matengenezo salama

• Upinzani wa malipo kabla ya kuweka kikomo cha upenyezaji wa sasa wa kidhibiti-capacitor

• Wawasilianaji walio na voltage ya kutosha ya DC na ukadiriaji wa hitilafu

• Busbar iliyoundwa kwa ajili ya sasa, kupanda kwa joto na vibration

• Ulinzi dhidi ya maji, vumbi conductive na uchafu wa barabara

• Njia za joto ambazo haziunda seli za moto zilizotengwa

• Wazi polarity, high-voltage na huduma lebo

Kwa kifurushi cha seli ya mfuko, mbano inapaswa kuwa sawa na kubainishwa badala ya kuboreshwa. Kizuizi kidogo sana kinaweza kuruhusu uvimbe na uchovu wa tabo; shinikizo la ndani sana linaweza kuharibu tabaka za laminate au za ndani.

Mtiririko wa vitendo wa kubadilisha betri ya skuta

Ni nini kinapaswa kupimwa kabla ya pikipiki kurudi barabarani?

Kwa uchache, mfano unapaswa kuangaliwa kwa uthabiti wa seli, uwezo unaoweza kutumika, sag ya voltage ya juu-sasa, kupanda kwa joto la basi, upinzani wa insulation, vizingiti vya BMS, uendeshaji wa kontakt na kukata chaja. Majaribio ya gari yanapaswa kuanza kwa nguvu zinazodhibitiwa na kupanua polepole hadi kuongeza kasi, kupanda vilima na kusimama tena kwa breki.

Mpango muhimu wa uthibitishaji pia unajumuisha loweka kamili, operesheni ya hali ya chini ya malipo, hali ya joto na baridi inayofaa soko, uhifadhi wa ufunguo wa sasa na uigaji wa hitilafu. Lengo si tu kufanya skuta kusonga. Ni kuhakikisha kuwa kasoro zinazoweza kutabirika husababisha jibu linalodhibitiwa, linaloweza kurejeshwa.

Ambapo seli ya pochi ya GBT 70Ah LFP inaweza kutoshea

Seli ya pochi ya LFP yenye nguvu ya juu ya 70Ah inaweza kuwa chaguo la kuvutia kwa pikipiki kubwa, pikipiki za umeme na ubadilishaji wa EV nyepesi ambapo ua hupendelea seli ndefu na nyembamba. Katika 40S1P, inatoa karibu 9kWh ya nishati ya kawaida bila vikundi vya seli sambamba. Katika viwango vya chini vya voltage za mfumo, uwezo sawa unaweza kutumia scoota za uwasilishaji, magari ya matumizi na programu zingine zinazotanguliza baiskeli ya kila siku na nishati thabiti.

Chaguo sahihi bado inategemea vipimo vya seli vilivyothibitishwa na mzunguko wa wajibu wa gari. Pikipiki ya jiji ambayo husafiri kwa nguvu ya kawaida ina mahitaji tofauti na skuta nzito ya kupanda madaraja marefu, hata wakati vifurushi vyote viwili vimeandikwa 70Ah.

Kwa habari ya sasa ya seli, angalia Misen GBT 3.2V 70Ah LFP pochi kiini na pana zaidi Masafa ya seli za mfuko wa LiFePO4 . Ukadiriaji wa mwisho unapaswa kuthibitishwa kila wakati kwa kundi halisi la uzalishaji na muundo wa pakiti.

Maswali yanayoulizwa mara kwa mara

Je, ninaweza kubadilisha asidi ya risasi ya pikipiki au betri ya NiMH na LFP?

Mara nyingi ndio, lakini ni ubadilishaji wa mfumo badala ya ubadilishaji wa seli moja kwa moja. Kifurushi kipya lazima kilingane na kidirisha cha volteji ya kidhibiti, na kwa kawaida kinahitaji mkakati mahususi wa BMS na chaja.

Je, ninachaguaje idadi ya seli za LFP katika mfululizo?

Fanya kazi nyuma kutoka kwa kiwango cha chini kinachoruhusiwa cha kidhibiti na cha juu cha voltage ya betri. Angalia voltage ya nominella na voltage ya malipo kamili; usichague hesabu ya mfululizo kutoka kwa voltage ya uuzaji ya skuta pekee.

Je, betri ya Ah ya juu kila wakati ni bora?

Hapana. Uwezo zaidi unaweza kuboresha anuwai, lakini pia hubadilisha saizi ya pakiti, uzito, wakati wa malipo na nishati ya hitilafu. Kifurushi bado kinapaswa kukidhi mahitaji ya sasa, ya joto, ya mitambo na ya ujumuishaji wa gari.

BMS pekee inaweza kulinda kidhibiti cha gari?

Hapana. BMS hulinda betri, wakati kidhibiti, fuse, viunganishi na saketi ya kabla ya kuchaji kila moja ina kazi tofauti. Mipaka yao na tabia ya kuzima lazima iratibiwe.

Ni maelezo gani yanahitajika kwa pendekezo la betri ya skuta maalum?

Toa muundo na mwaka wa skuta, lebo asili ya betri, lebo za kidhibiti na chaja, vipimo vya chumba cha betri kilichopimwa, masafa unayotaka, nishati ya gari, kasi ya juu zaidi, uzani wa mpanda farasi, picha za kiunganishi na halijoto ya kufanya kazi inayotarajiwa. Hati za CAN au wiring ni muhimu sana kwa scoota zenye voltage ya juu.

Mawazo ya mwisho

Seli bora zaidi ya kubadilisha si ile iliyo na uwezo mkubwa zaidi au kiwango cha juu zaidi cha C. Ni kiini ambacho kinaweza kuunganishwa kwenye pakiti kamili na dirisha sahihi la voltage, ukingo wa kutosha wa sasa, mpangilio wa kweli wa mitambo na ulinzi ulioratibiwa.

Vectrix VX-1 inaonyesha kwa nini mchakato huu ni muhimu. Kifurushi cha 40S 70Ah LFP kinavutia kwa umeme na kinatoa ongezeko kubwa la nishati ya kawaida, hata hivyo kiolesura cha chaja, breki inayorudishwa, urefu wa pakiti na mgandamizo wa seli za pochi zinaweza kuamua kama muundo huo ni wa vitendo. Mbinu hiyo hiyo ya nidhamu inatumika kwa scooters ndogo za 48V na 72V.