วิธีเลือกเซลล์กระเป๋าสำหรับชุดแบตเตอรี่แบบกำหนดเอง | มิเซน

การเลือกเซลล์กระเป๋าสำหรับชุดแบตเตอรี่แบบกำหนดเองไม่ได้เป็นเพียงเรื่องของการค้นหาแรงดันไฟฟ้าและความจุที่เหมาะสมเท่านั้น

เซลล์อาจดูเหมาะสมบนกระดาษแต่ยังคงสร้างปัญหาในระหว่างการประกอบโมดูล การทดสอบความร้อน หรือการทำงานในระยะยาว กระแสคายประจุอาจใกล้กับขีดจำกัดของเซลล์มากเกินไป แท็บอาจไม่พอดีกับเค้าโครงบัสบาร์ กล่องบรรจุอาจไม่เหลือพื้นที่ให้บวม ระบบจัดการแบตเตอรี่อาจถูกกำหนดค่าให้มีช่วงแรงดันไฟฟ้าที่ไม่ถูกต้อง

ปัญหาเหล่านี้แก้ไขได้ง่ายกว่าและมีค่าใช้จ่ายถูกกว่าในระหว่างการเลือกเซลล์มากกว่าหลังจากสร้างต้นแบบแล้ว

กระบวนการคัดเลือกที่เชื่อถือได้ควรเริ่มต้นด้วยระบบแบตเตอรี่ที่สมบูรณ์: การใช้งาน แรงดันไฟฟ้าในการทำงาน พลังงานที่ต้องการ กระแสไฟฟ้าต่อเนื่องและสูงสุด พื้นที่ติดตั้ง ช่วงอุณหภูมิ อายุการใช้งาน และปริมาณการผลิต

คู่มือนี้จะอธิบายว่าวิศวกรและนักพัฒนาผลิตภัณฑ์สามารถประเมินเซลล์แบบถุงสำหรับยานพาหนะไฟฟ้า ระบบกักเก็บพลังงาน หุ่นยนต์ โดรน อุปกรณ์อุตสาหกรรม และการใช้งานแบตเตอรี่แบบกำหนดเองอื่นๆ ได้อย่างไร

เริ่มต้นด้วยข้อกำหนดชุดแบตเตอรี่

ก่อนที่จะเปรียบเทียบรุ่นของเซลล์ ให้เตรียมเอกสารข้อกำหนดแบตเตอรี่ขั้นพื้นฐาน

อย่างน้อยควรประกอบด้วย:

• แอปพลิเคชัน

• แรงดันไฟฟ้าแพ็คที่กำหนด

• แรงดันการชาร์จสูงสุด

• แรงดันไฟฟ้าขั้นต่ำในการทำงาน

• ความจุหรือพลังงานที่ต้องการ

• กระแสจำหน่ายอย่างต่อเนื่อง

• กระแสและระยะเวลาการคายประจุสูงสุด

• ขนาดแบตเตอรี่สูงสุด

• น้ำหนักแบตเตอรี่เป้าหมาย

• เวลาในการชาร์จ

• อุณหภูมิในการทำงาน

• วงจรชีวิตที่ต้องการ

• ปริมาณที่คาดหวังต่อปี

ข้อมูลนี้จะกำหนดว่าเซลล์มีความเหมาะสมทางเทคนิคหรือไม่

ตัวอย่างเช่น สองโครงการอาจต้องใช้ชุดแบตเตอรี่ 48V 100Ah อย่างไรก็ตาม ระบบจัดเก็บข้อมูลแบบอยู่กับที่ซึ่งทำงานที่ 30A มีความต้องการเซลล์ที่แตกต่างจากยานพาหนะอุตสาหกรรมที่ใช้ 200A ในระหว่างการเร่งความเร็วอย่างมาก

ความจุอาจจะเท่ากัน แต่คุณสมบัติทางเคมี ความต้านทานภายใน การออกแบบแท็บ โครงสร้างการระบายความร้อน และระบบการจัดการแบตเตอรี่อาจแตกต่างกันทั้งหมด

1. เลือกเคมีเซลล์ถุงที่เหมาะสม

การตัดสินใจครั้งสำคัญประการแรกคือเคมีของเซลล์

Misen จัดหาและประเมินเทคโนโลยีเซลล์กระเป๋าหลายชนิด รวมถึงเซลล์ NMC, LFP, เซลล์กึ่งของแข็ง และโซเดียมไอออน เคมีแต่ละชนิดมีลำดับความสำคัญของโครงการที่แตกต่างกัน

เซลล์กระเป๋า NMC

เซลล์กระเป๋า NMC ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเมื่อความหนาแน่นของพลังงานและน้ำหนักของแบตเตอรี่มีความสำคัญ

การใช้งานทั่วไปได้แก่:

• ยานพาหนะไฟฟ้า

• มอเตอร์ไซค์ไฟฟ้า

• วิทยาการหุ่นยนต์

• ระบบไร้คนขับ

• อุปกรณ์อุตสาหกรรมแบบพกพา

• โมดูลแบตเตอรี่ที่ไวต่อน้ำหนัก

โดยปกติเซลล์กระเป๋า NMC ทั่วไปจะมีแรงดันไฟฟ้าปกติประมาณ 3.6V ถึง 3.7V แรงดันไฟฟ้าในการชาร์จสูงสุดมาตรฐานมักจะอยู่ที่ 4.2V แม้ว่าเซลล์ไฟฟ้าแรงสูงบางเซลล์จะใช้ขีดจำกัดที่สูงกว่าก็ตาม

แรงดันไฟฟ้าในการชาร์จที่แน่นอนจะต้องเป็นไปตามข้อกำหนดของเซลล์เสมอ ไม่ควรใช้ BMS หรือเครื่องชาร์จที่ออกแบบมาสำหรับเซลล์ 4.2V มาตรฐานกับสารเคมีไฟฟ้าแรงสูงโดยอัตโนมัติ

NMC มักเป็นตัวเลือกที่ดีเมื่อโครงการต้องการพลังงานมากขึ้นในพื้นที่จำกัด อย่างไรก็ตาม การจัดการระบายความร้อน การโหลดกระแสไฟฟ้า และการควบคุมแรงดันไฟฟ้า จำเป็นต้องได้รับการดูแลอย่างระมัดระวัง

เซลล์ถุง LFP

โดยทั่วไปจะเลือกใช้เซลล์ถุง LFP เมื่ออายุการใช้งานของวงจร ความคงตัวทางความร้อน และความน่าเชื่อถือในระยะยาวมีความสำคัญมากกว่าการได้น้ำหนักบรรจุภัณฑ์ที่ต่ำที่สุดที่เป็นไปได้

เซลล์ LFP ทั่วไปมี:

• แรงดันไฟฟ้าที่กำหนดประมาณ 3.2V

• แรงดันไฟชาร์จสูงสุดประมาณ 3.65V

การใช้งานทั่วไปได้แก่:

• ระบบกักเก็บพลังงาน

• ระบบแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์

• พลังงานสำรองทางอุตสาหกรรม

• ยานพาหนะสาธารณูปโภค

• ชุดแบตเตอรี่ที่ใช้บ่อย

เมื่อเปรียบเทียบกับ NMC แล้ว โดยทั่วไป LFP ต้องการเซลล์มากขึ้นหรือมีปริมาตรมากขึ้นเพื่อให้บรรลุเป้าหมายพลังงานเดียวกัน ในทางกลับกัน แบตเตอรี่สามารถให้แพลตฟอร์มแรงดันไฟฟ้าที่เสถียรและประสิทธิภาพของวงจรที่แข็งแกร่งเมื่อแบตเตอรี่ได้รับการออกแบบและใช้งานอย่างเหมาะสม

เซลล์ถุงกึ่งแข็ง

เซลล์กระเป๋ากึ่งแข็งได้รับการพิจารณาสำหรับโครงการที่ต้องการความหนาแน่นพลังงานสูงและน้ำหนักแบตเตอรี่ลดลง

อาจเหมาะสำหรับ:

• ความคล่องตัวด้วยไฟฟ้าระดับพรีเมี่ยม

• โดรนที่มีความทนทานยาวนาน

• หุ่นยนต์เฉพาะทาง

• ระบบที่เกี่ยวข้องกับการบินและอวกาศ

• ชุดแบตเตอรี่พลังงานสูงขนาดกะทัดรัด

คำว่า 'กึ่งทึบ' ครอบคลุมถึงการออกแบบเซลล์ที่แตกต่างกัน ดังนั้นจึงเป็นเรื่องสำคัญที่จะต้องประเมินข้อมูลจำเพาะที่แท้จริง แทนที่จะอาศัยชื่อเทคโนโลยีเพียงอย่างเดียว

ความหนาแน่นของพลังงาน ความสามารถในการคายประจุ อายุการใช้งาน วิธีการชาร์จ และสถานะการรับรองอาจแตกต่างกันอย่างมากระหว่างรุ่นต่างๆ

เซลล์ถุงโซเดียม-ไอออน

เซลล์ถุงโซเดียมไอออนกำลังดึงดูดความสนใจในโครงการที่ให้ความสำคัญกับประสิทธิภาพที่อุณหภูมิต่ำ ความสามารถด้านอัตรา และความพร้อมใช้ของวัสดุ

การใช้งานที่เป็นไปได้ ได้แก่ :

• การเคลื่อนย้ายในสภาพอากาศหนาวเย็น

• อุปกรณ์อุตสาหกรรมอุณหภูมิต่ำ

• รถสองล้อ

• พลังสำรอง

• ระบบกักเก็บพลังงานที่เลือก

ช่วงแรงดันไฟฟ้าแตกต่างจากเซลล์ลิเธียมไอออนทั่วไป เป็นผลให้แบตเตอรี่ลิเธียม BMS หรือเครื่องชาร์จที่มีอยู่อาจไม่เหมาะสมหากไม่มีการเปลี่ยนแปลงเกณฑ์แรงดันไฟฟ้า การประมาณค่า SOC และกลยุทธ์การปรับสมดุล

ดังนั้นเซลล์โซเดียมไอออนจึงควรได้รับการประเมินเป็นระบบที่สมบูรณ์ แทนที่จะถือเป็นการทดแทนแบบหยดโดยตรงสำหรับ NMC หรือ LFP

แล้ว LTO ล่ะ?

เซลล์ลิเธียมไททาเนตสามารถรองรับอัตราการชาร์จสูง อายุการใช้งานยาวนาน และการทำงานที่อุณหภูมิต่ำ อย่างไรก็ตาม แรงดันไฟฟ้าที่ต่ำกว่าและความหนาแน่นของพลังงานที่ลดลงมักจะส่งผลให้แบตเตอรี่มีขนาดใหญ่ขึ้นและมีราคาแพงกว่า

LTO อาจเหมาะสมกับการใช้งานเฉพาะด้านการชาร์จเร็วหรือรอบสูง แต่ไม่ค่อยเป็นตัวเลือกแรกสำหรับโครงการที่เน้นขนาดกะทัดรัดหรือต้นทุนต่ำ

การเปรียบเทียบ ของเซลล์ในถุง เคมี ของเซลล์ ข้อได้

เคมี	เปรียบหลัก	ข้อจำกัด	หลัก การใช้งานทั่วไป
กทช	ความหนาแน่นของพลังงานสูงและน้ำหนักที่ลดลง	ต้องมีการจัดการความร้อนและแรงดันไฟฟ้าอย่างระมัดระวัง	EV, หุ่นยนต์, UAV และระบบพกพา
แอลเอฟพี	อายุการใช้งานยาวนานและเสถียรภาพทางความร้อนที่แข็งแกร่ง	ความหนาแน่นของพลังงานต่ำกว่า NMC	ESS อุปกรณ์อุตสาหกรรม และยานพาหนะอเนกประสงค์
กึ่งแข็ง	ศักยภาพด้านพลังงานสูงสำหรับโครงการระดับพรีเมี่ยม	ความพร้อมใช้งานของรุ่นและราคาจะแตกต่างกันไป	ระบบน้ำหนักเบาและพื้นที่จำกัด
โซเดียมไอออน	มีศักยภาพที่อุณหภูมิต่ำและมีอัตราสูง	ความหนาแน่นของพลังงานลดลงและห่วงโซ่อุปทานที่เติบโตน้อยลง	การเคลื่อนย้ายในสภาพอากาศหนาวเย็นและการจัดเก็บที่เลือก
แอลทีโอ	การชาร์จที่รวดเร็วและอายุการใช้งานยาวนาน	ความหนาแน่นของพลังงานต่ำและต้นทุนระบบที่สูงขึ้น	การใช้งานรอบสูงและการชาร์จอย่างรวดเร็ว

ไม่มีเคมีเซลล์กระเป๋าที่ดีที่สุดในระดับสากล ตัวเลือกที่ถูกต้องขึ้นอยู่กับข้อกำหนดที่ไม่สามารถประนีประนอมได้

2. กำหนดการกำหนดค่าแรงดันไฟฟ้าและซีรีย์

เมื่อเลือกเคมีแล้ว ขั้นตอนต่อไปคือกำหนดจำนวนเซลล์ที่ต้องเชื่อมต่อแบบอนุกรม

เซลล์ที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมจะเพิ่มแรงดันไฟฟ้า ความจุเป็นแอมแปร์-ชั่วโมงยังคงประมาณเท่าเดิม

ความสัมพันธ์พื้นฐานคือ:

แรงดันไฟฟ้าระบุของแพ็ค = แรงดันไฟฟ้าระบุของเซลล์ × จำนวนเซลล์ในอนุกรม

แบตเตอรี่ NMC ระดับ 24V ที่กำหนดอาจใช้เซลล์เจ็ดเซลล์เป็นอนุกรม:

3.7V × 7 = 25.9V

โดยปกติจะเรียกว่าชุดแบตเตอรี่ 7S

อย่างไรก็ตาม แรงดันไฟฟ้าที่กำหนดเพียงอย่างเดียวไม่เพียงพอ ต้องตรวจสอบค่าต่อไปนี้ด้วย:

• แรงดันการชาร์จสูงสุดสำหรับแพ็ค

• แรงดันไฟฟ้าปฏิบัติการขั้นต่ำของแพ็ค

• ช่วงแรงดันไฟฟ้าอินพุตของอุปกรณ์

• แรงดันไฟขาออกของเครื่องชาร์จ

• เกณฑ์การคิดค่าบริการเกิน BMS

• เกณฑ์การปล่อยเกิน BMS

สำหรับแพ็ค 7S NMC มาตรฐานที่ใช้เซลล์ที่ชาร์จถึง 4.2V:

แรงดันไฟแพ็คสูงสุด = 4.2V × 7 = 29.4V

อุปกรณ์ เครื่องชาร์จ และ BMS ทั้งหมดต้องเข้ากันได้กับแรงดันไฟฟ้าด้านบนนี้

รายละเอียดสินค้า '24V' เดียวกันอาจหมายถึงระบบแบตเตอรี่ที่แตกต่างกัน การเปลี่ยนกรดตะกั่ว 24V, แบตเตอรี่ 7S NMC และแบตเตอรี่ 8S LFP มีกราฟแรงดันไฟฟ้าไม่เหมือนกัน

ด้วยเหตุนี้ การเลือกจำนวนอนุกรมควรขึ้นอยู่กับช่วงแรงดันไฟฟ้าที่ใช้งานทั้งหมดของอุปกรณ์ ไม่ใช่เฉพาะแรงดันไฟฟ้าที่โฆษณาไว้เท่านั้น

3. คำนวณความจุจากพลังงานและรันไทม์

โดยทั่วไปความจุจะระบุเป็นแอมแปร์-ชั่วโมง แต่การเลือกชุดแบตเตอรี่ควรพิจารณาถึงวัตต์-ชั่วโมงด้วย

ความสัมพันธ์พื้นฐานคือ:

พลังงานในหน่วย Wh = แรงดันไฟฟ้าที่กำหนด × ความจุในหน่วย Ah

ตัวอย่างเช่น:

48V × 100Ah = 4,800Wh

ซึ่งทำให้สามารถบ่งชี้พลังงานที่เก็บไว้ได้ดีกว่าค่า Ah เพียงอย่างเดียว

แบตเตอรี่ 12V 100Ah และแบตเตอรี่ 48V 100Ah มีระดับแอมแปร์ชั่วโมงเท่ากัน แต่แบตเตอรี่ 48V เก็บพลังงานได้มากกว่าประมาณสี่เท่า

บัญชีสำหรับพลังงานที่ใช้ได้

พลังงานทางทฤษฎีบนฉลากไม่ใช่พลังงานที่มีให้กับอุปกรณ์เสมอไป

ความจุที่ใช้ได้อาจได้รับผลกระทบจาก:

• ขีดจำกัดแรงดันไฟฟ้า BMS

• หน้าต่างปฏิบัติการ SOC ที่เลือก

• อัตราการคายประจุ

• อุณหภูมิแวดล้อม

• แรงดันตกคร่อมโหลด

• ประสิทธิภาพของตัวแปลง

• ความชราของเซลล์

• ความจุสำรองที่จำเป็น

โครงการที่ต้องการพลังงานที่ใช้งานได้ 4kWh อาจต้องใช้พลังงานเซลล์ที่ระบุมากกว่า 4kWh

การสำรองที่ถูกต้องขึ้นอยู่กับการสมัคร ระบบที่อยู่กับที่ซึ่งมีโหลดที่คาดการณ์ได้สามารถประเมินได้แตกต่างจากยานพาหนะที่ต้องยังคงทำงานอยู่หลังจากสูญเสียกำลังการผลิตไปหลายปี

เซลล์ขนาดใหญ่หรือหลายเซลล์ขนาน?

เซลล์ที่เชื่อมต่อแบบขนานจะเพิ่มความจุและความสามารถในปัจจุบัน ในขณะเดียวกันก็รักษาแรงดันไฟฟ้าให้เท่าเดิม

การกำหนดค่า 2P ใช้สองเซลล์ขนานกัน การกำหนดค่า 3P ใช้สาม

หากเป็นไปได้ เซลล์เดี่ยวที่มีความจุมากขึ้นอาจลด:

• จำนวนรอยเชื่อม

• จำนวนการเชื่อมต่อบัสบาร์

• ชิ้นส่วนฉนวน

• เวลาประกอบ

• การเชื่อมต่อที่อาจเกิดขึ้นล้มเหลว

อย่างไรก็ตาม เซลล์ขนาดเล็กหลายๆ เซลล์อาจให้ความยืดหยุ่นที่ดีกว่า เมื่อพื้นที่ว่างที่มีอยู่ไม่ปกติหรือเมื่อจำเป็นต้องมีการกระจายกระแสไฟแบบเฉพาะเจาะจง

การกำหนดค่าที่ดีที่สุดขึ้นอยู่กับขนาดของเซลล์ โครงสร้างโมดูล การกระจายความร้อน และวิธีการผลิต จำนวนเซลล์ที่น้อยลงไม่ได้รับประกันแบตเตอรี่ที่ดีขึ้นโดยอัตโนมัติ

4. จับคู่ C-Rate กับกระแสต่อเนื่องและกระแสสูงสุด

โดยปกติอัตราการคายประจุของเซลล์จะแสดงเป็นอัตรา C

สำหรับเซลล์ 50Ah:

• 1C เท่ากับ 50A

• 2C เท่ากับ 100A

• 3C เท่ากับ 150A

การคำนวณนี้เป็นเรื่องง่าย แต่การเลือกเซลล์ที่มีอัตราสูงนั้นต้องการมากกว่าการตรวจสอบกระแสสูงสุดที่แสดงในตารางข้อมูลจำเพาะ

กระแสคายประจุอย่างต่อเนื่อง

กระแสไฟต่อเนื่องคือกระแสสูงสุดที่แบตเตอรี่ต้องจ่ายระหว่างการทำงานปกติเป็นระยะเวลานาน

มันส่งผลกระทบต่อ:

• อุณหภูมิของเซลล์

• แรงดันไฟฟ้าตก

• ความจุที่ใช้งานได้

• การเลือกตัวเชื่อมต่อ

• ความหนาของบัสบาร์

• ขนาดสายเคเบิล

• อัตราปัจจุบันของ BMS

• ข้อกำหนดในการทำความเย็น

เซลล์ที่ได้รับการจัดอันดับสำหรับกระแสไฟที่แน่นอนภายใต้สภาวะของห้องปฏิบัติการอาจมีความร้อนมากขึ้นภายในโมดูลที่ปิดสนิท แผ่นอัด วัสดุฉนวน และเซลล์ข้างเคียงล้วนส่งผลต่อการกระจายความร้อนได้

กระแสคายประจุสูงสุด

กระแสไฟสูงสุดเกิดขึ้นในระหว่างเหตุการณ์พลังงานสูงระยะสั้น เช่น:

• การสตาร์ทมอเตอร์

• การเร่งความเร็ว

• การเปิดใช้งานปั๊มไฮดรอลิก

• การบินขึ้นของ UAV

• ผลกระทบของเครื่องมือ

• โหลดฉุกเฉินระยะสั้น

ข้อมูลจำเพาะกระแสสูงสุดจะไม่สมบูรณ์เว้นแต่จะทราบระยะเวลาด้วย

เซลล์ที่สามารถจ่ายกระแสไฟ 300A เป็นเวลาสองวินาทีอาจไม่รองรับกระแสไฟเดียวกันเป็นเวลา 30 วินาที จึงต้องระบุกระแสพีคพร้อมกับระยะเวลาและความถี่ในการทำซ้ำ

อย่าออกแบบที่ขีดจำกัดที่แน่นอน

แบตเตอรี่ไม่ควรทำงานอย่างต่อเนื่องที่กระแสไฟสูงสุดของเซลล์ที่โฆษณาไว้โดยไม่มีการตรวจสอบความร้อน

โดยทั่วไปแนะนำให้ใช้ระยะขอบการออกแบบเบื้องต้น แต่ไม่มีเปอร์เซ็นต์สากลที่เหมาะสมสำหรับทุกโครงการ มาร์จิ้นที่ต้องการขึ้นอยู่กับ:

• อุณหภูมิแวดล้อม

• สภาพความเย็น

• แพ็คสิ่งที่แนบมา

• ความชราของเซลล์

• รอบการทำงานปัจจุบัน

• อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นที่ยอมรับได้

• อายุการใช้งานที่ต้องการ

สำหรับการใช้งานที่มีความต้องการสูง การทดสอบต้นแบบควรรวมอุณหภูมิของเซลล์ อุณหภูมิแท็บ แรงดันไฟฟ้าตก และความต้านทานภายใน DC ภายใต้โปรไฟล์โหลดจริง

5. ตรวจสอบขนาดเซลล์ แท็บ และพื้นที่แพ็ค

เซลล์กระเป๋ามีความน่าสนใจเนื่องจากสามารถให้ประสิทธิภาพการบรรจุสูงและขนาดที่ยืดหยุ่นได้

โดยทั่วไปรูปแบบจะอธิบายเป็น:

ความหนา×กว้าง×ยาว

อย่างไรก็ตาม ขนาดของเซลล์ที่ระบุไว้เป็นเพียงส่วนหนึ่งของการออกแบบทางกลเท่านั้น

ผู้ออกแบบบรรจุภัณฑ์ต้องจัดให้มีพื้นที่สำหรับ:

• แท็บเซลล์

• บัสบาร์

• แผ่นฉนวน

• แผ่นอัด

• วัสดุกันกระแทก

• อินเทอร์เฟซการระบายความร้อน

• บีเอ็มเอส

• สายไฟ

• ขั้วต่อ

• ฟิวส์

• ความคลาดเคลื่อนในการประกอบ

ค่าเผื่ออาการบวม

เซลล์กระเป๋าสามารถเปลี่ยนความหนาได้ในระหว่างการชาร์จ การปั่นจักรยาน และการเสื่อมสภาพ

ค่าเผื่อที่จำเป็นควรขึ้นอยู่กับข้อมูลของผู้จำหน่ายเซลล์ ช่วง SOC ที่คาดหวัง เป้าหมายอายุการใช้งาน และกลยุทธ์การบีบอัด ไม่ควรใช้เปอร์เซ็นต์คงที่แบบสุ่มสี่สุ่มห้ากับเซลล์ทุกรุ่น

การปล่อยพื้นที่น้อยเกินไปอาจทำให้เกิดความเครียดทางกลมากเกินไป การปล่อยให้เซลล์ไม่ได้รับการรองรับอย่างสมบูรณ์ยังอาจนำไปสู่การบวมที่ไม่สม่ำเสมอ การสัมผัสที่ไม่ดี และลดความเสถียรของโมดูล

โครงสร้างทางกลที่เหมาะสมควรควบคุมการขยายตัวในขณะเดียวกันก็หลีกเลี่ยงแรงกดดันที่สร้างความเสียหายต่อตัวเซลล์หรือบริเวณปิดผนึก

ตำแหน่งแท็บและวัสดุ

แท็บเซลล์ของกระเป๋าอาจอยู่ที่:

• ในด้านเดียวกัน

• อยู่ฝั่งตรงข้าม

• ที่ออฟเซ็ตที่แตกต่างกัน

• ในการวางแนวที่กำหนดเอง

การจัดเรียงแท็บส่งผลต่อโครงร่างโมดูล การออกแบบบัสบาร์ และกระบวนการประกอบ

ผู้ออกแบบควรตรวจสอบ:

• ตำแหน่งแท็บบวกและลบ

• ความกว้างและความหนาของแท็บ

• วัสดุแท็บ

• วิธีการเชื่อม

• กระแสไฟฟ้าที่จำเป็น

• ข้อจำกัดในการดัดงอ

• ระยะห่างจากขอบซีล

เซลล์ที่เหมาะสมทางเทคนิคยังคงใช้งานได้ยาก หากเค้าโครงแท็บขัดแย้งกับกล่องหุ้มหรือตำแหน่ง BMS

6. ประเมินอายุการใช้งานของวงจรภายใต้สภาวะการใช้งานจริง

อายุการใช้งานของวงจรมักถูกกำหนดเป็นจำนวนรอบการชาร์จและการคายประจุที่เสร็จสมบูรณ์ก่อนที่ความจุจะลดลงถึงระดับที่ระบุ โดยทั่วไปคือ 80% ของความจุเริ่มต้น

อย่างไรก็ตาม จำนวนวงจรชีวิตจะมีความหมายก็ต่อเมื่อทราบสภาวะการทดสอบเท่านั้น

เงื่อนไขที่สำคัญ ได้แก่ :

• อัตราค่าบริการ

• อัตราการคายประจุ

• ความลึกของการปล่อย

• แรงดันการชาร์จด้านบน

• แรงดันจำหน่ายต่ำกว่า

• ทดสอบอุณหภูมิ

• เวลาพักผ่อน

• การบีบอัดเซลล์

• เกณฑ์ความจุที่สิ้นสุดอายุการใช้งาน

เซลล์สองเซลล์ที่โฆษณาด้วยรอบ 2,000 ทั้งสองเซลล์อาจได้รับการทดสอบภายใต้เงื่อนไขที่แตกต่างกันมาก

วงจรชีวิตไม่ใช่ชีวิตตามปฏิทิน

วงจรชีวิตวัดความชราที่เกิดจากการประจุและการคายประจุซ้ำๆ

อายุการใช้งานของปฏิทินจะวัดการเสื่อมสภาพเมื่อเวลาผ่านไป รวมถึงช่วงเวลาที่แบตเตอรี่ไม่ได้หมุนเวียน

แบตเตอรี่ที่เก็บไว้เป็นเวลานานที่ SOC สูงและอุณหภูมิสูงอาจสูญเสียความจุแม้ว่าจะเสร็จสิ้นเพียงไม่กี่รอบก็ตาม

สำหรับผลิตภัณฑ์ที่คาดว่าจะให้บริการได้เป็นเวลาห้าถึงสิบปี ควรพิจารณาทั้งวงจรชีวิตและอายุตามปฏิทิน

เคมีเป็นเพียงส่วนหนึ่งของคำตอบเท่านั้น

เซลล์ LFP มักจะให้ประสิทธิภาพของวงจรที่แข็งแกร่ง ในขณะที่เซลล์ NMC มักถูกเลือกสำหรับความหนาแน่นของพลังงานที่สูงขึ้น แต่อายุการใช้งานขั้นสุดท้ายยังได้รับผลกระทบจากการออกแบบบรรจุภัณฑ์และกลยุทธ์การดำเนินงานอีกด้วย

มาตรการต่อไปนี้สามารถปรับปรุงอายุการใช้งานแบตเตอรี่ได้:

• หลีกเลี่ยงแรงดันไฟฟ้าในการชาร์จสูงโดยไม่จำเป็น

• ลดการทำงานกระแสสูงอย่างต่อเนื่อง

• การควบคุมอุณหภูมิของเซลล์

• การจำกัดความลึกของการคายประจุมาก

• รักษาความสม่ำเสมอของเซลล์

• โดยใช้การบีบอัดที่เหมาะสม

• การตั้งค่าขีดจำกัด BMS ที่แม่นยำ

การเลือกเซลล์ที่มีอายุการใช้งานยาวนานไม่สามารถชดเชยการออกแบบทางความร้อนหรือกลไกที่ไม่เหมาะสมได้

7. ยืนยันประสิทธิภาพที่อุณหภูมิต่ำและสูง

อุณหภูมิส่งผลต่อความจุที่มีอยู่ ความสามารถในการใช้พลังงาน ลักษณะการชาร์จ และการเสื่อมสภาพ

สำหรับการใช้งานในสภาพอากาศหนาวเย็น ให้ตรวจสอบ:

• ความสามารถในการคายประจุที่อุณหภูมิที่ต้องการ

• แรงดันตกคร่อมโหลด

• กระแสไฟชาร์จสูงสุดที่อุณหภูมิต่ำ

• อนุญาตให้ชาร์จที่อุณหภูมิต่ำกว่า 0°C หรือไม่

• จำเป็นต้องทำความร้อนเซลล์หรือไม่

• การตั้งค่าการป้องกันอุณหภูมิ BMS

เซลล์ที่สามารถคายประจุได้ที่อุณหภูมิ -20°C อาจยังมีข้อจำกัดในการชาร์จที่อุณหภูมิต่ำที่เข้มงวด

สำหรับการใช้งานที่อุณหภูมิสูง ให้ตรวจสอบ:

• การลดกระแสไฟอย่างต่อเนื่อง

• อุณหภูมิผิวเซลล์

• การสะสมความร้อนภายใน

• การระบายอากาศของสิ่งที่แนบมา

• วิธีการทำความเย็น

• อุณหภูมิในการจัดเก็บ

• อายุปฏิทินที่คาดไว้

อุณหภูมิการทำงานที่เขียนบนแผ่นข้อมูลไม่ควรตีความว่าเป็นการรับประกันว่าเซลล์สามารถจ่ายพลังงานได้เต็มที่ตลอดช่วงทั้งหมดนั้น

8. อย่าละเลยการจับคู่เซลล์

แม้ว่าเซลล์ทุกเซลล์จะมาจากรุ่นเดียวกัน ก็ยังสามารถมีความแตกต่างในด้านความจุ แรงดันไฟฟ้า ความต้านทาน และพฤติกรรมการคายประจุเองได้

ความแตกต่างเหล่านี้จะมีความสำคัญมากขึ้นเมื่อมีเซลล์จำนวนมากเชื่อมต่อกันเป็นอนุกรม

เซลล์ที่อ่อนแอหรือไม่สอดคล้องกันอาจถึงขีดจำกัดประจุหรือคายประจุก่อนเซลล์ที่เหลือ สิ่งนี้สามารถลดกำลังการผลิตที่ใช้ได้และทำให้ BMS ขัดจังหวะการทำงานเร็วกว่าที่คาดไว้

ขึ้นอยู่กับโครงการ การจับคู่เซลล์กระเป๋าอาจรวมถึง:

• การจัดระดับความจุ

• การเปรียบเทียบแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิด

• การทดสอบความต้านทานภายใน AC

• การประเมินความต้านทานภายใน DC

• การคัดกรองค่า K

• การตรวจสอบความหนาและขนาด

• การตรวจสอบรูปลักษณ์และการปิดผนึก

• การตรวจสอบย้อนกลับเป็นชุด

สำหรับโมดูลความจุสูง ความสม่ำเสมอของเซลล์ไม่ได้เป็นเพียงปัญหาในการควบคุมคุณภาพเท่านั้น โดยส่งผลโดยตรงต่อความสมดุลของบรรจุภัณฑ์ การกระจายอุณหภูมิ พลังงานที่ใช้ได้ และความน่าเชื่อถือในระยะยาว

Misen สามารถรองรับการทดสอบและจับคู่เซลล์กระเป๋าได้ตามความต้องการของรุ่นและโครงการที่เลือก

9. จับคู่ BMS กับเซลล์และแอปพลิเคชัน

ต้องเลือก BMS หลังจากยืนยันเคมีของเซลล์ จำนวนอนุกรม และข้อกำหนดปัจจุบันแล้ว

พารามิเตอร์ BMS ที่สำคัญได้แก่:

• จำนวนเซลล์ในชุด

• แรงดันไฟฟ้าเกินพิกัด

• แรงดันไฟฟ้าเกินพิกัด

• กระแสต่อเนื่อง

• กระแสสูงสุด

• ความล่าช้ากระแสเกิน

• ป้องกันการลัดวงจร

• ปรับสมดุลปัจจุบัน

• เซ็นเซอร์อุณหภูมิ

• โปรโตคอลการสื่อสาร

• สถาปัตยกรรมการชาร์จและการคายประจุ

ไม่ควรใช้ BMS ที่ออกแบบมาสำหรับ LFP กับ NMC หรือเซลล์โซเดียมไอออนโดยอัตโนมัติ เกณฑ์แรงดันไฟฟ้าและการคำนวณ SOC อาจไม่เหมาะสม

BMS จะต้องประสานงานกับเครื่องชาร์จและอุปกรณ์ด้วย ควรปกป้องแบตเตอรี่โดยไม่รบกวนกระแสสตาร์ทปกติหรือสร้างความขัดแย้งกับระบบป้องกันภายนอก

10. ตรวจสอบโครงสร้างโมดูลที่สมบูรณ์

ชุดแบตเตอรี่แบบกระเป๋าแบบกำหนดเองคือระบบกลไก ไฟฟ้า และระบบความร้อน

การออกแบบขั้นสุดท้ายอาจต้องประกอบด้วย:

• โครงสร้างการบีบอัดเซลล์

• แผ่นปิดท้าย

• อุปสรรคของฉนวน

• ผู้ถือเซลล์

• บัสบาร์

• ฟิวส์

• เซ็นเซอร์อุณหภูมิ

• วัสดุเชื่อมต่อการระบายความร้อน

• ช่องระบายความร้อน

• บีเอ็มเอส

• ขั้วต่อหลัก

• ตัวเชื่อมต่อบริการ

• แพ็คสิ่งที่แนบมา

• กลยุทธ์การระบายอากาศหรือบรรเทาแรงกดดัน

ด้วยเหตุนี้การเลือกเซลล์กระเป๋าจากรูปภาพแค็ตตาล็อกหรือค่าความจุเท่านั้นจึงมีความเสี่ยง

เซลล์และโมดูลควรได้รับการประเมินร่วมกัน

รายการตรวจสอบการเลือกเซลล์กระเป๋า

ปัจจัยการเลือก	คำถามเพื่อยืนยัน
แอปพลิเคชัน	แบตเตอรี่จะใช้พลังงานจากอุปกรณ์อะไรบ้าง?
เคมี	ความหนาแน่นของพลังงาน อายุการใช้งานของวงจร ความสามารถด้านอัตรา หรือประสิทธิภาพที่อุณหภูมิต่ำเป็นสิ่งสำคัญอันดับแรกหรือไม่
แรงดันไฟฟ้า	แรงดันไฟฟ้าของระบบระบุ สูงสุด และต่ำสุดคือเท่าใด
ความจุ	ต้องใช้พลังงานที่ระบุและใช้งานได้มากน้อยเพียงใด?
ปัจจุบัน	กระแสต่อเนื่องและกระแสสูงสุดคืออะไร และกระแสสูงสุดอยู่ได้นานแค่ไหน?
ขนาด	ขนาดบรรจุภัณฑ์สูงสุดหลังจากอนุญาตให้ใช้ BMS, สายไฟ, ฉนวน และการบีบอัดคือเท่าใด
น้ำหนัก	โครงการมีความอ่อนไหวต่อน้ำหนักหรือไม่?
อุณหภูมิ	อุณหภูมิในการชาร์จ การคายประจุ และการเก็บรักษาคือเท่าใด
วงจรชีวิต	เงื่อนไขการทดสอบและความจุเมื่อสิ้นสุดอายุการใช้งานใดบ้างที่จำเป็น
การจับคู่เซลล์	ขีดจำกัดที่จำเป็นสำหรับความจุ, OCV, ความต้านทาน และค่า K คืออะไร?
บีเอ็มเอส	จำเป็นต้องมีฟังก์ชันการป้องกัน การปรับสมดุล และการสื่อสารอะไรบ้าง
ปริมาณ	โครงการนี้เป็นโครงการสุ่มตัวอย่าง การผลิตนำร่อง หรือการผลิตจำนวนมาก?

ข้อผิดพลาดในการเลือกเซลล์กระเป๋าทั่วไป

มีข้อผิดพลาดหลายประการเกิดขึ้นซ้ำๆ ในระหว่างโครงการแบตเตอรี่แบบกำหนดเอง

การเลือกตามความจุเพียงอย่างเดียว

เซลล์สองเซลล์ที่มีพิกัด Ah เท่ากันอาจมีแรงดันไฟฟ้า ความต้านทาน ขนาด น้ำหนัก และความสามารถในการคายประจุที่แตกต่างกันมาก

ละเว้นระยะเวลาปัจจุบันสูงสุด

กระแสไฟฟ้าสูงสุดที่ไม่มีระยะเวลาไม่เพียงพอที่จะประเมินเซลล์, BMS หรือบัสบาร์

การใช้สิ่งที่แนบมากับแพ็คเป็นโครงสร้างการบีบอัดเซลล์

เปลือกหุ้มอาจใช้แรงกดบนพื้นผิวเซลล์ไม่ได้แม้แต่น้อย อาจจำเป็นต้องมีโครงสร้างโมดูลเฉพาะ

ไม่มีที่ว่างสำหรับการขยายตัว

ไม่ควรติดตั้งเซลล์กระเป๋าในช่องแข็งโดยพิจารณาจากความหนาของเซลล์ใหม่เท่านั้น

นำ BMS ที่มีอยู่กลับมาใช้ใหม่โดยไม่ต้องตรวจสอบเกณฑ์แรงดันไฟฟ้า

สิ่งนี้มีความเสี่ยงอย่างยิ่งเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงระหว่างเซลล์ NMC, LFP, ลิเธียมไอออนไฟฟ้าแรงสูง หรือโซเดียมไอออน

การผสมเซลล์โดยไม่มีการจับคู่

เซลล์จากแบตช์ที่แตกต่างกันหรือมีความจุและความต้านทานที่แตกต่างกันมากสามารถลดประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ได้

อาศัยเฉพาะกระแสเอกสารข้อมูลสูงสุดเท่านั้น

จะต้องทดสอบทั้งแพ็คภายใต้โปรไฟล์การรับน้ำหนักจริงและสภาพแวดล้อมทางความร้อน

ตั้งแต่การเลือกเซลล์ไปจนถึงการรวมแพ็ค

เซลล์กระเป๋าที่ดีที่สุดไม่จำเป็นต้องเป็นเซลล์ที่มีความจุ ความหนาแน่นของพลังงาน หรืออัตราการคายประจุสูงสุดเสมอไป

เป็นเซลล์ที่เหมาะกับระบบแบตเตอรี่ที่สมบูรณ์

การเลือกที่ประสบความสำเร็จควรมีความสมดุล:

• ความเข้ากันได้ของแรงดันไฟฟ้า

• พลังงานที่จำเป็น

• กำลังต่อเนื่องและสูงสุด

• พื้นที่ว่าง

• น้ำหนักแบตเตอรี่

• เป้าหมายวงจรชีวิต

• สภาพอุณหภูมิ

• โครงสร้างทางกล

• ความสม่ำเสมอของเซลล์

• ข้อกำหนดบีเอ็มเอส

• เสถียรภาพการผลิตและอุปทาน

Misen สนับสนุนลูกค้าตั้งแต่การเลือกเซลล์กระเป๋าเริ่มต้น ไปจนถึงการทดสอบ การจับคู่ การบีบอัดโมดูล การประเมิน BMS และการรวมชุดแบตเตอรี่

ตัวเลือกที่มี ได้แก่ NMC, LFP, เซลล์ถุงกึ่งแข็งและโซเดียมไอออนสำหรับการเคลื่อนย้ายด้วยไฟฟ้า การจัดเก็บพลังงาน UAV หุ่นยนต์ และโครงการแบตเตอรี่อุตสาหกรรม

ต้องการความช่วยเหลือในการเลือกเซลล์กระเป๋าใช่ไหม

ในการประเมินโครงการ ให้ส่งข้อมูลต่อไปนี้:

• แอปพลิเคชัน

• แรงดันไฟฟ้าแพ็คที่ต้องการ

• ความจุที่ต้องการ

• กระแสจำหน่ายอย่างต่อเนื่อง

• กระแสสูงสุดและระยะเวลา

• ขนาดแบตเตอรี่สูงสุด

• อุณหภูมิในการทำงาน

• เป้าหมายวงจรชีวิต

• เคมีที่ต้องการ

• ปริมาณโดยประมาณ

ตามข้อกำหนดเหล่านี้ Misen สามารถเปรียบเทียบโมเดลเซลล์กระเป๋าที่เหมาะสม และหารือเกี่ยวกับการกำหนดค่าแบบอนุกรม-ขนาน การจับคู่เซลล์ โครงสร้างการบีบอัด BMS และแผนต้นแบบ