Μπαταρίες Ηλεκτρικών Αυτοκινήτων (κελιά-μονάδες-συστοιχίες)
Στις μέρες μας θα παρατηρήσουμε ότι η αγορά των ηλεκτρικών οχημάτων επεκτείνεται με γοργούς ρυθμούς
Κατά συνέπεια, αυξάνεται και το ενδιαφέρον για τις μπαταρίες ιόντων λιθίου, που είναι και η πηγή ενέργειας των EVs (Ηλεκτρικών Οχημάτων).
Πολλές φορές ακούγοντας λέξεις και ορολογίες, σε διάφορα άρθρα στο διαδίκτυο για τα ηλεκτρικά οχήματα,
θα μπερδευτούμε ακούγοντας διαφορετικές ορολογίες της μπαταρίας όωπς: Κελιά μπαταρίας ή μονάδα μπαταρίας ή συστοιχία μπαταρίας!
Αν και η λέξη Μπαταρία είναι το πιο συχνά χρησιμοποιούμενο όνομα, στην πραγματικότητα αυτές οι τρείς λέξεις
αναφέρονται σε διαφορετικούς τύπους μπαταριών!
Στο σημερινό άρθρο, θα εξετάσουμε τους ακριβείς ορισμούς των ‘’Κελιών’’, ‘’Μονάδων’’ και ‘’Συστοιχιών’’ EV μπαταριών.
Η μπαταρία ηλεκτρικών οχημάτων αποτελείται από “Κελιά → Μονάδες → Συστοιχία”
Για τη λειτουργία ενός ηλεκτρικού οχήματος, απαιτείται μια τεράστια ποσότητα ενέργειας,
χίλιες φορές ισχυρότερη από εκείνη ενός smartphone. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο τα EVs χρειάζονται από δεκάδες κελιά μπαταρίας έως και χιλιάδες.
Η σύνθεση μιας μπαταρίας EV μπορεί να διαφέρει ελαφρώς ανάλογα με τους τύπους των ηλεκτρικών οχημάτων,
αλλά γενικά οι μπαταρίες EV αποτελούνται από κελιά, μονάδες και μια συστοιχία.
Στην πραγματικότητα, για την ασφαλή και αποτελεσματική διαχείριση των αμέτρητων κελιών της μπαταρίας που τοποθετούνται σε ένα EV,
τα κελιά εγκαθίστανται σε μορφές μονάδων και συστοιχιών.
Με απλά λόγια, τα κελιά, οι μονάδες και οι συστοιχίες είναι μονάδες των συγκεντρωμένων μπαταριών.
Ένα σύμπλεγμα κελιών αποτελούν μια μονάδα και ένα σύμπλεγμα μονάδων συνθέτουν μια συτστοιχία.
Τελικά, σε ένα ηλεκτρικό όχημα, μια μορφή μπαταρίας εγκαθίσταται: μια συστοιχία.
Ας ρίξουμε μια ματιά στο παράδειγμα ενός τυπικού αμιγώς ηλεκτρικού οχήματος, της BMW i3.
Σε μια BMW i3, έχουν εγκατασταθεί συνολικά 96 κελιά μπαταρίας.
Δώδεκα κελιά συνδυάζονται σε μία μονάδα και οκτώ μονάδες συγκεντρώνονται
για να πάνε στο όχημα με τη μορφή συστοιχίες.
Ας εξετάσουμε κάθε όρο ένα προς ένα.
Ένα κελί που αποτελεί τη βάση μιας μπαταρίας πρέπει να έχει υψηλή χωρητικότητα ανά μονάδα όγκου,
προκειμένου να δίνει τη μέγιστη απόδοση σε μια περιορισμένη περιοχή μέσα σε ένα όχημα
και το κελί πρέπει επίσης να έχει πολύ μεγαλύτερη διάρκεια ζωής σε σύγκριση με τις μπαταρίες που χρησιμοποιούνται σε γενικές κινητές συσκευές.
Επιπλέον, τα κελιά πρέπει να υπομένουν τους κραδασμούς που μεταδίδονται κατά τη διάρκεια της κίνησης
και να έχουν υψηλή αξιοπιστία & σταθερότητα στο βαθμό που είναι σε θέση να αντέξουν τις υψηλές και χαμηλές θερμοκρασίες.
Όταν ένας αριθμός κελιών τίθεται σε ένα πλαίσιο για να τα προστατεύσει καλύτερα από εξωτερικά σοκ
όπως η θερμότητα ή οι δονήσεις, αυτό καλείται μια μονάδα.
Και όταν μια σειρά από μονάδες έρχονται μαζί με ένα BMS (Σύστημα Διαχείρισης Μπαταριών)
και μια συσκευή ψύξης που ελέγχουν και διαχειρίζονται τη θερμοκρασία της μπαταρίας, την τάση, κ.λπ., αυτό ονομάζεται συστοιχία.
Έτσι πολλά κελιά εγκαθίστανται σε ένα ηλεκτρικό όχημα μέσω της μορφής μιας συστοιχίας.
Ορισμός των κελιών-μονάδων-συστοιχιών μπαταριών Ηλεκτρικών οχημάτων
| Γενική ονομασία | Ορισμός |
| Κελί μπαταρίας | Βασική μονάδα μπαταρίας ιόντων λιθίου που ασκεί ηλεκτρική ενέργεια με φόρτιση και αποφόρτιση. Κατασκευασμένο με την εισαγωγή καθόδου, ανόδου, διαχωριστικού και ηλεκτρολύτη σε μια ορθογώνια θήκη αλουμινίου. |
| Μονάδα μπαταρίας | Ένα συγκρότημα μπαταριών που τοποθετείται σε ένα πλαίσιο με το συνδυασμό ενός σταθερού αριθμού κελιών για να προστατεύσει τα κελιά από τα εξωτερικά σοκ, τη θερμότητα ή τους κραδασμούς |
| Συστοιχία μπαταρίας | Τελικό σχήμα του συστήματος μπαταριών που εγκαθίσταται σε ένα ηλεκτρικό όχημα. Αποτελείται από μονάδες και διάφορα συστήματα ελέγχου/προστασίας, συμπεριλαμβανομένου ενός BMS (Σύστημα Διαχείρισης Μπαταριών), ενός συστήματος ψύξης, κ.λπ..
π.χ.) 8 μονάδες (12 κελιά ανά μονάδα) εισάγονται σε μια μπαταρία |
Αγορά μπαταριών ηλεκτρικών οχημάτων, τώρα προς έναν ανταγωνισμό «Μονάδων & συστοιχιών”
Πολλοί καταναλωτές θεωρούν την “απόσταση οδήγησης” ως τον πιο σημαντικό παράγοντα κατά την αγορά ενός EV.
Ως εκ τούτου, οι κατασκευαστές μπαταριών προωθούν ενεργά την ανάπτυξη των κελιών μπαταριών «υψηλής ενεργειακής πυκνότητας»
προκειμένου να υπάρχει περισσότερη ενέργεια στον ίδιο όγκο.
Η βιομηχανία μπαταριών κινείται προς την κατεύθυνση της ανάπτυξης κελιών
που εστιάζει στην εξασφάλιση της ασφάλειας ενισχύοντας την ενεργειακή πυκνότητα.
Δεδομένου ότι η κατεύθυνση για την ανάπτυξη κελιών μπαταριών τίθεται σε κάποιο βαθμό,
το ενδιαφέρον προς την τεχνολογία μονάδας και συστοιχίας αυξάνεται επίσης αυτήν την περίοδο.
Οι παράγοντες της βιομηχανίας διευρύνουν το πεδίο εστίασης τους
από την απόδοση των κελιών στην αποτελεσματική σχεδίαση και δομή των μονάδων / συστοιχιών.
Δεδομένου ότι η πηγή ισχύος του ηλεκτρικού οχήματος έχει τη μορφή συστοιχίας,
οι προδιαγραφές συστοιχίας συσχετίζονται στενά με το συνολικό σχεδιασμό ενός ηλεκτρικού οχήματος.
Στην πραγματικότητα, ο σχεδιασμός ενός ηλεκτρικού οχήματος μπορεί να γίνει πιο κομψός και μοντέρνος
ανάλογα με το πόσο λεπτή είναι η εγκατεστημένη συστοιχία μπαταριών.
Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο ο ανταγωνισμός για την καλύτερη μονάδα / συστοιχία γίνεται όλο και πιο άγριος
για να μην αναφέρουμε όλες τις προσπάθειες για την υψηλότερη πυκνότητα ενέργειας κελιών μπαταρίας.
Η Samsung SDI θέτει ως στόχο την αγορά με τις προσαρμοσμένες λύσεις μονάδων/συστοιχιών
Νωρίτερα αυτό το έτος, η Samsung SDI συγκέντρωσε την προσοχή από πολλές αυτοκινητοβιομηχανίες
κατά την παρουσίαση της «ενσωματωμένης μονάδας μπαταριών», μιας πλατφόρμας μονάδων για τα ηλεκτρικά οχήματα.
Με βάση την προηγούμενη τεχνολογία κελιών, η SDI παρουσίασε μια ενότητα που μεγιστοποιεί την αποδοτικότητα του κελιού.
Κανονικά, περίπου 12 κελιά πηγαίνουν σε μια συμβατική μονάδα μπαταριών για ΕVs και η χωριτηκότητα είναι μεταξύ 2~3kWh.
Ωστόσο, με την “ενσωματωμένη μονάδα μπαταρίας”, η Samsung SDI ήταν σε θέση να παρουσιάσει μια μονάδα με χωρητικότητα 6~8kWh,
διπλάσια από το συμβατικό μοντέλο εφαρμόζοντας μια διαδικασία σχεδιασμού τεχνολογίας αιχμής
που επιτρέπει σε περισσότερα από 24 κελιά να τοποθετηθούν σε μία μονάδα.
Συμβατική μονάδα και Ενσωματωμένη Μονάδα Μπαταρίας
Όπως μπορείτε να δείτε στις φωτογραφίες, περισσότερα κελιά τοποθετούνται σε μία μονάδα
και λιγότερες μονάδες τοποθετημένες σε μια συστοιχία,
μειώνοντας την ανάγκη για διάφορα στοιχεία σύνδεσης και εξοικονομώντας περισσότερο χώρο.
Δεδομένου ότι ο αριθμός των εξαρτημάτων και το βάρος / όγκο μπορεί να μειωθεί σε σύγκριση με τις υπάρχουσες μονάδες
όταν εγκατασταθεί σε ένα αυτοκίνητο, η έννοια ήταν πολύ ευπρόσδεκτη από πολλούς κατασκευαστές αυτοκινήτων.
Αυτό δείχνει πώς η βιομηχανία EV λαμβάνει τώρα επίσης υπόψη τις επιδόσεις των μονάδων εκτός από την υψηλή απόδοση των κελιών.
Επιπλέον, η Samsung SDI είναι ένας πρόδρομος στην ανάπτυξη των προσαρμοσμένων λύσεων συστοιχιών
που ικανοποιούν τις διάφορες ανάγκες των κατασκευαστών αυτοκινήτων.
Το Σύστημα Χαμηλής Τάσης (LVS), ένα είδος τεχνολογίας που επιτρέπει την υποκατάσταση μπαταριών μολύβδου
ή την προσθήκη συστήματος μπαταριών σε συμβατικά οχήματα ICE, βρίσκεται επί του παρόντος στο προσκήνιο.
Αυτή η λύση επιτρέπει τη χρήση των ηλεκτρικών λειτουργιών
που βασίζονται σε μια σχετικά μικρή αλλαγή στο σχεδιασμό του υπάρχοντος μοντέλου αυτοκινήτου που οδηγεί σε απόδοση της μπαταρίας χωρίς διαβάθμιση.
Το πλεονέκτημα ενός υβριδικού ηλεκτρικού οχήματος (HEV) είναι ότι μπορεί να χρησιμοποίησει στο έπακρο
την κατασκευασμένη πλατφόρμα ICE του οχήματος.
Συστήμα χαμηλής τάσης (LVS)
Επιπλέον, αναπτύσσονται διάφορες τεχνολογίες συστοιχίας για τη μείωση και βελτιστοποίηση του χώρου της μπαταρίας στο σχεδιασμό EV.
Νέες λύσεις δημιουργούνται με την εφαρμογή διαφόρων καινοτόμων ιδεών και τεχνολογιών αιχμής,
όπως η απευθείας εγκατάσταση κελιών σε μια συστοιχία χωρίς την ανάγκη για μονάδες στα σχέδια.
Καθώς ανοίγουμε τη νέα εποχή των ηλεκτρικών οχημάτων, θα υπάρξει μια ποικιλία διαφορετικών μοντέλων συστοιχίας
που αναπτύχθηκαν για να ικανοποιήσουν τη ζήτηση των σχεδίων EV των διαφορετικών αυτοκινητοβιομηχανιών.
Αυτό είναι μέρος της ροής, των κατασκευαστών μπαταριών, της προετοιμασίας για ένα τέτοιο μέλλον
και το άνοιγμα της νέας εποχής του «σχεδίου μπαταριών» με τις απέραντες εφαρμόσιμες μορφές των κελιών,
των μονάδων και των συστοιχιών.
Η συντονισμένη προσπάθεια, ο χρόνος και η ενέργεια που επενδύονται στην ανάπτυξη τεχνολογίας κελιών/μονάδων/συστοιχιών
σημαίνει ότι θα είναι μόνο θέμα χρόνου προτού να είναι προς πώληση τα μεγαλύτερα, πιο προηγμένα ηλεκτρικά οχήματα.
Σας ζητούμε να παρακολουθείτε το Samsung SDI και τα αξιοσημείωτα βήματα που έχουν κάνει οι μπαταρίες μας,
όχι μόνο στην απόδοση της σειράς EV αλλά και ως ένας τρόπος για να προσφέρουμε ένα πιο λεπτό,
πιο κομψό και όμορφο σχεδιασμό ηλεκτρικών οχημάτων!
το άρθρο είναι από την Samsung SDI
Δείτε και ένα βίντεο…
