Visão geral dos módulos de bateria
Os módulos de bateria são uma parte importante dos veículos elétricos. Sua função é conectar várias células de bateria para formar um conjunto que forneça energia suficiente para o funcionamento dos veículos elétricos.
Os módulos de bateria são componentes compostos por múltiplas células e são uma parte importante dos veículos elétricos. Sua função é conectar várias células para formar um conjunto que forneça energia suficiente para o funcionamento do veículo ou para o armazenamento de energia. Os módulos de bateria não são apenas a fonte de energia dos veículos elétricos, mas também um dos seus dispositivos de armazenamento de energia mais importantes.
O nascimento dos módulos de bateria
Do ponto de vista da indústria de fabricação de máquinas, as baterias de célula única apresentam problemas como propriedades mecânicas deficientes e interfaces externas pouco amigáveis, incluindo principalmente:
1. O estado físico externo, como tamanho e aparência, é instável e sofrerá alterações significativas ao longo do ciclo de vida;
2. Ausência de uma interface de instalação e fixação mecânica simples e confiável;
3. Falta de uma interface prática para conexão de saída e monitoramento de status;
4. Proteção mecânica e de isolamento deficientes.
Devido aos problemas mencionados acima, é necessário adicionar uma camada para corrigi-los, facilitando a montagem e integração da bateria com o veículo como um todo. O resultado dessa seleção natural é um módulo composto por várias baterias, até dez ou vinte, com estado externo relativamente estável, interfaces mecânicas, de saída e monitoramento convenientes e confiáveis, além de isolamento e proteção mecânica aprimorados.
O módulo padrão atual resolve diversos problemas de baterias e apresenta as seguintes vantagens principais:
1. Permite a fácil implementação da produção automatizada, apresentando alta eficiência produtiva, e a qualidade do produto e o custo de produção são relativamente fáceis de controlar;
2. Permite um alto grau de padronização, o que ajuda a reduzir significativamente os custos da linha de produção e a melhorar a eficiência produtiva; interfaces e especificações padronizadas são propícias à plena competição de mercado e à seleção bilateral, além de manterem uma melhor operabilidade na utilização em cascata;
3. Excelente confiabilidade, que pode proporcionar boa proteção mecânica e de isolamento para as baterias durante todo o seu ciclo de vida;
4. Os custos relativamente baixos das matérias-primas não exercerão muita pressão sobre o custo final de montagem do sistema de energia;
5. O valor unitário mínimo de manutenção é relativamente pequeno, o que tem um efeito significativo na redução dos custos pós-venda.
Estrutura de composição do módulo de bateria
A estrutura de um módulo de bateria geralmente inclui células de bateria, sistema de gerenciamento de bateria, caixa de bateria, conector de bateria e outras peças. A célula de bateria é o componente mais básico do módulo. Ela é composta por múltiplas unidades de bateria, geralmente de íon-lítio, que possuem características como alta densidade de energia, baixa taxa de autodescarga e longa vida útil.
O sistema de gerenciamento de baterias existe para garantir a segurança, a confiabilidade e a longa vida útil da bateria. Suas principais funções incluem o monitoramento do estado da bateria, o controle da temperatura da bateria, a proteção contra sobrecarga/descarga excessiva da bateria, etc.
A caixa da bateria é a carcaça externa do módulo de bateria, utilizada para protegê-lo do ambiente externo. Geralmente, a caixa da bateria é feita de metal ou plástico, apresentando características como resistência à corrosão, ao fogo e à explosão.
O conector de bateria é um componente que conecta várias células de bateria, formando um conjunto. Geralmente é feito de cobre, um material com boa condutividade, resistência ao desgaste e à corrosão.
Indicadores de desempenho do módulo de bateria
A resistência interna refere-se à resistência à corrente que flui através da bateria quando esta está em funcionamento, sendo influenciada por fatores como o material da bateria, o processo de fabricação e a sua estrutura. Ela é dividida em resistência interna ôhmica e resistência interna de polarização. A resistência interna ôhmica é composta pela resistência de contato dos materiais dos eletrodos, eletrólitos, diafragmas e diversas outras partes; a resistência interna de polarização é causada pela polarização eletroquímica e pela polarização por diferença de concentração.
Energia específica – a energia de uma bateria por unidade de volume ou massa.
Eficiência de carga e descarga – uma medida do grau em que a energia elétrica consumida por uma bateria durante o carregamento é convertida em energia química que a bateria pode armazenar.
Voltagem – a diferença de potencial entre os eletrodos positivo e negativo de uma bateria.
Tensão de circuito aberto: a tensão de uma bateria quando não há nenhum circuito externo ou carga externa conectada. A tensão de circuito aberto tem uma certa relação com a capacidade restante da bateria, portanto, a tensão da bateria geralmente é medida para estimar a capacidade da bateria. Tensão de operação: a diferença de potencial entre os eletrodos positivo e negativo de uma bateria quando ela está em operação, ou seja, quando há corrente passando pelo circuito. Tensão de corte de descarga: a tensão atingida após a bateria ser totalmente carregada e descarregada (se a descarga continuar, ocorrerá uma descarga excessiva, o que prejudicará a vida útil e o desempenho da bateria). Tensão de corte de carga: a tensão na qual a corrente constante se transforma em tensão constante durante o carregamento.
Taxa de carga e descarga – descarregue a bateria com uma corrente fixa durante 1 hora, ou seja, 1C. Se a bateria de lítio tiver uma capacidade nominal de 2Ah, então 1C da bateria corresponde a 2A e 3C corresponde a 6A.
Conexão em paralelo – A capacidade das baterias pode ser aumentada conectando-as em paralelo, sendo a capacidade igual à capacidade de uma única bateria multiplicada pelo número de conexões em paralelo. Por exemplo, para o módulo Changan 3P4S, a capacidade de uma única bateria é de 50Ah, então a capacidade do módulo é de 50 * 3 = 150Ah.
Conexão em série – A tensão das baterias pode ser aumentada conectando-as em série. Tensão = tensão de uma única bateria * número de baterias em série. Por exemplo, no módulo Changan 3P4S, a tensão de uma única bateria é 3,82V, então a tensão do módulo = 3,82 * 4 = 15,28V.
Como um componente importante em veículos elétricos, os módulos de baterias de lítio de alta potência desempenham um papel fundamental no armazenamento e liberação de energia elétrica, fornecendo energia e gerenciando e protegendo os conjuntos de baterias. Eles apresentam certas diferenças em composição, função, características e aplicação, mas todos têm um impacto significativo no desempenho e na confiabilidade dos veículos elétricos. Com o avanço contínuo da tecnologia e a expansão das aplicações, os módulos de baterias de lítio de alta potência continuarão a se desenvolver e a contribuir cada vez mais para a promoção e popularização dos veículos elétricos.
Data da publicação: 26/07/2024
