ראשית, עלינו להבין שישנם כיום שלושה סוגים עיקריים של סוללות למלגזה בשוק: הראשון הוא סוללות עופרת-חומצה; השני הואסוללות למלגזה ליתיום ברזל פוספט; והשלישית היא סוללות ליתיום משולשות.
אז ממה עשויים שלושת סוגי הסוללות האלה? נתחיל בסקירה קצרה:
סוללות מלגזה עופרת-:הם מורכבים בעיקר מלוחות עופרת ואלקטרוליט חומצה גופרתית, ואוגרים ומשחררים אנרגיה חשמלית באמצעות תגובה כימית בין עופרת ודי-תחמוצת עופרת.
*סוללות למלגזה LiFePO4:זה כרגע הכיוון העיקרי עבורשדרוג סוללת מלגזהומייצג סוג של סוללת ליתיום-יון המציעה חיי שירות ארוכים יותר ובטיחות רבה יותר. הוא מורכב מתאי סוללת ליתיום ברזל פוספט, מערכת ניהול סוללות, מארז סוללות, מערכת חיבור לחשמל, רכיבי הגנה, מערכת ניהול תרמית וממשקי תקשורת.
סוללות ליתיום טרנריות למלגזה:זהו גם סוג של סוללת ליתיום-, אך היא קטנה יותר בגודלה ומתאימה לציוד-לטיפול בחומרים עם שטח מוגבל בתא הסוללה שדורש כמות גדולה של חשמל. המרכיבים העיקריים שלו כוללים תאי סוללת ליתיום משולשים, מערכת ניהול סוללות, מארז סוללות, מערכת חיבור לחשמל, רכיבי הגנה, מערכת ניהול תרמית ומערכת תקשורת -בדומה לסוללות ליתיום ברזל פוספט.
נפרט יותר על הפרטים להלן.
ממה עשויות סוללות מלגזות ליתיום ברזל פוספט?
בתור המגמה האחרונה-שמקבעת את תעשיית סוללות המלגזות, הרכיבים שלה חולקים קווי דמיון לאלו של סוללות חומצה-עופרת, אך יש גם הבדלים ברורים. ההבחנה העיקרית טמונה במערכת ניהול הסוללות -מרכיב חכם שלא נמצא בסוללות חומצה עופרת-, ובליבת המעבר של סוללת המלגזה לטכנולוגיה חכמה.
סוללות מלגזה מורכבות בעיקר מה-BMS, מודולים (תאים), רכיבי בקרה חשמליים, מחברי טעינה/פריקה והבית. בואו נסתכל מקרוב על כל אחד מהרכיבים הללו.
1. מודול תא סוללה
מודול זה מורכב מרכיבים כגון תאי סוללה, מחברים, לוחות קצה, כיסויים מבודדים ורצועות פלדה. כעת נתאר כל אחד מהרכיבים הללו בתורו.
תא סוללה
חומר הקתודה באסוללת מלגזה ליתיום ברזל פוספטהוא פוספט ליתיום ברזל, שהוא עמיד ובטוח. האנודה מורכבת מגרפיט. במהלך הטעינה משתחררים יוני ליתיום מהקתודה ומוטבעים באנודת הגרפיט; במהלך הפריקה, יוני הליתיום חוזרים לקתודה. זה באמצעות תהליך הפיך זה שסוללות ליתיום ברזל פוספט אוגרות ומשחררות אנרגיה חשמלית.
אלקטרוליט תא סוללה
סוללות ליתיום ברזל פוספט מכילות גם אלקטרוליט, אך זהו נוזל שאינו- מאכל. האלקטרוליט בסוללות ליתיום- מורכב מממס אורגני וממלחי ליתיום, המשמשים להובלת יוני ליתיום, ומאפשרים להם לנוע בין האלקטרודות החיוביות והשליליות.
בניגוד לאלקטרוליט חומצה גופרתית בסוללות-עופרת, אין צורך למלא אותו באופן קבוע; לכן, סוללות ליתיום-למלגזה אינן דורשות מילוי מים-יומי, והתחזוקה מתמקדת בהיבטים אחרים.
מפרט תאי סוללת ליתיום ברזל פוספט למלגזה
| פָּרָמֶטֶר | מפרט טיפוסי |
|---|---|
| כימיה של סוללות | ליתיום ברזל פוספט (LiFePO₄ / LFP) |
| סוג תא | תא מארז אלומיניום מנסרתי |
| מתח נומינלי | 3.2V |
| טווח קיבולת | 100Ah - 314Ah (נפוץ ליישומי מלגזה) |
| טווח מתח הפעלה | 2.5V – 3.65V |
| צפיפות אנרגיה | 140–170 וואט/ק"ג |
| מחזור חיים | גדול או שווה ל-3,000–6,000 מחזורים (80% DOD) |
| זרם פריקה מתמשך | 1C (תלוי בדגם התא) |
| זרם פריקה שיא | 2C–3C (משך זמן קצר) |
| שיטת טעינה | CC/CV (זרם קבוע / מתח קבוע) |
| טמפרטורת טעינה סטנדרטית | 0 מעלות עד 55 מעלות |
| טמפרטורת פריקה | -20 מעלות עד 60 מעלות |
| טמפרטורת אחסון | -20 מעלות עד 45 מעלות |
| התנגדות פנימית | פחות או שווה ל-0.3-0.5 mΩ (תלוי בקיבולת) |
| תכונות בטיחות | טעינת יתר,-פריקת יתר, הגנת-על טמפרטורה |
| הסמכה | UN38.3, IEC 62619, UL 1973 (תלוי בספק) |
תאי LFP נפוצים בשימוש בסוללות מלגזה
| קיבולת תאים | מתח נומינלי | בַּקָשָׁה |
|---|---|---|
| 100Ah / 105Ah | 3.2V | מלגזות חשמליות קטנות, עגלות משטחים, מערמים |
| 200 אה | 3.2V | סוללות למלגזה 24V/36V/48V |
| 230 אה | 3.2V | מלגזות-בינוניות וציוד מחסן |
| 280 אה | 3.2V | סוללות למלגזה מיינסטרים 48V/72V/80V |
| 314 אה | 3.2V | מלגזות-כבדות ופעולות ריבוי-משמרות |
מפריד
סוללות-עופרת חומצות משתמשות במפרידים, בעוד שסוללות ליתיום-יונים משתמשות במפרידים. סרט פלסטיק מיקרו-נקבי זה, העשוי מפוליאתילן (PE) או פוליפרופילן (PP), ממוקם בין האלקטרודות החיוביות והשליליות. זה גם מונע קצר חשמלי הנגרם ממגע בין האלקטרודות החיוביות והשליליות.
צלחת חיבור (חתיכת חיבור)
המחברים בסוללות ליתיום-למלגזה משמשים לחיבור תאים מרובים, ויוצרים ערכת סוללות ליתיום-שלמה. מכיוון שהמתח הנקוב של תא פוספט ליתיום ברזל בודד הוא 3.2V בלבד, בעוד שמלגזות דורשות מתחים גבוהים יותר כגון 24V, 36V, 48V, 72V, או 80V, יש לחבר מספר תאים בסדרה או במקביל באמצעות מחברים אלו.
רצועות חיבור עשויות בדרך כלל מנחושת טהורה, נחושת- בציפוי ניקל, אלומיניום או מחומרים מרוכבים מנחושת-אלומיניום. בין אלה, נחושת היא החומר הנפוץ ביותר בגלל המוליכות החשמלית המעולה שלה, המסייעת להפחית את אובדן האנרגיה במהלך שידור זרם.
לדוגמה, סוללת ליתיום- של מלגזה 48V מורכבת מתאי ליתיום ברזל פוספט 16 3.2V המחוברים בסדרה. יש לחבר את המסופים החיוביים והשליליים של התאים ברצף באמצעות פסי אוטובוס כדי להשיג מתח כולל של 51.2V.
במהלך הייצור, ניתן להשתמש בשיטות כגון ריתוך לייזר, ריתוך קולי או הידוק בורג לחיבור פסי האוטובוס למסופי התא. לאחר הריתוך, המחברים לא רק מעבירים זרם אלא גם חייבים לעמוד בפני עליות זרם גבוהות במהלך פעולת המלגזה.
כאשר המלגזה מתניעה, מאיצה או מרימה מטען, הסוללה מספקת זרם גדול באופן מיידי, ולכן המחברים חייבים להיות בעלי מוליכות חשמלית מספקת.
בנוסף, המחברים מאבטחים כל תא, ומונעים מגע לקוי הנגרם מהתרופפות התא עקב רטט.
לוחית מסוף (לוחית קצה)
לוחות הקצה של סוללות ליתיום-למלגזה משמשות בעיקר לאבטחת והגנה על תאי הסוללה המסודרים פנימית, כמו גם כדי לעמוד בלחץ שנוצר כאשר התאים מתרחבים.
כפי שמוצג באיור, לוחות הקצה ממוקמים משני צידי חבילת התאים ויחד עם לוחות הצד ורצועות הפלדה, יוצרות את מבנה השמירה של התא.
במילים פשוטות, לוחות הקצה ממוקמים בשכבה החיצונית ביותר של חבילת התאים ומשמשות להגביל ולתמוך בכל מערך התאים. ייתכן שעדיין לא הכרת היטב את המושג הזה, אז בוא נסביר אותו באמצעות דוגמה- בעולם האמיתי.
במהלך פעולת סוללת ליתיום-למלגזה, התאים עוברים שינויים קלים בנפח במהלך מחזורי טעינה-. בפרט, תאי LFP מרובעים מייצרים כמות מסוימת של כוח התפשטות לאחר מספר מחזורים.
ללא לוחות קצה שיבטיחו אותם, התאים עלולים להשתחרר. לוחות קצה מגינים על התאים ומספקים בידוד חשמלי, ומפחיתים את ההשפעה והרעידות שחווים המלגזה במהלך הפעולה.
לוחות קצה עשויים מחומרים קלים- בחוזק גבוה כגון סגסוגת אלומיניום, פלדת אל חלד או חומרים מרוכבים בעלי חוזק- גבוה.
צלחת כיסוי מבודדת (כיסוי למחשב)
הכיסוי המבודד ממוקם על גבי תא הסוללה ומשמש כרכיב מגן מבודד המכסה את מסופי התא, לשוניות החיבור ואזורי החיבור למתח גבוה-. הוא מבודד חלקים פעילים כדי למנוע התחשמלות לצוות או קצר חשמלי הנגרם ממגע עם עצמים זרים מתכתיים. בנוסף, הוא מספק הגנה משופרת לתאי סוללה שחוברו בסדרה ומַקְבִּיל.
יתר על כן, בסביבות אחסון קר, לוחית הכיסוי המבודדת מונעת ביעילות חדירת לחות. לוחות כיסוי מבודדים עשויים בדרך כלל מחומרים בעלי תכונות בידוד טובות, כגון לוחות PC (פוליקרבונט), PP (פוליפרופילן), PVC או אפוקסי.
רצועת פלדה
רצועות פלדה הן מחברים מכניים המשמשים לאבטחת מודולי תאי סוללה. הם מותקנים סביב ההיקף של חבילת התאים ומחברים בחוזקה תאים מרובים יחד על ידי הידוק.
כפי שמוצג באיור, רצועות הפלדה ממוקמות בצד החיצוני של מודול תא הסוללה, מקיפות את כל חבילת התאים, ויחד עם לוחות הקצה ולוחות הצד יוצרות את המבנה המאבטח את התאים.
ישנם סוגים שונים של רצועות פלדה זמינות, כולל רצועות פלדה מגולגלות קרות-, רצועות נירוסטה ורצועות פלדת פחמן עמידות- בפני קורוזיה. רצועות אלו מטופלות בדרך כלל כדי למנוע חלודה, כך שאין צורך לדאוג לגבי חלודה.
2. רכיבים שונים
בנוסף למודול המצבר עצמו, מצבר מלגזה יכול להיחשב כמערכת המורכבת ממספר רכיבים קטנים נוספים. אל תזלזל ברכיבים הקטנים האלה-הם חיוניים לפעולה בטוחה של הסוללה.
מחברים (מחבר סוללה)
שימו לב שזה לא בקר סוללה, אלא מחבר. המחבר משמש כממשק להעברת כוח ותקשורת אותות בין סוללת הליתיום-יון של המלגזה לבין המערכת החשמלית שלה-כלומר, מחבר הסוללה-שפועל כממשק שדרכו הסוללה מפיקה אנרגיה חשמלית.
באמצעות מחבר זה ניתן להעביר את האנרגיה החשמלית האצורה בתוך המצבר בצורה בטוחה ומהירה אל מנוע ההנעה של המלגזה, הבקר ושאר התקנים החשמליים, תוך חיבור המטען למצבר.
כפי שמוצג בתמונה, מחבר זה מורכב ממסוף חיובי, מסוף שלילי, בית מבודד ומנגנון נעילה מכני.
בתוך סוללת הליתיום-יון של המלגזה, האנרגיה החשמלית שנוצרת על ידי תאי הסוללה נאספת דרך פסי רשת וכבלים ומועברת למחבר, שמתחבר לאחר מכן למעגל החשמל הראשי של המלגזה.
מכיוון שמלגזות דורשות העברת כוח- גבוהה, המחבר חייב להיות בעל יכולת נשיאת זרם- מספקת כדי לעמוד בתפוקות הנעות בין עשרות למאות אמפר, ובכך למנוע שחיקה מיידית.
בנוסף, המחבר מעוצב עם תכונה חסינת תקלות המונעת את היפוך החיבורים החיובי והשלילי, ובכך נמנעת נזק למצבר או למערכת הבקרה של הרכב שנגרם כתוצאה מחיבור שגוי.
יתר על כן, כמה מחברי סוללת ליתיום-למלגזות תעשייתיות מצוידים בתפסים מכניים כדי למנוע מהתקע להתרופף עקב רעידות בזמן שהרכב פועל.
בחלק ממערכות סוללת ליתיום-למלגזה חכמה, ממשקי אותות-כגון תקשורת CAN, תקשורת RS485 או קווי חישת טמפרטורה- עשויים להיות משולבים במחבר.
דרך קווי תקשורת אלה, הסוללהBMSיכולה להחליף נתונים עם בקר המלגזה, לספק משוב על מתח הסוללה, זרם, SOC (מצב טעינה) ותנאי תקלה, ובכך לאפשר למלגזה לנהל את הסוללה בצורה חכמה בהתבסס על מצבה.
תקעי אנדרסון, תקעי REMA והמחברים התעשייתיים של Molex שאנו מתייחסים אליהם בדרך כלל הם בדיוק הרכיבים הקטנים הללו.
נָתִיך
נתיך הוא התקן הגנה מפני זרם יתר המותקן במעגל הראשי של הסוללה. תפקידו העיקרי הוא לנתק אוטומטית את המעגל כאשר זרם גבוה באופן חריג זורם דרך הסוללה, ובכך להגן על הסוללה ולמנוע אירועי בטיחות.
כפי שמוצג בתמונה, סוג זה של נתיך מותקן בדרך כלל על חוט המוצא החיובי של סוללת הליתיום-יון של מלגזה, המחבר את מודול התא למחבר החיצוני.
במהלך פעולת סוללה רגילה, זרם זורם דרך הפתיל לבקר ולמנוע של המלגזה. עם זאת, במקרה של מצב חריג-כגון קצר בסוללה פנימית-אלמנט הפתיל בתוך הנתיך יתחמם במהירות ויימס עקב הזרם החורג מהערך הנקוב שלו, ובכך ישבור את המעגל וימנע מזרמים מסוכנים להמשיך לזרום.
נתיכים המשמשים בסוללות מלגזה הם בדרך כלל נתיכים במתח גבוה- ועם זרם גבוה-. לדוגמה, הסימון "400A 150VDC" המוצג בתמונה מצביע על כך שלנתיך זה יש זרם הפעלה נקוב של 400 אמפר והוא מתאים לשימוש במערכות DC עם מתח מרבי של 150 וולט.
עבור סוללות ליתיום-למלגזה של 48V, 72V או 80V, יש לבחור את הזרם הנקוב של הנתיך על סמך קיבולת הסוללה, הספק המנוע וזרם הפריקה המרבי.
נתיכים לא רק מגנים על המצבר עצמו אלא גם שומרים על כל מערכת החשמל של המלגזה. במקרה של קצר חשמלי חמור, למרות שה-BMS יכול לכבות מכשירי MOSFET או לשלוח אות אזעקה על ידי זיהוי זרמים חריגים, ההגנה האלקטרונית עדיין עשויה לשאת סיכונים הקשורים לזמן תגובה או לכשל ברכיבים. כמנגנון הגנה מבוסס-חומרה בלבד, נתיך משמש כקו ההגנה הסופי במצבי קיצון; גם אם ה-BMS נכשל, הוא עדיין יכול להפחית סיכונים על ידי ניתוק פיזי של המעגל.
shunt (נגד shunt נוכחי)
shunt הוא רכיב חישת זרם-בדיוק גבוה המותקן במעגל הראשי של סוללת מלגזה. תפקידו העיקרי הוא למדוד את הזרם במהלך תהליכי הטעינה והפריקה של הסוללה ולשדר את הנתונים שזוהו למערכת ניהול הסוללה כדי לאפשר חישוב מדויק של רמת הטעינה של הסוללה ולהבטיח ניהול בטוח.
כפי שמוצג בתמונה, ה-shunt מורכב בעיקר משני מסופי חיבור זרם גבוה- ומנגד מתכת בעל התנגדות נמוכה- הממוקם באמצע; הוא מותקן בדרך כלל במעגל השלילי של הסוללה. כל פלט הזרם על ידי הסוללה זורם דרך השאנט. כאשר זרם עובר דרך השאנט, נוצר הפרש מתח זעיר פרופורציונלי לגודל הזרם בשל ההתנגדות הקבועה הפנימית שלו; זה מכונה בדרך כלל "אות מילי-וולט".
על ידי זיהוי שינוי מתח זה, מערכת ניהול הסוללות יכולה לחשב את הזרם הזורם כעת דרך הסוללה. נגדי shunt חשובים במיוחד עבור סוללות ליתיום-למלגזה מכיוון שהזרם משתנה באופן משמעותי במהלך פעולת המלגזה. בכל פעם שהמלגזה מתחילה, מאיצה או מרימה מטען, נמשכת כמות גדולה של זרם.
בנוסף, חיבור מטען יוצר זרם טעינה גדול. ללא זיהוי זרם מדויק, ה-BMS אינו יכול לקבוע במדויק את מצב השימוש הנוכחי של הסוללה, ואינו יכול לחשב אתמצב טעינה, מצב בריאות או ספירת מחזור.
אחת התפקידים העיקריים של ה-shunt היא לסייע ל-BMS בניהול אנרגיה מדויק, שכן סוללות ליתיום-יון-בניגוד לסוללות עופרת-חומצה-אי אפשר לקבוע את הקיבולת הנותרת רק לפי מתח.
זה נכון במיוחד ביישומי-קיבולת גבוהה-בהספק, כגון מלגזות, שבהם שינויים במתח אינם משקפים במלואם את הטעינה שנותרה בסוללה. לכן, ה-BMS משתמש בדרך כלל ב"ספירת קולומב", באמצעות shunt כדי להקליט זרמים נכנסים ויוצאים בזמן אמת ולצבור את אנרגיית הטעינה והפריקה, ובכך לספק אינדיקציה מדויקת יותר של הקיבולת הנותרת של הסוללה.
לדוגמה, רמות הטעינה של 80%, 50% ו-20% המוצגות בלוח המחוונים של מלגזה מחושבות לעתים קרובות על סמך נתונים שנאספים על ידי ה-shunt.
בנוסף, נגדי shunt ממלאים תפקיד בפונקציות הגנת הבטיחות של הסוללה.
ה-BMS משתמש בנגדי shunt לניטור זרם בזמן אמת. אם זרם הפריקה חורג מסף מוגדר מראש (למשל, עקב גל זרם- גבוה שנגרם על ידי מנוע מלגזה שנתקע, קצר חשמלי או עומס חריג), ה-BMS יפעיל מיד הגנת זרם יתר, כיבוי המגע או הגבלת הפלט כדי למנוע נזק לתא. במהלך תהליך הטעינה, אם זרם הטעינה הופך לא תקין, השאנט מספק גם פונקציות ניטור והגנה.
שאנטים המשמשים בסוללות ליתיום-למלגזה נבחרים בדרך כלל על סמך זרם ההפעלה המרבי של הסוללה, עם דירוגים הכוללים 100A, 200A, 300A, 400A, 500A ואף יותר.
ה-shunt המוצג באיור הוא shunt זרם גבוה- המשמש בדרך כלל בסוללות תעשייתיות. הוא מתאים למערכות סוללות למלגזה בעלות מתחים שונים כמו 48V, 72V ו-80V. אין לו יכולות אחסון אנרגיה ואינו משתתף בהמרת הספק; במקום זאת, הוא מתפקד כחיישן זרם-בדיוק גבוה.
ממסר (מקבל)
ממסר הוא התקן מיתוג מבוקר חשמלי המותקן במעגל הראשי של הסוללה. תפקידו העיקרי הוא לשלוט בזרימת הזרם הגבוה בין המצבר לעומס המלגזה בשליטה של מערכת ניהול המצבר.
ניתן להתייחס אליו כאל מתג הפעלה חכם בסוללת ליתיום-יון של מלגזה, האחראי על שליטה מתי הסוללה מספקת חשמל למלגזה ומתי היא מנתקת את הפלט.
כפי שמוצג בתמונה, סוג זה של מגע מותקן בדרך כלל בתוך תיבת הסוללה ומחובר למעגל הראשי החיובי או השלילי של מודולי תא הסוללה. בתוך המגע יש סליל אלקטרומגנטי ומגעי זרם- גבוהים. כאשר מערכת ניהול המצבר מזהה שהמצבר במצב תקין, היא שולחת אות בקרה לסליל המגע, הגורם למגעים הפנימיים להיסגר ומאפשר זרימת זרם מהסוללה לבקר המלגזה.
עם זאת, ברגע שמתגלה חריגה (כגון זרם יתר, קצר חשמלי, התחממות יתר, אות התנגשות או תקלת סוללה), ה-BMS מנתק את אות הבקרה, גורם למגעי המגע להיפתח ובכך לניתוק פלט הסוללה כדי להגן על המערכת כולה.
אז למה סוללות ליתיום-למלגזה דורשות מגע במקום לחבר את הפלט ישירות לתאי הסוללה? הסיבה לכך היא שלפעמים, גם לאחר כיבוי המלגזה, עדיין עלול להישאר זרם שיורי במעגל ויש לסלק אותו לחלוטין.
בנוסף, המגע משמש גם למניעת זרם פריצה.
מכשירים אלקטרוניים כגון בקרי מלגזה ומודול בקרת מנוע מכילים כולם קבל. כאשר הסוללה מחוברת לראשונה, נוצר זרם פריצה גדול; אם מחובר ישירות, הדבר עלול לגרום נזק לרכיבים אלקטרוניים.
לכן, מערכות רבות של סוללות ליתיום-למלגזות מתוכננות עם מעגל טעינה קדם-שמטעין את המערכת באיטיות באמצעות ממסר טעינה קדם-ונגד טעינה קדם-. ברגע שהמתח מתייצב, המגע הראשי נסגר כדי לאפשר לזרם הגבוה לזרום כראוי, ובכך להגן על הבקר והסוללה.
המגעים המשמשים בסוללות ליתיום-למלגזה הם מגעים במתח גבוה- DC. עליך לבחור מגע על סמך מתח המערכת וזרם ההפעלה המרבי. 48V, 72V ו-סוללות למלגזה 80Vהשתמש במגעים עם זרמים מדורגים של 100A, 200A, 300A, 400A, או אפילו יותר, בעוד שסוללות ליתיום-יון מתקדמות יותר משתמשות במגעים עם מגעי עזר, ניתוק כפול-בקוטב או מנגנוני דיכוי-קשת כדי לשפר משמעותית את הבטיחות.
ממיר DC/DC
ממיר DC/DC הוא מודול אספקת חשמל המשמש להמרת מתח DC. תפקידו העיקרי הוא להמיר את פלט המתח ה-DC הגבוה- מסוללת ליתיום- למתח הנדרש על ידי מערכות החשמל הנמוכות- האחרות של המלגזה, ובכך לספק אספקת חשמל יציבה למערכות הבקרה של הרכב, מכשירים, אורות, צגים, חיישנים, מודולי תקשורת וציוד אחר.
למרות שמלגזות משתמשות בסוללות 24V, 36V, 48V, 72V או 80V, חלק מהציוד החשמלי במלגזות אינו מיועד לפעול במתחים כה גבוהים.
ציוד כגון מעגלי הבקרה של המלגזה, מכשירים, פנסים, אזעקות ומודולי GPS עדיין פועלים על 12V או 24V. חיבור סוללת 48V או 80V ישירות למכשירי המתח הנמוך- הללו יגרום לנזק; לכן, נדרש ממיר DC/DC כדי להוריד את המתח הגבוה של הסוללה לרמה המתאימה להתקנים אלה.
כפי שמוצג בתמונה, סוג זה של ממיר DC/DC מצויד בדרך כלל בגוף קירור גדול. הסיבה לכך היא שבמהלך תהליך המרת המתח, רכיבים אלקטרוניים פנימיים (כגון MOSFET, משרנים וקבלים) מייצרים חום, וגוף הקירור מסייע בפיזור מהיר של חום זה.
ב אסוללת ליתיום-למלגזה, ממיר DC/DC מחובר למסוף המוצא הראשי של הסוללה, ואספקת החשמל נשלטת באמצעות מגע. לאחר שה-BMS מאשר שהסוללה במצב תקין, המגע נסגר. ענף אחד של האנרגיה החשמלית של המצבר מסופק ישירות למערכת ההנעה של המלגזה, בעוד ענף אחר מומר על ידי ממיר DC/DC למתח נמוך- כדי לספק את מעגלי העזר של המלגזה.
בנוסף, סוללות מלגזה ליתיום- חכמות, כגון אלו של CoPow, משתמשות בממיר DC/DC כדי לספק אספקת חשמל רציפה ויציבה להתקנים כגון BMS, תצוגה ומודולי תקשורת מרחוק.
מפרטים נפוצים עבור ממירי DC/DC בחבילות סוללות ליתיום-למלגזות כוללות 48V עד 12V, 72V עד 24V ו-80V עד 12V. בהתאם לדרישות הספציפיות של הרכב, הספק המוצא נע בדרך כלל בין עשרות וואט למאות וואט.
מחברי מתח נמוך{{0}
מחברי מתח-נמוכים משמשים בעיקר לחיבור מעגלי הבקרה של-מתח נמוך בתוך הסוללה להתקנים חיצוניים, המאפשרים העברת אותות, תקשורת בקרה וחיבורי חשמל נלווים.
הם שונים מהמחבר הראשי של הסוללה שהוזכר קודם לכן: בעוד שהמחבר הראשי משמש בעיקר להעברת זרמי הספק-גבוהים הנעים בין עשרות למאות אמפר, מחברי מתח-נמוכים משמשים בעיקר להעברת אותות בקרת זרם-נמוכים ונתוני תקשורת.
במערכת סוללות ליתיום-למלגזה, בנוסף למעגלי המתח הגבוה-שיוצאים מתאי הסוללה, ישנם מעגלים רבים אחרים הדורשים בקרה וניטור, כגון מערכת ניהול הסוללה, תקשורת CAN, תקשורת RS485, חיישני טמפרטורה, תצוגת SOC, מודולי ניטור מרחוק, אותות תקשורת טעינה ואותות בקרת מגע.
לא ניתן לחבר מעגלים אלה ישירות דרך מחבר החשמל הראשי; לכן נדרשים מחברים ייעודיים למתח נמוך- כדי לשמש כממשקי אותות.
כפי שמוצג בתמונה, מחברי המתח הנמוך האלה- כוללים פינים מרובים, שלכל אחד מהם פונקציה נפרדת.
כמה פינים משמשים לחיבור מערכת ניהול הסוללה לבקר המלגזה כדי להקל על החלפת מידע על מצב הסוללה; אחרים משמשים לשליטה בהתקשרות ובניתוק של מגע; ועוד אחרים משמשים לאיסוף אותות חיישנים כגון טמפרטורה ומתח, מה שמאפשר למלגזה לנטר את מצב הפעולה של הסוללה בזמן אמת.
מחברי מתח נמוך-למלגזה בדרגה- חייבים לכלול מנגנוני נעילה מכאניים חזקים ויכולות הגנה; אחרת, עלולות להתרחש הפרעות באות. יתר על כן, סוללות ליתיום-יון המשמשות במתקני אחסון קר דורשות מחברים עם דירוג הגנה IP65 ומעלה.
3. מערכת ניהול סוללות
זה מייצג צעד חשוב לקראת התפתחות חכמה של סוללות מלגזה. מערכות ניהול הסוללות המשמשות לסוללות ליתיום-למלגזה הן הרבה יותר מתקדמות מאלה בתחומים אחרים. לא רק שהם משדרים נתונים מעשיים-כגון מתח סוללה, טמפרטורה, טעינה שנותרה ומצב בריאותי-בזמן אמת, אלא שהם גם מצמצמים סיכונים פוטנציאליים. ההגנות שהם מספקים כוללות: הגנת טעינה, הגנת-פריקת יתר, הגנה מפני זרם יתר, הגנת טמפרטורה ואיזון סוללה אקטיבי ופסיבי.
בפרט, פונקציית האיזון שומרת על עקביות בין תאי הסוללה מבחינת קיבולת, מתח וקצב פריקה, ובכך למעשה מאריכה את חיי השירות של הסוללה. עבור סוללות מלגזה, פונקציית החימום מראש מאפשרת למלגזות לפעול בחופשיות פנימהאחסון קרתוך מניעת נזק לסוללות הליתיום-יון.
4. מארז סוללה (דיור)
מארז הסוללה מורכב מלוח עליון, פאנל קדמי, לוחות צד ולוח הרכבה חשמלי, בין שאר הרכיבים, ומשמש לאבטחת הרכיבים החשמליים הנ"ל.
הפאנל העליון משמש בעיקר כדי לסגור את החלק העליון של הסוללה, להגן על מסופי התא הפנימיים, פסי האוטובוס והחיווט החשמלי, תוך מתן הגנה אטומה לאבק, למים ו-עמידה בפני פגיעות.
הפאנל הקדמי והפנלים הצדדיים משמשים בעיקר ליצירת המבנה הכולל של המארז, לשפר את חוזקו ולהרכיב רכיבים חיצוניים כגון צגים, יציאות טעינה ומחברי מתח נמוך-.
לוח ההרכבה החשמלי משמש בעיקר לאבטחת רכיבים חשמליים כגון מערכת ניהול הסוללות, מגעים, נתיכים, shunts וממירי DC/DC, ובכך להבטיח פריסה רציונלית של מעגלי המתח הגבוה- וקווי הבקרה.
מארזי סוללות עשויים בדרך כלל מלוח פלדה או מסגסוגת אלומיניום. הבתים עבורסוללות ליתיום-למלגזה-בקיבולת גבוההעשויים לעתים קרובות מלוח פלדה מגולגל- קרה, לוח פלדה מגולוון או לוח פלדת פחמן-כגון לוח הפלדה Q235 הנפוץ. חומרים אלו מציעים חוזק גבוה, עמידות מעולה בפני פגיעות ועלות נמוכה יחסית, מה שהופך אותם למתאימים למלגזות בינוניות- וגדולות-.
עם זאת, חלק מהלקוחות מוצאים את לוחות הפלדה הללו כבדים מדי, ולכן אנו מציעים גם מארזים מסגסוגת אלומיניום, כגון סגסוגת אלומיניום 6061 ויריעות אלומיניום 5052, שהן קלות יותר באופן משמעותי.
כמובן, זה לא הכל. כיצרנית סוללות מלגזה מקצועית, CoPow מסוגלת ליישם טיפולים עמידים בפני קורוזיה-על מארזי סוללות. אנו בקיאים בטכניקות כגון ציפוי אבקה, ציפוי אלקטרופורטי, צביעה בהתזה וגלוון. לקוחות רבים מבקשים שנבצע טיפולים אלו כאשרהתאמה אישית של סוללות ליתיום-יון למלגזה, במיוחד אלה הפועלים בסביבות-טמפרטורות נמוכות, שבהן הדרישות לעמידות בפני קורוזיה גבוהות אף יותר.
*לבסוף, למרות שאנו יודעים שיש הרבה חלקים ורכיבים אחרים בתמונה, נתחיל בהצגת החשובים יותר כאן. אם תרצה ללמוד עוד על סוללות ליתיום-יון למלגזה, אל תהסספנה אלינובכל עת-אנו מצפים לשיתוף פעולה איתך. צוות השירות שלנו יענה לפנייתך תוך 24 שעות.
ממה עשויות סוללות עופרת-למלגזה חומצה?
אנו משתמשים בסוללות מלגזה עופרת-במשך שנים רבות, אך עדיין ישנם משתמשים רבים שאינם יודעים ממה הם עשויים. היום, ברצוננו לספק מידע רקע ולהסביר מדוע חלק מהמשתמשים ממשיכים להשתמש בסוללות-עופרת, בעוד שאחרים בוחרים לשדרג למלגזות ליתיום-יון. בואו נסתכל ממה עשויות-סוללות חומצה עופרת:
1. לוחות עופרת
לוחות עופרת הם מרכיב ליבה של סוללות עופרת-חומצה, וכוללות לוחות חיוביים ושליליים. הצלחת החיובית משתמשת בעופרת דו חמצנית כחומר הפעיל שלה; צבעו חום כהה והוא אחראי על קבלת אלקטרונים והשתתפות בתגובות כימיות במהלך פריקה.
הצלחות השליליות משתמשות בעופרת ספוגית כחומר הפעיל; הם משחררים אלקטרונים במהלך פריקה, ומספקים את הכוח לפלט הנוכחי. היצרנים מסדרים קבוצות מרובות של לוחות חיוביים ושליליים בתבנית מתחלפת ליצירת תאי חומצה-עופרת, אשר מחוברים לאחר מכן בטור ליצירת ערכת סוללות חומצה עופרת-שלמה.
2. אלקטרוליט
אלקטרוליט הוא נוזל המורכב מחומצה גופרתית (H₂SO₄) ומים, הממלא את החלק הפנימי של סוללת חומצת עופרת-. תפקידו של האלקטרוליט הוא להעביר יונים בין הלוחות החיוביים והשליליים, מה שמאפשר את המשך התגובה הכימית ומקל על הפיכת האנרגיה החשמלית לאנרגיה כימית. זהו גם אחד ההיבטים המורכבים יותר של תחזוקת סוללות מלגזות עופרת-; המשתמשים חייבים למלא את האלקטרוליט מעת לעת כדי להבטיח שהסוללה פועלת כראוי.
3. מפריד
המפריד ממוקם בין הלוחות החיוביים והשליליים ועשוי מפלסטיק נקבובי (כגון פוליאתילן, PE) או גומי. זה מונע מגע ישיר בין הלוחות החיוביים והשליליים, מה שעלול לגרום לקצר חשמלי, תוך שהוא מאפשר ליונים באלקטרוליט לעבור כרגיל, מה שמבטיח שהסוללה יכולה להיטען ולהיפרק כראוי.
4. מארז סוללה
המארזים של סוללות מלגזה עופרת- עשויים מפוליפרופילן, פלסטיק ABS או מסגרת מתכת. בין אלה, פוליפרופילן הוא החומר הנפוץ ביותר עבור סוללות מלגזות עופרת-. הוא מציע מידה מסוימת של עמידות בפני קורוזיה וקל משקל יחסית. לכן, מגשי הסוללות והמכסים של סוללות רבות של מלגזות עופרת- עשויים מ-PP.
אם המשקל של חומר זה אינו עומד בדרישות הנטל, ניתן לבחור מסגרת מתכת. מסגרות מתכת מצוידות במסגרות מפלדת פחמן, מגשי פלדה מגולוונת וסוגרי נירוסטה, שיכולים להגדיל את משקל הסוללה. עם זאת, חשוב לציין שהחלקים שבאמת באים במגע עם האלקטרוליט הם עדיין תאי הסוללה מפלסטיק.
באשר למארזי פלסטיק ABS, הם נמצאים בשימוש נדיר על ידי יצרני סוללות מלגזות. למרות ש-ABS חזק יותר מ-PP, הוא רגיש לקורוזיה על ידי האלקטרוליט ולכן אינו מומלץ.
5. מחברים ומסופים
המחברים והמסופים הנזכרים כאן כוללים פסי אפיק עופרת, עמודים, חיבורים חיוביים ושליליים, ותקעי סוללה.
בתוך סוללת מלגזה עופרת-חומצה, מספר תאי 2V מחוברים בסדרה באמצעות פסי אוטובוס כדי לעמוד בדרישות מתח המערכת של המלגזה. פסים אלה עשויים בדרך כלל מסגסוגת-אנטימון עופרת או מסגסוגת-סידן עופרת.
העמודים בחלק העליון של התאים עשויים מסגסוגת עופרת ומשמשים לחיבור הלוחות הפנימיים למעגל החיצוני.
חיבורי הפלט החיובי והשלילי של ערכת הסוללות כולה עשויים בדרך כלל מסגסוגת עופרת, נחושת או נחושת מצופה- בדיל, מה שממזער את ההתנגדות ומשפר את קיבולת נשיאת הזרם.-
