Akkumoduulien yleiskatsaus
Akkumoduulit ovat tärkeä osa sähköajoneuvoja. Niiden tehtävänä on yhdistää useita akkukennoja muodostaen kokonaisuuden, joka tuottaa riittävästi virtaa sähköajoneuvojen toimintaan.
Akkumoduulit ovat akun osia, jotka koostuvat useista akkukennoista ja ovat tärkeä osa sähköajoneuvoja. Niiden tehtävänä on yhdistää useita akkukennoja muodostaen kokonaisuuden, joka tarjoaa riittävästi tehoa sähköajoneuvoille tai energian varastointitoiminnoille. Akkumoduulit eivät ole ainoastaan sähköajoneuvojen virtalähde, vaan myös yksi niiden tärkeimmistä energian varastointilaitteista.
Akkumoduulien synty
Koneteollisuuden näkökulmasta yksikennoisilla akuilla on ongelmia, kuten heikot mekaaniset ominaisuudet ja epäystävälliset ulkoiset rajapinnat, pääasiassa seuraaviin:
1. Ulkoinen fyysinen tila, kuten koko ja ulkonäkö, on epävakaa ja muuttuu merkittävästi elinkaaren aikana;
2. Yksinkertaisen ja luotettavan mekaanisen asennuksen ja kiinnitysliitännän puute;
3. Kätevän lähtöliitännän ja tilanvalvontaliittymän puute;
4. Heikko mekaaninen suojaus ja eristyssuojaus.
Koska yksikennoisilla akuilla on edellä mainitut ongelmat, on tarpeen lisätä kerros niiden muuttamiseksi ja ratkaisemiseksi, jotta akku voidaan koota ja integroida koko ajoneuvoon helpommin. Tämän luonnollisen valinnan tuloksena moduuli, joka koostuu useista kymmenestä tai kahdestakymmenestä akusta, jolla on suhteellisen vakaa ulkoinen tila, kätevä ja luotettava mekaaninen lähtö, valvontaliitäntä sekä parannettu eristys ja mekaaninen suojaus.
Nykyinen vakiomoduuli ratkaisee useita akkuihin liittyviä ongelmia ja sillä on seuraavat tärkeimmät edut:
1. Se voi helposti toteuttaa automatisoidun tuotannon ja sillä on korkea tuotantotehokkuus, ja tuotteen laatua ja tuotantokustannuksia on suhteellisen helppo hallita;
2. Se voi muodostaa korkean standardointiasteen, mikä auttaa merkittävästi vähentämään tuotantolinjan kustannuksia ja parantamaan tuotannon tehokkuutta; standardoidut rajapinnat ja eritelmät edistävät täydellistä markkinakilpailua ja kaksisuuntaista valintaa sekä säilyttävät kaskadin käytön paremman toimivuuden;
3. Erinomainen luotettavuus, joka voi tarjota hyvän mekaanisen ja eristyssuojan akuille koko elinkaaren ajan;
4. Suhteellisen alhaiset raaka-ainekustannukset eivät aiheuta liikaa painetta lopullisiin sähköjärjestelmän kokoonpanokustannuksiin;
5. Ylläpidettävän yksikön vähimmäisarvo on suhteellisen pieni, millä on merkittävä vaikutus jälkimarkkinointikustannusten alenemiseen.
Akkumoduulin koostumusrakenne
Akkumoduulin rakenne sisältää yleensä akkukennon, akunhallintajärjestelmän, akkukotelon, akkuliittimen ja muita osia. Akkukenno on akkumoduulin peruskomponentti. Se koostuu useista akkuyksiköistä, yleensä litiumioniakusta, jolla on korkea energiatiheys, alhainen itsepurkautumisnopeus ja pitkä käyttöikä.
Akun hallintajärjestelmä varmistaa akun turvallisuuden, luotettavuuden ja pitkän käyttöiän. Sen päätoimintoihin kuuluvat akun tilan valvonta, akun lämpötilan hallinta, akun ylilataus-/ylikuormitussuojaus jne.
Akkukotelo on akkumoduulin ulkokuori, jota käytetään suojaamaan akkumoduulia ulkoisilta vaikutuksilta. Akkukotelo on yleensä valmistettu metallista tai muovista, ja sillä on korroosionkestävyys, palonkestävyys, räjähdyskestävyys ja muita ominaisuuksia.
Akkuliitin on komponentti, joka yhdistää useita akkukennoja yhdeksi kokonaisuudeksi. Se on yleensä valmistettu kuparimateriaalista, jolla on hyvä sähkönjohtavuus, kulutuskestävyys ja korroosionkestävyys.
Akkumoduulin suorituskyvyn ilmaisimet
Sisäinen resistanssi viittaa akun läpi kulkevan virran resistanssiin akun ollessa toiminnassa, ja siihen vaikuttavat tekijät, kuten akun materiaali, valmistusprosessi ja akun rakenne. Se jaetaan ohmiseen sisäiseen resistanssiin ja polarisaatioon perustuvaan sisäiseen resistanssiin. Ohminen sisäinen resistanssi koostuu elektrodimateriaalien, elektrolyyttien, kalvojen ja eri osien kosketusresistanssista; polarisaatioon perustuva sisäinen resistanssi johtuu sähkökemiallisesta polarisaatiosta ja pitoisuuseropolarisaatiosta.
Ominaisenergia – akun energia tilavuus- tai massayksikköä kohti.
Lataus- ja purkaustehokkuus – mittaa sitä, missä määrin akun latauksen aikana kuluttama sähköenergia muunnetaan kemialliseksi energiaksi, jota akku voi varastoida.
Jännite – akun positiivisen ja negatiivisen elektrodin välinen potentiaaliero.
Avoimen piirin jännite: akun jännite, kun ulkoista virtapiiriä tai kuormaa ei ole kytketty. Avoimen piirin jännitteellä on tietty suhde akun jäljellä olevaan kapasiteettiin, joten akun jännite mitataan yleensä akun kapasiteetin arvioimiseksi. Käyttöjännite: akun positiivisen ja negatiivisen elektrodin välinen potentiaaliero, kun akku on toimintatilassa eli kun virtapiirin läpi kulkee virta. Purkausjännite: jännite, joka saavutetaan akun täyden latauksen ja purkautumisen jälkeen (jos purkaus jatkuu, akku ylipurkautuu, mikä heikentää akun käyttöikää ja suorituskykyä). Latauksen katkaisujännite: jännite, joka saavutetaan, kun vakiovirta muuttuu vakiojännitteeksi latauksen aikana.
Lataus- ja purkausnopeus – pura akkua kiinteällä virralla 1 tunnin eli 1 C:n ajan. Jos litiumakun kapasiteetti on 2 Ah, niin akun 1 C on 2 A ja 3 C on 6 A.
Rinnakkaiskytkentä – Akkujen kapasiteettia voidaan lisätä kytkemällä ne rinnan, ja kapasiteetti = yhden akun kapasiteetti * rinnakkaiskytkentöjen lukumäärä. Esimerkiksi Changan 3P4S -moduulissa yhden akun kapasiteetti on 50 Ah, jolloin moduulin kapasiteetti = 50 * 3 = 150 Ah.
Sarjaankytkentä – Akkujen jännitettä voidaan nostaa kytkemällä ne sarjaan. Jännite = yksittäisen akun jännite * jonojen lukumäärä. Esimerkiksi Changan 3P4S -moduulissa yksittäisen akun jännite on 3,82 V, jolloin moduulin jännite = 3,82 * 4 = 15,28 V.
Sähköajoneuvojen tärkeänä osana litium-akkumoduuleilla on keskeinen rooli sähköenergian varastoinnissa ja vapauttamisessa, virran tarjoamisessa sekä akkupakettien hallinnassa ja suojaamisessa. Niiden koostumuksessa, toiminnassa, ominaisuuksissa ja sovelluksissa on tiettyjä eroja, mutta kaikilla on tärkeä vaikutus sähköajoneuvojen suorituskykyyn ja luotettavuuteen. Teknologian jatkuvan kehityksen ja sovellusten laajentumisen myötä litium-akkumoduulit kehittyvät edelleen ja edistävät yhä enemmän sähköajoneuvojen markkinointia ja suosiota.
Julkaisun aika: 26.7.2024
