Литиевые тяговые аккумуляторы: Тяговые литий-ионные аккумуляторы для лодочных электромоторов — купить в Москве

Помимо этого их актуально использовать в сфере производства фармакологической продукции, медицины, детских смесей и т.д. Однако следует отметить, что  для каждой сферы деятельности применяются аккумуляторные батареи различные по типу и виду.

Виды

По виду тяговые аккумуляторы отличаются компонентами сплава пластин и химическим составом электролита. В то время как конструкция готовой батареи остается одинаковой для всех – наличие положительных и отрицательных полюсов, наличие среды протекания реакции. Некоторые из них будут иметь существенные отличия, далее рассмотрим все типы более детально.

Свинцово-кислотные

Свинцово-кислотные аккумуляторные приспособления наиболее приближены к стандартным батареям для авто. Они имеют обозначение WET, широко используются в штаблерах и погрузчиках. В качестве наполнителя для кислотных АКБ применяются раствор дисцилированной воды и кислоты.

Устройство такого тягового аккумулятора приведено на рисунке ниже:

По конструкции разделяются на:

• Обслуживаемые – пластины таких свинцово-кислотных батарей состоят из сплава плюмбума  и сурьмы. В этих моделях обязательно контролируется уровень электролита, а при необходимости, производится его доливка.
• Частично обслуживаемые – плюсовая пластина выполнена из свинца и сурьмы, но с меньшим процентным содержанием последней, а минусовая из свинцово-кальциевого сплава, что обеспечивает меньшее газообразование. Электролит в них доливается крайне редко после аварийных режимов.
• Необслуживаемые  модели — полностью герметичные, свинцовые пластины лигируются кальцием, оловом, реже серебром.

К их преимуществам относится низкая себестоимость и простота переработки после списания, малый процент саморазряда и хорошие рабочие токи. К недостаткам относится чувствительность к низкой температуре и циклам глубоких разрядов, которые существенно сокращают срок службы.

Щелочные

Щелочные тяговые аккумуляторы имеют схожую конструкцию с кислотными. Ощутимым отличием является наполнение – это никель-кадмиевые или никель-металлогидридные элементы. Вместо кислоты в них применяется щелочной электролит, поэтому обслуживание требует других мер безопасности.

К преимуществам щелочных аккумуляторов относятся:

• В сравнении со свинцовыми АКБ они отличаются длительным периодом эксплуатации, высокой энергоемкостью, проще переносят глубокие разряды.
• Можно длительно не подключать к зарядным устройствам, оставляя в состоянии полного разряда.
• Устойчивы к механическим воздействиям, вибрациям, не боятся кратковременных кз.

К недостаткам относится химическая активность кадмия, который может засорять окружающую среду, щелочные аккумуляторы обладают «памятью», для их обслуживания необходим штат профильных специалистов.

Литиевые

Являются одними из самых прогрессивных типов тяговых аккумуляторов, подразделяются на литий-ионные или литий-полимерные. Технология их производства сейчас активно развивается и совершенствуется, благодаря чему такие модели все больше вытесняют остальные виды.

К преимуществам литиевых тяговых источников питания относятся:

• Хорошее соотношение габаритов и энергетической емкости.
• Обладают быстрым насыщением электролита зарядами.
• Легко воспринимают попеременный цикл разрядки и воздействия тока зарядки, но доводить до полного разряда тяговый аккумулятор не допускается.

К недостаткам относится довольно большая цена таких батарей, связанная с дефицитом лития  в природе и некоторые сложности обслуживания.

AGM и GEL

Обе модели имеют схожую конструкцию и принцип работы, однако их состав существенно отличается, пример конструктивного исполнения показан на рисунке ниже:

Тяговые аккумуляторы GEL изготавливают по гелевой технологии – емкость наполнена вязким веществом, которое содержит большое число газовых включений. Внутри включения происходит реакция кислорода и водорода, с выделением энергии, а за счет большой плотности гелевого электролита газы не поднимаются вверх.  В результате чего гелевые модели обладает большей емкостью и лучшими рабочими параметрами.

Технология AGM содержит жидкий электролит между пластинами. С тем отличием, что жидкость заключается в полимерное волокно, которое так же удерживает газовые смеси и не дает им подниматься.

Конструкция этого тягового аккумулятора приведена на рисунке ниже:

AGM аккумуляторы, как и GEL, используются в автомобилях, для лодочных электромоторов и т.д. Эти батареи позволяют существенно сократить затраты на их содержание и могут полноценно заменять стартерные модели.

Обзор производителей

Среди наиболее известных отечественных и зарубежных производителей тяговых аккумуляторов следует выделить такие компании.

Таблица: обзор производителей тяговых аккумуляторов

Наименование производителя	Краткое описание
Sonnenschein	Более века компания удерживается на рынке, аккумуляторы удовлетворяют требования практически любого потребителя.
Ventura	Специализируются на выпуске батарей по технологии AGM и GEL, в ассортименте представлены самые разнообразные модели.
Курский завод	Выпускает модели серии ТНЖ, ТНК, ТНЖШ, ориентируется на безрельсовый транспорт и горнодобывающие машины.
Тюменский завод	Производит свинцово-кислотные тяговые батареи с различными рабочими параметрами.
Великолукский завод	Также занимается выпуском источников питания для рельсового и безрельсового транспорта.
VS Battery	Отличаются применением передовых технологий в изготовлении тяговых аккумуляторов.

Итоговые критерии выбора

В виду важности обеспечения безопасного выполнения работ на соответствующих предприятиях, в цехах и т.д. необходимо ответственно подходить к выбору аккумулятора на тягу электродвигателя. Для этого вы должны сопоставить условия эксплуатации оборудования и параметры тягового аккумулятора:

• мощность тягового аккумулятора – определяет величину нагрузки, которую можно к нему подключить;
• величина напряжения на выводах тягового аккумулятора;
•  емкость тягового аккумулятора – указывает на объем накапливаемой электрической энергии;
• температурный режим работы тягового аккумулятора;
• количество циклов разряда и заряда тягового аккумулятора.

Новая литий-ионная тяговая батарея «снижает расходы до 50%»

Швейцарский производитель аккумуляторных систем ecovolta запускает экономичную тяговую батарею для промышленных транспортных средств. Новая батарея evoTractionBattery, идеально подходящая для использования в вилочных погрузчиках и домкратах для поддонов, может заменить свинцово-кислотные батареи благодаря стандартизированному литий-ионному раствору, сокращая затраты на цикл зарядки до 50 процентов.

Каждую батарею evoTractionBattery можно контролировать индивидуально через облако, что упрощает проверку данных батареи и управление зарядкой в ​​режиме онлайн. Чтобы упростить внедрение аккумуляторов, ecovolta предлагает компаниям поддержку в интеграции нового решения в их существующие логистические системы.

Более высокая полезная емкость батареи evoTractionBattery компании ecovolta и значительно более длительный срок службы литий-ионной технологии обеспечивают значительные преимущества по сравнению со свинцово-кислотными батареями. Традиционные свинцово-кислотные батареи могут быть разряжены максимум на 50 процентов своей емкости, тогда как можно использовать 90 процентов емкости литий-ионных батарей ecovolta.Более того, батареи нового поколения можно заряжать и разряжать примерно 3 000 раз по сравнению с примерно 1 200 раз для свинцово-кислотных аккумуляторов. Например, с емкостью около 10 кВтч новая батарея может снизить затраты до 50% за цикл зарядки и разрядки. Время зарядки и вес также будут сокращены более чем на 80 процентов.

«До сих пор литий-ионная технология не использовалась в логистике, поскольку повышенные первоначальные капитальные затраты ограничивали экономическую жизнеспособность по сравнению со свинцово-кислотными аккумуляторами», — говорит Пол Хаузер, технический директор компании ecovolta.«EvoTractionBattery меняет это положение, позволяя быстро и легко заменить свинцово-кислотную батарею емкостью 10 кВтч на литий-ионную батарею емкостью 5 кВтч по невысокой цене».

Характеристики батареи evoTractionBattery также делают ее более удобной в использовании. В отличие от свинцово-кислотных аккумуляторов, повышенный заряд не оказывает отрицательного влияния на срок службы литий-ионного аккумулятора. В сочетании с более быстрой зарядкой и большей глубиной разряда это означает, что операторы промышленных транспортных средств больше не ограничены ограничительными правилами зарядки или необходимостью замены аккумуляторов.Литий-ионные батареи также не требуют обслуживания, как свинцово-кислотные.

Защита литий-ионных батарей для электромобилей

Электромобили всех видов должны иметь блоки батарей, обеспечивающие мощность, необходимую для привода соответствующего тягового двигателя (ей). В зависимости от того, является ли это электромобилем (EV), гибридным электромобилем (HEV) или подключаемым гибридным автомобилем (PHEV), требуемое напряжение может находиться в диапазоне примерно от 200 В до 400 В.Для обеспечения необходимого напряжения и тока подавляющим выбором в настоящее время являются литий-ионные (литий-ионные) аккумуляторные батареи, которым для привода тягового двигателя (ей) потребуется несколько ячеек.

сейчас являются популярным выбором, потому что у них лучшее соотношение энергии к весу, чем у ранее использовавшихся никель-металлгидридных аккумуляторов. Кроме того, литий-ионные батареи предлагают более эффективную емкость в течение нескольких циклов заряда-разряда и меньше утечки заряда, когда они не используются. И в отличие от никель-металлгидридных аккумуляторов, которые использовались в некоторых высоковольтных устройствах, батареи, использующие литий-ионную технологию, могут использовать меньшее количество отдельных ячеек для выработки сотен вольт.

Однако использование литий-ионных аккумуляторов имеет свои проблемы. Каждую ячейку необходимо тщательно контролировать и балансировать, чтобы обеспечить безопасность пользователя, улучшить характеристики батареи и продлить срок ее службы.

Защита и мониторинг необходимы, потому что в портативных компьютерах с более низким напряжением возникли пожары, которые испытали пики перенапряжения. При более высоких рабочих напряжениях электромобилей этот тип неисправности может иметь катастрофические последствия. Хотя качество изготовления аккумуляторов улучшилось, защита от более высоких температур и сбоев в любом автомобильном применении остается критически важной для надежной работы.

На рисунке 1 показан один вариант силовой передачи HEV. Каждая ячейка литий-ионной батареи вырабатывает от 3,0 В до 3,9 В, в зависимости от состояния заряда / разряда. Нет ничего необычного в том, что 100 ячеек соединены последовательно, чтобы довести общее напряжение батареи до сотен вольт. Здесь батареи в системе управления батареями питают инверторы постоянного и переменного тока, которые приводят в действие его асинхронные двигатели переменного тока. Использование высокого напряжения аккумуляторов снижает их средний ток, что снижает потери мощности I ² R, позволяет использовать кабели меньшего диаметра и снижает общий вес транспортного средства.

Analog Devices, Inc. (ADI) удовлетворила требования производителей литий-ионных аккумуляторов и разработчиков систем питания, разработав систему мониторинга и защиты литий-ионных аккумуляторов, которая объединяет все необходимые компоненты, включая измерение напряжения и тока, изоляцию сигналов и мониторинг безопасности. Система ADI выполняет эти функции, а также позволяет разработчикам энергосистем заменять дорогостоящие дискретные компоненты, снижать энергопотребление и занимать место в системе.

Система контроля и защиты литий-ионных аккумуляторов ADI (, рис. 2, ) выполняет пять основных функций, в том числе:

• AD8280 МОНИТОР БЕЗОПАСНОСТИ КОНТРОЛЬ ТОКОГО РЕЖИМА

  Мониторы безопасности, которые защищают от опасных условий или повреждения аккумулятора.

• Измерение напряжения, помогающее контролировать и балансировать элементы батареи.

• Измерение тока, отслеживающее ток аккумуляторной батареи.

• Изоляторы, которые безопасно передают измерительные сигналы от высоковольтных батарей в систему управления низковольтными батареями.

• AD7280 УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ

  Управление батареей (процессор) Система, которая контролирует и управляет функциями батареи для оптимизации работы автомобиля.

Перезаряд или перегрев аккумулятора может вызвать тепловой разгон, что может привести к возгоранию или выбросу токсичных газов. Монитор безопасности защищает аккумулятор от чрезмерной разрядки, что может привести к повреждению аккумуляторов до такой степени, что стоимость замены может превысить 10 000 долларов. Кроме того, монитор безопасности:

• Обеспечивает безопасность операторов / обслуживающего персонала.
• Подтверждает измерения основного монитора, что является относительно недорогой формой резервирования.
• Помогает OEM / производителю системы в соблюдении обязательных требований безопасности.

Монитор безопасности AD8280 — это интегрированное решение, которое контролирует шесть напряжений ячеек и два температурных входа. Монитор безопасности AD8280 размещен в 48-выводном корпусе LQFP (низкопрофильный четырехъядерный корпус). Он полностью питается от аккумуляторной батареи, обеспечивая общий или отдельный сигнал тревоги для любого из трех условий: перенапряжения, перегрева или пониженного напряжения. Другие функции AD8280 включают:

• Обширное самотестирование расширяет возможности разработчиков по соблюдению требований функциональной безопасности, таких как ISO26262 и IEC61508.
• Большой, непрерывный диапазон настроек точки срабатывания обеспечивает гибкость работы с литий-ионными аккумуляторами любого химического состава.
• Гибкие настраиваемые пользователем параметры монитора безопасности.
• Реализации с гирляндной цепью, сводящие к минимуму потребность в изоляторах в высоковольтном стеке ячеек.
• Режим низкого энергопотребления позволяет пользователю минимизировать разряд батареи, когда она не используется.
• Соответствует стандартам AEC-Q100 и EMI (электромагнитные помехи), что делает его пригодным для использования в автомобилях.

AD7280 обеспечивает все функции, необходимые для общего мониторинга многоярусных литий-ионных аккумуляторов, используемых в электромобилях. Он имеет мультиплексированный аналоговый вход и каналы измерения температуры для управления батареями до шести ячеек. Если напряжения ячейки превышают верхний или нижний предел, определенный пользователем, AD7280 генерирует предупреждение о выходном сигнале прерывания.

АЦП устройства имеет внутренний источник опорного напряжения 3-частей на миллион и разрешением 12 бит с 1 Msps пропускной скоростью, с временем преобразования 1 мкс. Кроме того, AD7280 имеет встроенную функцию самотестирования, которая проверяет АЦП.

AD7280 работает только от одного источника питания VDD с диапазоном от 7,5 В до 30 В (с абсолютным максимальным номиналом 33 В). Он предоставляет шесть псевдодифференциальных аналоговых входных каналов для приема больших синфазных сигналов во всем диапазоне VDD. Каждый канал допускает диапазон входного сигнала от Vin (+) до Vin (-) от 0 В до 5 В. Входные контакты предполагают набор из шести ячеек. Кроме того, монитор безопасности AD7280 может содержать шесть внешних датчиков для измерения температуры.AD7280 включает в себя регистры на кристалле, которые позволяют программировать последовательность измерений канала в соответствии с требованиями приложения.

Балансировка ячеек, обеспечиваемая AD7280, является важной функцией для батарейного стека с несколькими ячейками. Перед зарядкой все элементы аккумуляторной батареи должны иметь одинаковое напряжение, что гарантирует, что все заряженные батареи будут иметь одинаковое напряжение. Он имеет балансные выходы интерфейса, которые управляют внешними полевыми МОП-транзисторами и позволяют разряжать отдельные ячейки.

Шлейфовый интерфейс позволяет объединять до 20 AD7280 в стек без необходимости изолировать отдельные устройства. AD7280 требует только один вывод питания, который потребляет 7 мА при нормальной работе, а преобразование составляет 1 Msps. Он размещен в 48-контактном корпусе LQFP или 48-контактном LFCSP (корпусе с выводной рамкой для масштабирования микросхем), работающем в диапазоне от -40 ° C до + 105 ° C, что находится в пределах контролируемого диапазона температур отсека аккумуляторной батареи.

Перейти на следующую страницу.

ИЗМЕРЕНИЕ ТОКА

AD821x точно усиливает небольшие напряжения в присутствии большого синфазного напряжения, обеспечивает широкую полосу пропускания, а также возможность сдвига уровня и двунаправленности.Превосходная точность измерения постоянного и переменного тока в диапазоне от -40 ° C до 125 ° C сводит к минимуму ошибки в измерительном контуре без ущерба для стоимости и размера корпуса.

ADuC7032 — это законченное системное решение для мониторинга аккумуляторов в автомобильных приложениях с напряжением 12 В. Устройство объединяет все необходимые функции для мониторинга, обработки и диагностики параметров батареи 12 В, включая ток, напряжение и температуру батареи, в широком диапазоне рабочих условий. Типичные контролируемые функции включают питание освещения, радио, навигации, кондиционирования воздуха, дворников и т. Д.

ИЗОЛЯТОРЫ ADUM140X

ADuM140x * — это четырехканальные цифровые изоляторы, основанные на технологии ADI iCoupler®. Сочетая в себе высокоскоростную КМОП-матрицу и технологию монолитного трансформатора с воздушным сердечником, эти изолирующие компоненты обеспечивают лучшую производительность, чем оптопары. Эти iCouplers устраняют необходимость во внешних драйверах и других дискретных компонентах и ​​потребляют от одной десятой до одной шестой мощности, потребляемой оптопарами при сопоставимых скоростях передачи сигнала.

Изоляторы ADuM140x обеспечивают четыре независимых канала изоляции в различных конфигурациях каналов и скоростях передачи данных.Все модели работают с напряжением питания от 2,7 В до 5,5 В, что обеспечивает совместимость с системами с более низким напряжением, а также обеспечивает возможность преобразования напряжения через изолирующий барьер. Кроме того, ADuM140x обеспечивает низкое искажение ширины импульса (

СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ АККУМУЛЯТОРОМ

Серия Blackfin BF50x обеспечивает лучшую производительность, чем большинство процессоров с сопоставимой ценой, со встроенными аналого-цифровыми преобразователями (АЦП) и флэш-памятью. Это позволяет значительно улучшить преобразование сигналов и точность вычислений, а также применять передовые методы управления мощностью, обеспечивающие более высокую энергоэффективность.

Blackfin BF50x обеспечивают производительность до 400 МГц по цене, при которой тактовые частоты 150–200 МГц были нормой, расширяя возможности высокопроизводительной цифровой обработки сигналов для более широкого круга приложений, включая те, которые ранее обслуживались микроконтроллерами высшего класса. Дизайнеры также могут использовать более совершенные программные инструменты и библиотеки для генерации кода, что помогает сократить циклы разработки продукта и ускорить вывод продукта на рынок без ущерба для стоимости процессора.

Эти процессоры сочетают в себе стандартные отраслевые интерфейсы с высокопроизводительным ядром обработки сигналов, что обеспечивает быструю и экономичную разработку приложений без необходимости использования дорогостоящих внешних компонентов. Благодаря дополнительным встроенным 12-разрядным АЦП с двойным SAR (регистр последовательного приближения) для более точного преобразования данных и 4 МБ встроенной исполняемой флеш-памяти процессоры Blackfin BF50x минимизируют количество компонентов вне кристалла, что снижает общие затраты на систему.

Другие производители полупроводников имеют продукты, предназначенные для мониторинга батарей и защиты нескольких литий-ионных элементов.

LTC6801 МОНИТОР НЕИСПРАВНОСТИ АККУМУЛЯТОРА

Linear Technology (, рис. 3, ) — это устройство контроля неисправностей высоковольтной батареи, работающее без микропроцессора и без оптопар или изоляторов. LTC6801 может контролировать до 12 последовательно соединенных аккумуляторных ячеек на предмет перенапряжения и пониженного напряжения. Вы можете последовательно подключить несколько LTC6801, обеспечивая метод мониторинга каждой отдельной ячейки в очень длинных цепочках батарей. При последовательном подключении один дифференциальный тактовый выход подтверждает, что все ячейки в стеке находятся в пределах определенного рабочего диапазона.Этот тактовый интерфейс обеспечивает высокую помехозащищенность и гарантирует, что условия отказа не будут скрыты замороженными битами или условиями короткого замыкания. В результате получается надежная и простая конструкция, которая может служить в качестве полной цепи мониторинга или резервирования.

LTC6801 является недорогим дополнением к микросхеме точного измерения и балансировки ячеек LTC6802, обеспечивая схему резервного питания для гибридных электрических аккумуляторных блоков, систем резервного питания и других систем литий-ионных аккумуляторных батарей высокой мощности.

Широкий диапазон пороговых значений перенапряжения и пониженного напряжения может быть установлен через контактные соединения, а LTC6801 предлагает выбираемый гистерезис порогового значения и регулируемую частоту обновления.LTC6801 полностью рассчитан на работу в диапазоне от -40 ° C до 85 ° C, а два входа датчиков температуры контролируются на предмет неисправностей, связанных с перегревом.

LTC6802 МОНИТОР АККУМУЛЯТОРА

Linear Technology представляет собой строительный блок ИС, который позволяет создавать аккумуляторные модули с минимальным количеством компонентов, обеспечивая при этом требования к производительности BMS (системы управления батареями). Это многоэлементная ИС монитора, которая обеспечивает точную прямую 12-битную оцифровку до 12 потенциалов последовательно соединенных батарей, элементы управления балансировкой ячеек и даже пару дополнительных входов АЦП для показаний температуры или других показателей.

АЦП LTC6802 не зависит от резистивных цепей, обеспечивает равномерную легкую нагрузку на каждую ячейку и автоматически принимает режим ожидания с низким энергопотреблением во время периодов простоя для снижения мощности. Цифровое соединение последовательного периферийного интерфейса (SPI) с локальным микропроцессором включает средства для передачи команд и данных. LTC6802 служит стандартным подчиненным устройством ввода / вывода для микропроцессора, позволяя кодировать все алгоритмы BMS и управлять ими исключительно разработчиком.Одна версия содержит порт SPI, который можно подключать гирляндой без необходимости изоляции, что дополнительно снижает стоимость и сложность модуля.

Вторая версия LTC6802 (LTC6802-2) имеет SPI с индивидуальной адресацией. Это устраняет основной недостаток всех топологий гирляндного подключения; а именно, что отказ одного модуля приводит к потере связи со всеми модулями над ним. Основным недостатком этой схемы является то, что шины данных на модулях должны быть изолированы друг от друга.

MAX11080 СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ БАТАРЕЕЙ

Maxim Integrated Products MAX11080 — это высоковольтная 12-канальная ИС для защиты батарей для литий-ионных (Li +) батарей с большим количеством ячеек (рис. 4). Эта ИС обеспечивает резервный мониторинг ячеек для предотвращения теплового разгона литий-ионных аккумуляторов. Типичные схемы защиты аккумуляторных батарей включают трех- и четырехканальные устройства контроля неисправностей с дорогостоящими гальваническими изоляторами между мониторами и набором активных и пассивных компонентов.Эти схемы громоздкие, дорогостоящие и трудоемкие в разработке.

До 31 микросхемы MAX11080 можно соединить в гирляндную цепь для контроля до 372 ячеек. Эта возможность предотвращает каскадные электрические отказы и устраняет дорогостоящие компоненты изоляции, необходимые для дискретных решений. По данным компании, в типичном гибридном автомобиле решение Maxim снижает стоимость BMS до 80%.

MAX11080 упрощает конструкцию аккумуляторных блоков с большим количеством ячеек.В 12-канальном мониторе неисправностей используется запатентованный интерфейс гирляндной цепи с изоляцией конденсаторов для минимизации количества компонентов и затрат. Эта уникальная архитектура позволяет подключить до 31 устройства в последовательный стек для мониторинга до 372 ячеек. Между тем, интерфейс на основе конденсаторов обеспечивает чрезвычайно дешевую изоляцию от одной батареи к другой, устраняя каскадные электрические отказы.

Перейти на следующую страницу.

Высоковольтный процесс BiCMOS с малой геометрией обеспечивает высокую устойчивость к напряжению (80 В), отличные характеристики электростатического разряда (± 2 кВ, модель человеческого тела), возможность горячей замены и надежную работу в широком диапазоне температур.Для защиты от теплового разгона батареи, обнаружение перенапряжения MAX11080 гарантирует ошибку менее ± 25 мВ во всем температурном диапазоне AEC-Q100 Type 2 (от -40 ° C до + 105 ° C).

Кроме того, MAX11080 предлагает 10-кратное снижение энергопотребления (80 мкА, рабочий режим) для продления срока службы батареи. Уникальная встроенная функция отключения снижает потребление до сверхнизкого уровня утечки 2 мкА, что позволяет хранить батарею в течение многих лет с очень небольшим разрядом батареи. MAX11080 имеет 16 выбираемых пороговых значений перенапряжения, а также восемь выбираемых порогов пониженного напряжения.При желании функцию обнаружения пониженного напряжения можно отключить. Устройство включает функцию программируемой задержки обнаружения, которая позволяет пользователю отфильтровывать переходные события в аккумуляторной батарее, чтобы исключить ложные срабатывания сигнализации о повышенном или пониженном напряжении. Линия сигнализации работает с использованием тактового сигнала 4 кГц, отсутствие которого указывает на действительное событие перенапряжения или пониженного напряжения. Эти функции имеют решающее значение для различения законных и ложных сигналов тревоги, предотвращая ненужное завершение работы приложения.

MAX11080 имеет встроенные режимы самоконфигурации и самодиагностики. При включении устройство автоматически определяет наличие батарей и может быть сконфигурировано от двух до 12 ячеек в любой последовательности подключения или схеме установки. Устройство также выполняет самотестирование внутренней схемы компаратора, чтобы убедиться в правильности работы при включении питания. Он может обнаруживать обрыв или замыкание любого штифта на корпусе и постоянно контролировать контакты на предмет такого отказа.

MAX11080 упакован в 38-контактный TSSOP и рассчитан на работу при температуре от -40 ° C до + 105 ° C.

ГЛОССАРИЙ ПО АККУМУЛЯТОРАМ ДЛЯ ЭЛЕКТРОМОБИЛЯ

AEC-Q100 СТАНДАРТ

Стандарт AEC-Q100 включает специфические требования заказчика (CSR). ISO / TS-16949. Это техническая спецификация автомобильных систем качества, отвечающая международным стандартам. Он определяет цель установления общих стандартов квалификации деталей и систем качества для автомобильных компонентов. Он содержит подробные требования к квалификации и повторной квалификации, а также включает уникальные методы испытаний и рекомендации по использованию общих данных. Компоненты, соответствующие этим спецификациям, подходят для использования в суровых условиях автомобильной среды без дополнительных квалификационных испытаний на уровне компонентов.

ЗАЩИТА АККУМУЛЯТОРА

Защита и мониторинг аккумуляторных батарей являются необходимостью для литий-ионных аккумуляторных блоков. При более высоких рабочих напряжениях, характерных для электромобилей, перенапряжение может иметь катастрофические последствия. Хотя качество изготовления аккумуляторов улучшилось, защита от более высоких температур и сбоев в любом автомобильном применении остается критически важной для надежной работы.

АККУМУЛЯТОРНЫЕ БАТАРЕИ

Для транспортных средств с электромобилями обычно могут использоваться сотни ячеек, обеспечивающих несколько сотен вольт. Хотя эти стеки по своей природе опасны, они все же должны связываться с электроникой контроля ячеек, которая обычно расположена внутри батарейного отсека. Таким образом, способ связи должен быть безопасным и надежным.

C20, C6, C1, ETC

Выражение, описывающее скорость разряда. Цифра указывает количество часов до полной разрядки аккумулятора при постоянном токе.Таким образом, C / 20 — это потребляемый ток, при котором батареи хватит на 20 часов, C / 1 — это ток, при котором батареи хватит на 1 час. Полезная емкость аккумулятора меняется в зависимости от скорости разряда, поэтому емкость аккумулятора указывается с учетом конкретной скорости. Например, батарея рассчитана на 42 Ач (ампер-часы) при скорости C / 10 4,2 А, но только 30 Ач при скорости C / 1 30 А.

УСИЛИТЕЛЬ ХОЛОДНОГО КОГДА

Рейтинг производительности автомобильных пусковых аккумуляторов. Он определяется как ток, который батарея может выдавать в течение 30 секунд и поддерживать напряжение на клеммах больше или равное 1.20 В на элемент при 0 ° F (-18 ° C), когда аккумулятор новый и полностью заряжен. Пусковые батареи также могут быть рассчитаны на ток пуска, что тоже самое, но при температуре 32 ° F (0 ° C).

ЖИЗНЬ ЦИКЛА

Сколько циклов зарядки / разрядки может выдержать аккумулятор, прежде чем он потеряет способность удерживать полезный заряд. Срок службы обычно зависит от глубины разряда (DOD). Например, если гипотетический аккумуляторный блок будет продвигать ваш автомобиль на максимальное расстояние в 100 миль, и вы проезжаете 50 миль без подзарядки (50% DOD), то вы можете совершить 600 поездок перед заменой аккумулятора; но если вы проехали 80 миль без подзарядки, вы можете совершить всего 400 поездок, прежде чем рюкзак изнашивается.

ГЛУБИНА ВЫГРУЗКИ

Количество энергии, которое было снято с батареи (или батарейного блока). Обычно выражается в процентах от общей емкости аккумулятора. Например, глубина разряда 50% означает, что израсходована половина энергии аккумулятора. 80% DOD означает, что 80% энергии было разряжено, поэтому батарея теперь держит только 20% своего полного заряда.

ЦИФРОВОЙ ИЗОЛЯТОР

обеспечивают изоляцию, так что выход высокого напряжения от аккумуляторной батареи электромобиля можно контролировать при более низком напряжении.

ЭЛЕКТРОМОБИЛИ

Это может относиться к транспортному средству, которое использует только аккумуляторные батареи (EV), или гибридному электромобилю (HEV), который использует внутренний небольшой бензиновый двигатель автомобиля для подзарядки аккумулятора, или гибридному транспортному средству с подключаемым модулем (PHEV), которое может заряжаться от сети или от внутреннего бензинового двигателя автомобиля.

ПЛОТНОСТЬ ЭНЕРГИИ

Количество энергии, которое может содержаться в определенном количестве источника топлива. Обычно указывается в ватт-часах на фунт, Вт / фунт или ватт-часах на килограмм, Вт / кг.Такие аккумуляторные батареи, как NiMH и литий-ионные, находятся в диапазоне 80–135 Вт / кг.

ЛИТИЙ-ИОН (LI-ION)

Тип аккумуляторной батареи, в которой ионы лития перемещаются от отрицательного электрода к положительному во время разряда и наоборот при зарядке. Различные типы литий-ионных батарей имеют разный химический состав и разные характеристики. Типичное выходное напряжение литий-ионного аккумулятора составляет 4,0 В.

ЛИТИЙ-ИОННЫЙ ПОЛИМЕР (LI-POL)

Аккумуляторные батареи (аккумуляторные батареи).Обычно эти батареи состоят из нескольких идентичных вторичных ячеек, включенных параллельно, чтобы увеличить ток разряда.

Перейти на следующую страницу.

НИКЕЛЬ КАДМИЙ

Новые технологии перезаряжаемых аккумуляторов, такие как никель-металлгидрид (NiMH), в основном заменили никель-кадмиевый, поскольку они имеют лучшие энергетические характеристики и не содержат токсичный кадмий, канцероген. Батарея имеет катод из гидроксида никеля, кадмиевый анод и водный электролит гидроксида калия.Средняя выходная мощность батареи составляет около 1,3 В.

ГИДРИД МЕТАЛЛА НИКЕЛЯ

NiMH распространены в портативных компьютерах и сотовых телефонах. NiMH похож на никель-кадмиевый, но использует анод из гидрида металла; используются самые разные металлические сплавы. Средняя выходная мощность батареи составляет около 1,3 В. Эти батареи также используются в электромобилях, таких как Toyota Prius.

РЕЗЕРВНАЯ МОЩНОСТЬ

Рейтинг производительности автомобильных стартерных аккумуляторных батарей, это количество минут, в течение которых аккумулятор может разрядиться до 25 А и поддерживать напряжение на клеммах выше 1.75 В / элемент на новой, полностью заряженной батарее при 80 ° F (27 ° C).

SLI АККУМУЛЯТОР

Батарея для запуска, освещения и зажигания — батарея, предназначенная для использования в обычных бензиновых автомобилях. Аккумулятор SLI предназначен для подачи большого тока во время запуска, но затем для немедленной зарядки от генератора автомобиля. У электромобилей обычно есть часть общей емкости батареи, отведенной для использования SLI.

ПОЛОЖЕНИЕ ОБЯЗАТЕЛЬСТВ

Количество электрического заряда аккумулятора, выраженное в процентах от разницы между полностью заряженным и полностью разряженным состояниями.

ТЯГОВАЯ БАТАРЕЯ

Аккумулятор, предназначенный для использования в качестве источника питания для движения транспортного средства, например для использования в электромобиле. Электромобиль может иметь аккумуляторную батарею, состоящую из 100 литий-ионных элементов.

Тяговые аккумуляторные батареи для электромобилей и автомобилей высокого давления

Требования к батареям для типичных тяговых приложений

Тяговые батареи традиционно использовались для свинцово-кислотных аккумуляторов, но ограничения свинцово-кислотных аккумуляторов вместе с высокой стоимостью альтернатив, в свою очередь, ограничили диапазон потенциальных применений тяги с батарейным питанием.Типичному семейному автомобилю потребуется аккумулятор емкостью около 40 кВтч, чтобы обеспечить запас хода в 200 миль в одну сторону, а свинцово-кислотный аккумулятор на 40 кВтч весит 1,5 тонны.

Однако ситуация меняется, поскольку новый химический состав аккумуляторов и вспомогательные технологии принесли с собой новые технические и экономические преимущества, благодаря которым питание от аккумуляторов стало жизнеспособным для тяговых приложений, которые ранее были неэкономичными или непрактичными. В частности, использование легких никель-металлогидридных и литиевых батарей вместо тяжелых и громоздких свинцово-кислотных аккумуляторов впервые сделало возможными практические электромобили и гибридные электромобили.

Общие требования

Само собой разумеется, что низкая стоимость, длительный срок службы (более 1000 циклов), низкая скорость саморазряда (менее 5% в месяц) и низкие эксплуатационные расходы являются основными требованиями для всех приложений. Тяговые аккумуляторы обычно работают в очень суровых условиях эксплуатации и должны выдерживать широкий диапазон температур (от -30 ° C до + 65 ° C), а также удары, вибрацию и неправильное обращение. Однако малый вес не всегда является приоритетом, поскольку большой вес обеспечивает устойчивость погрузочно-разгрузочного оборудования, такого как вилочные погрузчики, и обеспечивает сцепление, необходимое для буксиров самолетов для буксировки тяжелых грузов. Тем не менее, малый вес имеет важное значение для автомобильных аккумуляторов EV и HEV большой емкости, используемых в легковых автомобилях, и это исключает использование свинцовой кислоты для этих применений.

Цепи защиты также необходимы для аккумуляторов, в которых не используются свинцово-кислотные химические вещества.

Спецификации закупки

Тяговые батареи очень дороги и, как и все батареи, изнашиваются в течение срока службы.Клиенты ожидают минимального уровня производительности даже в конце срока службы батареи, поэтому покупатель, скорее всего, укажет ожидаемую производительность в конце срока службы (EOL), а не в начале срока службы (BOL). В нормальных условиях для приложений EV емкость EOL определена как не менее 80% от емкости BOL. Для приложений HEV изменение внутреннего импеданса часто используется как индикатор срока службы. В этом случае внутренний импеданс EOL может быть определен как не более 200% от внутреннего импеданса BOL.

Это показано графически ниже.

В дополнение к общим требованиям, приведенным выше, ниже изложены особые рабочие характеристики и эксплуатационные требования для конкретных автомобильных приложений.

• Одна кратковременная глубокая разрядка (глубина разряда 50% (DOD) со скоростью не менее 5 ° C) с последующей подзарядкой.
• Аккумулятор практически постоянно полностью заряжен.
• Отсутствие продолжительной работы при глубоком разряде.
• Типовая мощность 0,4 — 1,2 кВтч (33 Ач — 100 Ач)
• Пиковая мощность 2,4 — 3,6 кВт (200 — 300 А).

История

• Один глубокий разряд с последующей периодической сильноточной нагрузкой.
• Отсутствие продолжительной работы при глубоком разряде.
• Важны высокая энергоемкость и длительный срок службы, особенно при использовании функции помощи при пуске / остановке.
• Устойчив к повторяющимся сильноточным импульсам. N
• Типовая мощность более 1 кВтч.
• Пиковая мощность от 5 до 12 кВт.

История

Два вышеуказанных приложения не являются настоящими приложениями для тяги, хотя они могут использоваться в мягких гибридах, которые включают режим старт / стоп (см. Ниже).

EV, HEV и PHV

На приведенной ниже диаграмме сравниваются требования к мощности и емкости аккумулятора для транспортного средства того же размера и веса, когда оно сконфигурировано как электромобиль, HEV или PHEV. Конструкции аккумуляторов могут быть оптимизированы по мощности или по емкости (содержанию энергии), но не по обоим параметрам (см. Компромисс между энергией и мощностью в разделе о конструкции элементов), поэтому тип используемых элементов, а не только размер, должен быть выбран в соответствии с приложением. .

В случае электромобиля батарея является единственным источником энергии, поэтому размер батареи должен быть таким, чтобы обеспечивать эту мощность более или менее непрерывно. Емкость электромобиля должна быть достаточной для достижения требуемого диапазона, но, кроме того, поскольку нежелательно полностью разряжать аккумулятор, необходим запас около 20%, чтобы глубина разряда не превышала 80%. Также требуется дополнительный запас около 5% для принятия любого заряда рекуперативного торможения, когда аккумулятор только что был заряжен.Другими словами, батарея должна иметь размеры, обеспечивающие требуемую емкость, когда максимальное значение SOC составляет 95%, а максимальное значение DOD составляет 80%. Скорость непрерывного разряда для аккумуляторов, оптимизированных по емкости, обычно составляет около 1 ° C, хотя некоторые элементы могут выдерживать импульсные токи до 3 ° C или более в течение коротких периодов. Аккумулятор электромобиля обычно имеет один глубокий разряд в день с некоторым промежуточным дозаправкой от рекуперативного торможения, а типичный срок службы литиевой батареи электромобиля может составлять от 500 до 2000 циклов.

Аккумулятор эквивалентного серийного гибрида также должен обеспечивать такую ​​же мощность, что и аккумулятор электромобиля, потому что автомобили по существу имеют одинаковый размер и вес, а в периоды перерыва аккумулятор будет единственным источником энергии.Однако, поскольку потребность в энергии разделяется с двигателем внутреннего сгорания (ДВС), требуемая емкость аккумулятора намного меньше. Параллельные гибриды могут иметь разные схемы распределения мощности, и поэтому их требования к мощности могут быть удовлетворены за счет батарей меньшей мощности. Таким образом, у HEV есть дополнительное бремя и сложность, связанная с переносом двух источников энергии, каждый из которых достаточно велик, чтобы приводить в действие транспортное средство самостоятельно.

Результатом являются жесткие конструктивные ограничения по весу и размеру батареи, которая может быть размещена, и батареи HEV обычно меньше одной десятой размера батарей EV, используемых в транспортном средстве того же размера.Неизбежным следствием является то, что для получения такой же мощности от батареи, размер которой составляет одну десятую, батареи HEV должны обеспечивать непрерывный ток 10 ° C или более. К счастью, потребляемая мощность непостоянна (но намного дольше, чем короткие импульсные), поскольку она используется совместно с ДВС. Таким образом, емкость аккумулятора менее важна, чем подача энергии в HEV, потому что диапазон может быть расширен за счет использования двигателя. Поэтому аккумуляторные батареи HEV оптимизированы по мощности.

Обратной стороной является то, что из-за своей низкой емкости аккумулятор HEV постоянно заряжается и разряжается во время нормальной работы и может выдерживать эквивалент сотни циклов зарядки-разрядки в день.К сожалению, при глубоком разряде аккумулятор разрядится за несколько недель. Однако мы знаем, что срок службы батареи увеличивается экспоненциально по мере уменьшения DOD (см. Срок службы и DOD в разделе о сроке службы батареи), поэтому батареи HEV должны работать с частичной DOD, чтобы продлить срок службы. Это означает, что емкость батареи должна быть соответственно увеличена, чтобы обеспечить более низкий DOD, даже если полная емкость почти никогда не используется. В приведенном выше примере аккумулятор HEV работает от 40% до 80% SOC.Более продолжительный срок службы может быть достигнут за счет использования батарей еще большей емкости, так что желаемая емкость может быть достигнута в пределах SOC от 60% до 75%.

должны работать часть времени в качестве электромобиля в режиме истощения заряда и часть времени в качестве HEV в режиме поддержания заряда. См. Более подробные требования к PHEV ниже. Следовательно, требование к батарее PHEV должно быть компромиссом между накоплением энергии и подачей энергии.

Это серьезная проблема для производителей клеток.

Более подробные эксплуатационные требования изложены ниже.

Для достижения разумного диапазона требуются батареи большой емкости. Типичный электромобиль потребляет от 150 до 250 ватт-часов на милю в зависимости от местности и стиля вождения.

• Батарея должна обеспечивать регулярную глубокую разрядку (80% DOD)
• Он разработан для максимального увеличения энергопотребления и обеспечения полной мощности даже при глубоком разряде для обеспечения большой дальности действия.
• Потребуется диапазон мощностей, чтобы удовлетворить потребности транспортных средств разного размера и различных схем использования.
• Должен допускать очень высокие повторяющиеся импульсные зарядные токи (более 5 ° C), если требуется рекуперативное торможение.
• Без рекуперативного торможения возможны контролируемые условия зарядки и более низкие скорости зарядки. (Желательно минимум 2С).
• Обычно получает полную зарядку.
• Часто также доходит до почти полной разрядки.
• Критический расход топлива в районе «пустой» точки.
• Требуется система управления батареями (BMS).
• Требуется терморегулирование.
• Типовое напряжение> 300 В.
• Типовая мощность> 20-60 кВтч.
• Типичный ток разряда до непрерывного уровня C и кратковременного пика 3 C.

Поскольку эти батареи физически очень большие и тяжелые, они нуждаются в индивидуальной упаковке, чтобы поместиться в доступное пространство в предполагаемом автомобиле.Точно так же конструкция и распределение веса упаковки должны быть интегрированы с конструкцией шасси, чтобы не нарушать динамику автомобиля. Эти механические требования особенно важны для легковых автомобилей.

История

Емкость менее важна для HEV по сравнению с электромобилями, поскольку двигатель также обеспечивает емкость, поэтому аккумулятор может быть намного меньше, что снижает вес.Однако время от времени от аккумулятора может требоваться такая же мгновенная мощность, как от аккумулятора электромобиля. Это означает, что батарея меньшего размера должна обеспечивать гораздо более высокие токи при необходимости.

Для соответствия различным конфигурациям HEV, а также требованиям к рабочим характеристикам транспортного средства требуется очень широкий диапазон аккумуляторов. Вот несколько примеров:

• Гибрид серии — Двигатель используется только для зарядки аккумулятора.Электрическая система обеспечивает трансмиссию с регулируемой скоростью, а электродвигатель обеспечивает полную мощность привода. Требования к батареям аналогичны батареям электромобилей, но требуется меньшая емкость, поскольку заряд поддерживается двигателем.
• Параллельно-гибридный — И двигатель, и электродвигатель обеспечивают питание колес. Возможны различные конфигурации для различных условий эксплуатации. Доля нагрузки электродвигателя может составлять от нуля до 100% в зависимости от условий эксплуатации и целей проектирования. Емкость аккумулятора может составлять всего 2 кВтч, но он должен обеспечивать кратковременное повышение мощности, требующее очень высоких токов до 40 ° C для ускорения и подъема на холм.

Вот несколько примеров различных целей проектирования EV и HEV, которые влияют на характеристики батареи:

• Оптимизация КПД — Это позволяет двигателю работать с наиболее эффективной постоянной скоростью просто для поддержания заряда аккумулятора. Электрический привод исключает коробку передач и обеспечивает требуемую регулируемую выходную мощность.Этот тип привода впервые был использован на тепловозах. Повышенная эффективность снижает расход топлива, что, в свою очередь, автоматически снижает выбросы выхлопных газов.
• Повышение эффективности — Аккумулятор используется просто для сбора энергии, которая в противном случае была бы потеряна при рекуперативном торможении. Собранная энергия используется для увеличения мощности при ускорении и подъеме на холм.
• Range Extender — По сути, это электромобиль, который использует двигатель для доливки аккумулятора, чтобы предотвратить чрезмерную глубину разряда.
• Режим остановки / запуска — Позволяет выключать двигатель для экономии топлива, когда транспортное средство временно стоит на светофоре или в пробках и т. Д. Транспортное средство трогается с места при питании от аккумулятора, а двигатель перезапускается при достижении заданной скорости достигается.
• Городской и загородный режим — Это позволяет использовать транспортное средство в режиме EV в городе или в условиях интенсивного движения, где оно наиболее подходит, и использоваться в качестве обычного транспортного средства с двигателем внутреннего сгорания для высокоскоростного движения или движения по шоссе на большие расстояния. чтобы избежать ограничений диапазона электромобиля.
• Многорежимный — Повышенная универсальность возможна за счет использования комбинаций вышеперечисленных режимов.
• Емкость и мощность — В дополнение к указанным выше режимам работы потребуются различные батареи для удовлетворения ряда требований к производительности, таких как экономичность, максимальная скорость, ускорение, грузоподъемность, дальность действия и вредные выбросы.

Аккумулятор стал важным отличием продукта, как и двигатель.

Из-за очень широкого диапазона рабочих требований HEV не существует стандартных аккумуляторов, которые соответствовали бы результирующему диапазону спецификаций по напряжению, емкости и мощности аккумуляторов, и аккумуляторы должны быть специально спроектированы специально для предполагаемого применения.

Вот некоторые типичные требования:

• Разработан для максимального увеличения мощности.
• Должен обеспечивать высокую мощность (до 40 ° C) при повторяющихся неглубоких разрядах и допускать очень высокие скорости перезарядки.
• Очень долгий срок службы 1000 глубоких циклов и 400 000 — 1 000 000 мелких циклов.
• Рабочая точка находится между 15% и 50% DOD, чтобы обеспечить рекуперативное торможение.
• Никогда не достигает полной разрядки.
• Редко достигает полной зарядки.
• Требуется терморегулирование.
• Прибор для измерения уровня топлива и комплексная система BMS, необходимые для регулирования управления энергией аккумуляторной батареи, а также для контрольно-измерительных приборов водителя.
• Требуется взаимодействие с общим управлением энергопотреблением автомобиля.
• Типовое напряжение> 144 В.
• Типичная мощность> 40 кВт (50 л.с.).
• Мощность от 1 до 10 кВтч в зависимости от области применения.
• Как и в случае с электромобилями, указанными выше, размер, форма и распределение веса аккумуляторной батареи должны соответствовать автомобилю.

История

Требования к эксплуатации аккумуляторной батареи гибридного электромобиля (PHEV)

Аккумуляторы для подключаемых к электросети гибридных автомобилей должны удовлетворять противоречивым требованиям к рабочим характеристикам.

Тяговые батареи обычно оптимизированы для обеспечения большой емкости в случае чисто электромобилей или для высокой мощности в случае гибридных автомобилей. Батарея электромобиля работает до глубокой разрядки (DOD) на большом расстоянии, тогда как HEV работает на небольшой глубине разряда для долгого срока службы.

Подключаемый гибрид предназначен для использования как в качестве электромобиля для езды по городу, так и в качестве HEV, когда заряд разряжен, или для движения по шоссе.Двойные требования к расширенному электрическому диапазону, обычно сорок миль, а также поддержание высокой мощности при низком уровне заряда (см. Ниже), создают очень напряженные условия для аккумулятора.

Таким образом, ожидается, что батарея PHEV будет работать и как электромобиль, и как HEV.

Требования к электрическому диапазону могут быть удовлетворены только при использовании аккумуляторов большей емкости, что значительно увеличивает стоимость, а из-за высокой стоимости потребители возлагают большие надежды на срок службы аккумуляторов.

В Китае, где велосипед является «рабочей лошадкой», батареи обычно рассчитаны на 36 вольт.

В Европе и США, где велосипеды чаще используются для отдыха, более популярны аккумуляторы для зажигалок на 24 Вольта.

• Выполнены в виде съемных модулей для удобной зарядки в помещении и для защиты от кражи.
• Должен выдавать 5 ампер в течение 2 часов (от 240 до 360 Втч в зависимости от напряжения), чтобы позволить часу поездки на работу. Повышение емкости свинцово-кислотной системы невозможно, поскольку ее вес ограничивает портативность.
• Пиковый ток 15 Ампер.
• Длительный срок службы минимум 500 циклов или два года.

• Требуются батареи глубокого разряда.
• Требуется широкий диапазон мощностей и мощностей.
• Малый вес.
• Должен быть устойчив к широкому диапазону условий зарядки.
• Особые условия окружающей среды.

Аналогично приложениям для электромобилей, но обычно без ограничений по весу.

Аккумуляторы практические тяговые

На протяжении более столетия свинцово-кислотные батареи были основным источником энергии для тяговых устройств, поскольку они прочные и относительно недорогие. В вилочных погрузчиках, молочных платформах и аналогичных устройствах также успешно используются никель-железные батареи, которые практически не разрушаются и имеют срок службы до десяти лет. Однако большой вес и размер этих батарей не позволяют использовать их в легковых автомобилях.

В 1970-х годах началась работа над батареями с хлоридом натрия и никеля (Zebra), разработанными для тяговых устройств, поскольку они предлагают возможность очень высокой плотности энергии, которая могла бы решить эту проблему. К сожалению, это высокотемпературные батареи, которые должны работать при 270 ° C, и это ограничило их применение.

Появление высокомощных никель-металлогидридных (NiMH) элементов, которые преодолевают проблемы как с весом, так и с рабочей температурой, подтолкнуло несколько производителей автомобилей к внедрению электромобилей или HEV, использующих никель-металлгидридные батареи.NiMH элементы работают при нормальной температуре окружающей среды. Они имеют более высокую энергию и плотность мощности, чем свинцово-кислотные клетки, но не так хороши, как клетки зебры.

Недавно стали доступны литий-ионные элементы большой мощности, которые имеют даже более высокую плотность энергии, чем элементы NiMH, наравне с элементами Zebra. Они также работают при нормальных температурах и только что внедряются в новые конструкции электромобилей.

Эти новые высокоэнергетические элементы, однако, более уязвимы для неправильного использования и нуждаются в поддержке электронных систем управления батареями для обеспечения защиты и обеспечения длительного срока службы.

Зарядное устройство для тяговых аккумуляторов

Для аккумуляторов большой емкости также требуются зарядные устройства большой мощности для достижения разумного времени зарядки, а зарядные устройства должны быть совместимы с химическим составом элементов и должны иметь возможность взаимодействовать со схемой защиты элементов. Так же, как аккумуляторная батарея соответствует автомобилю, зарядное устройство должно быть разработано и согласовано с аккумулятором. Более подробную информацию можно найти в разделе «Зарядные устройства».

См. Также Инфраструктура для зарядки тяговых аккумуляторов

Тяговые приложения — Электроприводы

Тенденции рынка

Информация об объемах продаж аккумуляторов и отраслевых тенденциях представлена ​​на страницах истории.

Энергетическая и экологическая оценка тягового литий-ионного аккумуляторного блока для подключаемых к электросети гибридных электромобилей

Тяговые аккумуляторные батареи являются ключевым фактором экологической устойчивости электрической мобильности, и поэтому необходимо оценить их экологические характеристики, чтобы позволить комплексная оценка устойчивости электромобильности.В этой статье представлена ​​экологическая оценка литий-ионной тяговой батареи для подключаемых гибридных электромобилей, в которой используется композитный катодный материал из оксида лития-марганца (LiMn ₂ O ₄ ) и оксида лития-никель-марганца, кобальта Li (Ni _x Co _y Mn _1-xy ) O ₂ . Композитный катодный материал — это новая технология, которая обещает объединить достоинства нескольких активных материалов в гибридный электрод для оптимизации производительности и снижения затрат.В этом исследовании экологическая оценка одной аккумуляторной батареи (номинальной мощностью 11,4 кВт / ч, которую можно использовать на протяжении примерно 140 000 км езды) проводится с использованием методологии оценки жизненного цикла в соответствии с ISO 14040. Границы системы — это границы производство аккумуляторов, этап эксплуатации и переработка в конце срока службы, включая восстановление различных фракций материала. Исследованная технология композитных катодов, помимо хорошего компромисса между более высокими и низкими характеристиками катодов NMC и LMO, может обеспечить хорошие экологические характеристики.

Результаты анализа показывают, что этап производства актуален для всех оцененных категорий воздействия (вклад более 60%). Что касается потерь электроэнергии из-за эффективности аккумуляторов и транспортировки аккумуляторов, вклад в влияние фазы использования на эффективность аккумуляторов больше, чем на транспортировку аккумуляторов. Утилизация аккумуляторной батареи составляет менее 11% от всех оцененных категорий воздействия, за исключением экотоксичности для пресной воды (60% от воздействия жизненного цикла).Экологические кредиты, связанные с извлечением ценных материалов (например, сульфатов кобальта и никеля) и других металлических фракций (например, алюминия и стали), особенно актуальны для таких категорий воздействия, как морская эвтрофикация, токсичность для человека и истощение абиотических ресурсов.

Основные нововведения в этой статье заключаются в том, что (1) в ней представлен первый перечень материалов литий-ионного аккумуляторного элемента для подключаемых гибридных электромобилей с композитным активным катодным материалом; (2) в нем описывается одно из первых приложений оценки жизненного цикла литий-ионной аккумуляторной батареи для подключаемых гибридных электромобилей с композитным катодным активным материалом с целью выявления «горячих точек» этой технологии и обеспечения полезная информация для производителей аккумуляторов о возможном повышении экологической устойчивости; (3) он оценивает воздействия, связанные с этапом использования, на основе первичных данных о сроке службы аккумуляторной батареи в пройденных километрах; и (4) он моделирует фазу окончания срока службы компонентов аккумуляторной батареи с помощью процессов, специально созданных или адаптированных к тематическому исследованию.

Литий-полимерные тяговые батареи, хорошо или плохо?

Еще одной ключевой инженерной задачей для Hyundai Hybrid Blue Drive было обеспечение бесперебойной работы аккумулятора в течение всего срока службы автомобиля. Минимум 10 лет и 150 000 миль при любых погодных условиях. Тепло — враг срока службы батареи, но тепловизионные испытания Hyundai показали, насколько холоднее литий-полимерный аккумулятор по сравнению с сегодняшним никель-металлогидридным аккумулятором или обычным влажным литий-ионным аккумулятором. По словам компании, потребители заметят эти преимущества в увеличении срока службы и снижении затрат на техническое обслуживание.

Например, все большую популярность приобретают более термостойкие и недорогие катоды из фосфата лития-железа и их варианты, а также аноды из титаната лития для более быстрой зарядки-разрядки.Их можно использовать в литиево-полимерной или влажной химии.

Компании, использующие литий-полимерные конструкции для производства тяговых батарей, также по-разному используют литий-марганцевые, литий-никель-кобальтовые алюминиевые и другие катоды для достижения различных компромиссов по соотношению цена-качество. Твердотельные аккумуляторы с катушкой на катушку будут пользоваться спросом, в частности, для аккумуляторов третьего поколения, таких как литиево-серные и воздушно-литиевые, благодаря достижениям в таких параметрах, как плотность энергии, но до массовых продаж осталось несколько лет.

100E-ZC

Литий-ионная тяговая батарея 100E-ZC SB12V100E-ZC

Легкий литиево-ионный тяговый аккумулятор, 62,4 фунта / 28,3 кг. Эта недавно разработанная батарея предназначена для замены гораздо более тяжелой свинцово-кислотной батареи от 250 до 320 Ач.

Характеристики продукта
Тяговая батарея
Литий-железо-фосфат (LiFePO4)
Самая безопасная литиевая технология на сегодняшний день
Превосходная устойчивость к неправильному обращению
Интегрированная BMS (система управления батареями)
Корпус из армированного стекловолокном (GRFP) пластика, алюминий / полиэтилен
Сэндвич-панели
Подключение проводов 2 x 95 мм2 на клемму
Встроенный предохранитель, 32 В / 500 А
Интерфейс CANOpen для мониторинга батареи
Мониторинг батареи / хранение истории
Адаптивная балансировка ячеек
Уравнивание последовательной последовательности
Заряжается намного быстрее
Более длительный срок службы
Только 1/3 размер
Меньше вес
Низкий саморазряд
Высокотемпературный запуск

Характеристики аккумулятора
Высокая емкость
Малый вес
Большое количество циклов
Низкие затраты на обслуживание
Один на один, заменяемые свинцово-кислотными аккумуляторами AGM / GEL
Высокий ток разряда, 3C непрерывный, 5C импульсный
Может заряжаться с помощью обычного зарядного устройства AGM
Быстро зарядка, 1С
Последовательное подключение к цепочке до 1150 В постоянного тока

Приложения для SB12V100E-ZC
Горнодобывающая промышленность
Подъемники
Дистанционное питание
ИБП
Военные
Батареи для коммунальных служб
Солнечные батареи
Промышленные
Телеком
Морские

Технические характеристики для SB12V100E-ZC
SKU / EAN13 8718531360662
Обозначение батареи 4IFP227 / 415/315
Высота (мм) 313,00 / 314,00
Диаметр (мм) NA
Ширина (мм) 413,50 / 414 , 50
Толщина (мм) 225,00 / 226,00
Номинальное напряжение (В) 13,2 В
EqPb (равно свинцово-кислотной батарее) 200 Ач
Диапазон температур хранения от -20 ° C до + 60 ° C
Вес 21 кг

Информация о заряде аккумулятора
Напряжение в конце заряда (В) 15,4 В
Напряжение в конце заряда (В) для долговечности (срок службы) 14,6 В
Ток заряда (A) 100A (1C)
Ток заряда (A) на износостойкость (срок службы) 33A (C / 3)
Метод заряда CCCV

Информация о разряде батареи
Напряжение в конце разряда (В) 8 В
Напряжение в конце разряда (В) для долговечности (срок службы) 10 В
Ток разряда (A) 300 A (3C)
Ток разряда (A) на долговечность (срок службы) 33A (C / 3)
Ток разрядного импульса (A) (10 секунд) 800A (8C)
Ток разрядного импульса (A) (60 секунд) 500A (5C)
Разрядные характеристики при 20 ° C ( номинальная мощность) 100 Ач / 1320 Втч
Разрядная мощность при –20 ° C (емкость) 65 Ач / 858 Втч
Высокая скорость разрядки при 20 ° C (емкость) 90 Ач / 1188 Втч

Рабочая температура
Диапазон рабочих температур (зарядка) от 0 ° C до 45 ° C
Диапазон рабочих температур (разрядка) от -20 ° C до + 60 ° C

Использование батареи
Пожалуйста, примите во внимание эти советы при использовании батареи.
1. Не начинайте с рывка.
2. Используйте правильное зарядное устройство.
3. Убедитесь, что аккумулятор не сильно разряжен.
Если при проверке в аккумуляторе не осталось заряда, считайте его
поврежденным. Не пытайтесь перезарядить или использовать его.
4. Этот аккумулятор специально разработан для автоспорта. Если вы хотите использовать
в дороге, проконсультируйтесь с нами.

Информация по технике безопасности
Наши батареи Super B созданы на основе литий-железо-фосфатной технологии
(LiFePO4).Эта литий-ионная технология, используемая в батареях Super B, является
самой безопасной литий-ионной технологией, доступной на сегодняшний день. Кроме того, наш изготовленный на заказ корпус и электроника
дополнительно повышают безопасность и долговечность.

Не уверены, подходит ли вам этот продукт?
Если вы не уверены, подходит ли эта батарея вашим требованиям, свяжитесь с нашим дружелюбным отделом продаж, и они смогут вам помочь.

Стоит ли литий-ионная аккумуляторная батарея для вилочного погрузчика дополнительных расходов?

В этой статье мы ответим на распространенные вопросы о литий-ионных (LI) аккумуляторах для вилочных погрузчиков, в том числе:
— Сколько времени требуется для зарядки литий-ионного аккумулятора для вилочного погрузчика и
— Когда литиево-ионные аккумуляторы для погрузчиков стоят дополнительная стоимость?

Вопрос: Какие приложения больше всего выигрывают от литий-ионных аккумуляторов?

Многосменные приложения, такие как 3PL, производство и пищевая промышленность) и любые другие круглосуточные операции по транспортировке материалов больше всего выигрывают от перехода на литий-ионные. Для таких операций литий-ионные аккумуляторы окупаются за несколько лет.

Операции, где погрузчики работают в холодных условиях, также могут быстро получить выгоду от перехода на литий-ионные. Литий-ионные аккумуляторы для вилочных погрузчиков можно быстро заряжать при низких температурах (даже в морозильных камерах) и сохранять свою емкость при низких температурах лучше, чем их свинцово-кислотные аналоги.

Q: Сколько стоит литий-ионный аккумулятор для вилочного погрузчика?
Средняя цена литий-ионной батареи для вилочного погрузчика составляет примерно 17-20 тысяч долларов (около 2-2,5 тыс. Долларов США).В 5 раз больше, чем у аналогичного свинцово-кислотного аккумулятора). При более высокой первоначальной цене операция сэкономит деньги на:

• Счета за электроэнергию : литий-ионные батареи на 30% более энергоэффективны и заряжаются в 8 раз быстрее, чем свинцово-кислотные батареи
• Батареи : литий-ионный аккумулятор прослужит в 2-4 раза дольше, чем свинцово-кислотный
• Время простоя : литий-ионные батареи не требуют замены, их можно заряжать во время перерывов в работе оператора
• Затраты на рабочую силу : литий-ионные аккумуляторные батареи для вилочных погрузчиков не требуют обслуживания или полива
• Производительность : увеличение времени работы без снижения производительности при разрядке аккумулятора
• Опасности : литий-ионные аккумуляторы не выделяют вредных паров или CO2, нет риска разливов кислоты, и у вас будет на 70-80 процентов меньше аккумуляторов, которые нужно утилизировать со временем, потому что вы не будете заменять аккумуляторы по мере необходимости. довольно часто.
• Недвижимость : освободите территорию, которую вы используете в качестве зарядной комнаты для дополнительного хранилища

Q: Сколько времени требуется для зарядки литий-ионного аккумулятора?
A: Литий-ионные аккумуляторы можно заряжать в течение дня за 15 или 30 минут рывками или полностью заряжать в течение одного-двух часов непрерывного сеанса. Сравните это с восьмичасовым временем зарядки плюс восемь дополнительных часов охлаждения свинцово-кислотного аккумулятора.

Q: Сколько времени работы я получу от литий-ионного аккумулятора?
Как и в случае свинцово-кислотных аккумуляторов, время работы зависит от области применения (подъем, подъем).Вообще говоря, литий-ионный аккумулятор прослужит столько же, сколько и свинцово-кислотный аккумулятор — , но он заряжается быстрее и не вызывает снижения производительности, поскольку он разряжает .

Q: Можно ли переоборудовать вилочный погрузчик для использования литий-ионной батареи?
Да! Преобразование выполняется быстро и легко. Для модернизации просто необходимо установить новую батарею и добавить счетчик заряда.

Q: А как насчет противовеса?
Балласт входит в корпус литиево-ионной батареи, поэтому он соответствует требованиям к минимальной массе батареи.

Несмотря на то, что литий-ионные батареи стоят дороже, они могут быстро окупить себя за счет снижения эксплуатационных расходов, что дает некоторым предприятиям долгосрочное конкурентное преимущество. Для получения дополнительной информации о том, может ли переход на литий-ионные аккумуляторы быть разумным вложением в вашу деятельность, свяжитесь с одним из наших экспертов по аккумуляторным батареям для вилочных погрузчиков через Интернет или по телефону.

Ист-Бэй — Ливермор (510) 675-0500
Фресно (559) 834-9500
Сакраменто (916) 376-0500
Салинас (831) 757-1091

Дополнительная литература
Как продлить срок службы аккумуляторной батареи электрического вилочного погрузчика
Литий-ионные аккумуляторные батареи для вилочного погрузчика: что вам нужно знать
Тонкопластинчатые аккумуляторные батареи из чистого свинца TTPL против.Литий-ионный