【बैटरी डिजाइन 】 ऊर्जा भंडारण बैटरी पैक डिजाइन और विश्लेषण

1. ऊर्जा भंडारण बैटरी पैक का अवलोकन

ऊर्जा भंडारण बैटरी पैक, जिसे बैटरी मॉड्यूल या बैटरी पैक के रूप में भी जाना जाता है, एक उपकरण है जो एक विशिष्ट श्रृंखला में समानांतर तरीके से कई व्यक्तिगत बैटरियों को जोड़ता है और एक स्वतंत्र, रिचार्जेबल और डिस्चार्जेबल ऊर्जा भंडारण इकाई बनाने के लिए संबंधित प्रबंधन प्रणालियों और सुरक्षात्मक उपायों से लैस है।

नवीकरणीय ऊर्जा के क्षेत्र में, जैसे कि सौर और पवन ऊर्जा उत्पादन, उनकी रुक-रुक कर होने के कारण, जरूरत पड़ने पर रिलीज के लिए अतिरिक्त बिजली को स्टोर करने के लिए ऊर्जा भंडारण बैटरी पैक की आवश्यकता होती है, जिससे बिजली की स्थिर आपूर्ति सुनिश्चित होती है। आंकड़ों के मुताबिक, नवीकरणीय ऊर्जा के तेजी से विकास के साथ, ऊर्जा भंडारण बैटरी पैक की मांग भी लगातार बढ़ रही है। उदाहरण के लिए, कुछ बड़े सौर ऊर्जा संयंत्रों में, ऊर्जा भंडारण बैटरी पैक कई मेगावाट घंटे बिजली संग्रहीत कर सकता है, जो ग्रिड के लिए विश्वसनीय बिजली सहायता प्रदान करता है।

इलेक्ट्रिक वाहनों के क्षेत्र में, ऊर्जा भंडारण बैटरी पैक मुख्य घटकों में से एक है। यह इलेक्ट्रिक वाहनों के लिए शक्ति प्रदान करता है, उनकी सीमा और प्रदर्शन का निर्धारण करता है। वर्तमान में, उच्च ऊर्जा घनत्व और लंबे चक्र जीवन के साथ, लिथियम-आयन बैटरी इलेक्ट्रिक वाहन ऊर्जा भंडारण बैटरी पैक के लिए मुख्य पसंद हैं। उदाहरण के लिए, कुछ हाई-एंड इलेक्ट्रिक वाहनों में 100kWh से अधिक की पैक क्षमता और 500 किलोमीटर से अधिक की रेंज वाली ऊर्जा भंडारण बैटरियां होती हैं।

संक्षेप में, ऊर्जा भंडारण बैटरी पैक नवीकरणीय ऊर्जा और इलेक्ट्रिक वाहनों जैसे क्षेत्रों में ऊर्जा भंडारण और उत्पादन के लिए एक प्रमुख घटक के रूप में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। यह न केवल ऊर्जा दक्षता में सुधार कर सकता है, बल्कि पारंपरिक जीवाश्म ईंधन पर निर्भरता को भी कम कर सकता है, जिससे सतत विकास प्राप्त करने में योगदान मिलेगा।

2. डिज़ाइन बिंदु और केस विश्लेषण

(1) डिज़ाइन बिंदु

एक। विस्फोट रोधी डिज़ाइन, विस्फोट के खतरों को रोकने के लिए समय पर दबाव से राहत के लिए PUW विस्फोट प्रूफ वाल्व का उपयोग करना।

एक बार जब लिथियम-आयन बैटरी पैक थर्मल रनवे का अनुभव करता है, तो पैक के अंदर हवा का दबाव तेजी से बढ़ जाएगा, जिससे विस्फोट का खतरा पैदा हो जाएगा। पीयूडब्ल्यू विस्फोट-रोधी वाल्व ऐसी स्थितियों में जल्दी और तुरंत दबाव जारी कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, कुछ ऊर्जा भंडारण परियोजनाओं में, पीयूडब्ल्यू विस्फोट-प्रूफ वाल्वों से लैस बैटरी पैक ने कर्मियों और उपकरणों की सुरक्षा सुनिश्चित करते हुए, थर्मल रनवे की स्थिति में विस्फोटों को सफलतापूर्वक टाल दिया है।

बी। बैटरी की सुरक्षा और विश्वसनीयता सुनिश्चित करने के लिए आंतरिक और बाहरी वायु दबाव का संतुलन बनाए रखें।

क्योंकि चार्जिंग और डिस्चार्जिंग प्रक्रिया के दौरान बैटरी पैक का तापमान बदलता है, जिसके परिणामस्वरूप पैक के अंदर हवा के दबाव में बदलाव होता है। पीयूडब्ल्यू विस्फोट-रोधी वाल्व सांस लेने योग्य और रिसाव-रोधी है, जो बाहरी दुनिया के समान बैग के अंदर हवा का दबाव बनाए रखता है। आंकड़ों के अनुसार, इस तरह से डिज़ाइन किए गए बैटरी पैक हवा के दबाव में बदलाव के कारण प्रदर्शन में गिरावट और सुरक्षा खतरों को प्रभावी ढंग से कम कर सकते हैं, और बैटरी की विश्वसनीयता और सेवा जीवन में सुधार कर सकते हैं।

सी। ओवरचार्जिंग और ओवरडिस्चार्जिंग जैसे सुरक्षा प्रदर्शन सुनिश्चित करने के लिए प्रबंधन प्रणाली के डिज़ाइन पर विचार करें।

बैटरी की सुरक्षा और विश्वसनीयता सुनिश्चित करने के लिए ओवरशूट, ओवरडिस्चार्ज, ओवरहीटिंग, डिटेक्शन सटीकता और बैटरी संतुलन जैसे कारकों पर विचार किया जाना चाहिए। एक प्रबंधन प्रणाली जिसे बाजार द्वारा उचित रूप से डिजाइन और मान्य किया गया है, वास्तविक समय में बैटरी की स्थिति की निगरानी कर सकती है, असामान्य स्थितियों के मामले में समय पर उपाय कर सकती है और बैटरी को नुकसान से बचा सकती है। उदाहरण के लिए, कुछ उन्नत प्रबंधन प्रणालियाँ बैटरियों की चार्जिंग और डिस्चार्जिंग प्रक्रिया को सटीक रूप से नियंत्रित कर सकती हैं, जिससे ओवरचार्जिंग और ओवरडिस्चार्जिंग का जोखिम कम हो जाता है।

डी। ताकत, भूकंपीय प्रतिरोध और गर्मी लंपटता जैसे कारकों को ध्यान में रखते हुए यांत्रिक संरचना डिजाइन।

ऊर्जा भंडारण बैटरी पैक को डिजाइन करते समय, ताकत, झटका प्रतिरोध, गर्मी अपव्यय/हीटिंग, वॉटरप्रूफिंग और धूल की रोकथाम जैसे कारकों पर विचार किया जाना चाहिए। उदाहरण के लिए, उच्च शक्ति वाली सामग्रियों और उचित संरचनात्मक डिज़ाइन का उपयोग करने से बैटरी पैक की यांत्रिक शक्ति में सुधार हो सकता है, जिससे वे कुछ बाहरी प्रभावों का सामना करने में सक्षम हो सकते हैं; अच्छा ताप अपव्यय डिज़ाइन प्रभावी ढंग से बैटरी के तापमान को कम कर सकता है, इसके प्रदर्शन और जीवनकाल में सुधार कर सकता है।

ई. बैटरी की आंतरिक संरचना को क्षति से बचाने के लिए जलरोधक और भूकंपरोधी डिज़ाइन।

लिथियम बैटरी सेल को भिगोने के बाद, सकारात्मक और नकारात्मक ध्रुव शॉर्ट सर्किट हो जाएंगे और डिस्चार्ज होते रहेंगे, जिससे बैटरी की आंतरिक संरचना को नुकसान होगा। इसलिए, बैटरी पैक के डिजाइन में वॉटरप्रूफ और डस्टप्रूफ प्रदर्शन पर विचार किया जाना चाहिए। साथ ही, विभिन्न उपयोग परिवेशों के अनुकूल भूकंपीय प्रदर्शन पर भी विचार किया जाना चाहिए। उदाहरण के लिए, कुछ कठोर वातावरणों जैसे कि भूकंप संभावित क्षेत्रों या जटिल बाहरी इलाके में, जलरोधक और भूकंपीय डिजाइन विशेष रूप से महत्वपूर्ण है।

एफ। देहाततापमान प्रभावों पर ध्यान दें और बैटरी के प्रदर्शन और जीवनकाल को अनुकूलित करें।

"हीट" कारक बैटरी पैक पैक के संरचनात्मक डिजाइन को बहुत प्रभावित करता है। लिथियम आयन बैटरी ऊर्जा भंडारण बैटरी पैक तापमान वातावरण के प्रति संवेदनशील होते हैं, और उच्च तापमान बैटरी के चार्जिंग और डिस्चार्जिंग प्रदर्शन और कई विशिष्ट मापदंडों, जैसे आंतरिक प्रतिरोध, वोल्टेज, एसओसी, उपलब्ध क्षमता, चार्जिंग और डिस्चार्जिंग दक्षता और बैटरी जीवन को गंभीर रूप से प्रभावित कर सकते हैं। . उचित थर्मल प्रबंधन डिज़ाइन के माध्यम से, जैसे तरल शीतलन या वायु शीतलन तकनीक का उपयोग करके, बैटरी के तापमान को प्रभावी ढंग से नियंत्रित किया जा सकता है, और बैटरी के प्रदर्शन और जीवनकाल में सुधार किया जा सकता है।

जी। उच्च वोल्टेज इन्सुलेशन प्रदर्शन और संरचनात्मक ताकत सुनिश्चित करने के लिए सामग्री का चयन।

उच्च वोल्टेज इन्सुलेशन प्रतिरोध बैटरी पैक संरचना डिजाइन के लिए सबसे महत्वपूर्ण तकनीकी आवश्यकताओं में से एक है। आम तौर पर, उच्च शक्ति और प्लास्टिसिटी वाले नायलॉन को कच्चे माल के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है, और जीएफ को मजबूत करने के लिए सामग्री में 5% से 45% ग्लास फाइबर जोड़ा जा सकता है, जो संरचनात्मक ताकत और कंपन प्रतिरोध में सुधार कर सकता है। यह सामग्री चयन उच्च वोल्टेज के तहत बैटरी पैक के सुरक्षित संचालन को सुनिश्चित कर सकता है, जबकि इसकी संरचनात्मक ताकत और कंपन प्रतिरोध में सुधार कर सकता है।

(2) डिज़ाइन केस

एक। डेसतरल शीतलन प्लेट के मामले को पहचानें, विभिन्न प्रकार के तरल शीतलन प्लेटों की विशेषताओं और मुख्य चयन का विश्लेषण करें।

लिक्विड कूल्ड प्लेट ऊर्जा भंडारण बैटरी पैक के लिए थर्मल प्रबंधन का एक महत्वपूर्ण घटक है। विभिन्न प्रकार की तरल शीतलित प्लेटों की अलग-अलग विशेषताएँ होती हैं। उदाहरण के लिए, कुछ तरल ठंडा प्लेटों में कुशल गर्मी लंपटता प्रदर्शन होता है, लेकिन लागत अपेक्षाकृत अधिक होती है; कुछ तरल शीतलित प्लेटों की लागत कम होती है, लेकिन उनका ताप अपव्यय प्रदर्शन अपेक्षाकृत कमजोर होता है। लिक्विड कूल्ड प्लेट चुनते समय, गर्मी अपव्यय प्रदर्शन, लागत और विश्वसनीयता जैसे कारकों पर व्यापक रूप से विचार करना आवश्यक है। उदाहरण के लिए, कुछ अनुप्रयोग परिदृश्यों में जिनमें उच्च ताप अपव्यय प्रदर्शन की आवश्यकता होती है, बेहतर ताप अपव्यय प्रदर्शन वाली तरल शीतलित प्लेटों को चुना जा सकता है; उच्च लागत आवश्यकताओं वाले कुछ अनुप्रयोग परिदृश्यों में, कम लागत वाली लिक्विड कूल्ड प्लेटों को चुना जा सकता है।

बी। एलजी के ऊर्जा भंडारण मॉड्यूल और पैक डिजाइन विश्लेषण, उत्पाद पोर्टफोलियो, संरचनात्मक डिजाइन और अन्य पहलुओं से इसके फायदे की खोज।

एलजी के ऊर्जा भंडारण मॉड्यूल और पैक डिज़ाइन के कई फायदे हैं। उत्पाद पोर्टफोलियो के परिप्रेक्ष्य से, एलजी की बैटरी कोशिकाओं को विभिन्न अनुप्रयोग आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए अलग-अलग निरंतर पावर डिस्चार्ज दरों के आधार पर ऊर्जा प्रकार और पावर प्रकार में विभाजित किया गया है। संरचनात्मक डिजाइन के संदर्भ में, एलजी छोटे और बड़े मॉड्यूल के मानकीकृत संयोजन को अपनाता है, जिन्हें फिर एक साथ समूहीकृत किया जाता है। गैर उच्च तीव्रता कंपन के क्षेत्र में, मॉड्यूल की संरचना सीएमए की मूल संरचना के आधार पर अनुदैर्ध्य दिशा में उन्मुख होती है, और एक लंबी बड़ी मॉड्यूल संरचना बनाने के लिए कई मॉड्यूल को स्टैक किया जाता है। इस डिज़ाइन में अच्छी मापनीयता और लचीलापन है, और यह विभिन्न ऊर्जा भंडारण प्रणाली आवश्यकताओं के अनुकूल हो सकता है।

सी। नई ऊर्जा भंडारण बैटरी पैक के थर्मल डिजाइन पर सिमुलेशन गणना और प्रयोगात्मक अनुसंधान, प्रमुख पैरामीटर विश्लेषण और अनुसंधान परिणामों पर विस्तार से।

नई ऊर्जा भंडारण बैटरी पैक के थर्मल डिजाइन पर सिमुलेशन गणना और प्रयोगात्मक अनुसंधान ऊर्जा भंडारण बैटरी के प्रदर्शन और विश्वसनीयता में सुधार के लिए बहुत महत्वपूर्ण हैं। सिमुलेशन गणना के माध्यम से, बैटरी तापमान वितरण और प्रदर्शन पर विभिन्न थर्मल प्रबंधन रणनीतियों के प्रभाव का विश्लेषण किया जा सकता है, जो थर्मल डिजाइन के लिए सैद्धांतिक समर्थन प्रदान करता है। इस बीच, प्रायोगिक अनुसंधान के माध्यम से, सिमुलेशन मॉडल की सटीकता और प्रभावशीलता को सत्यापित किया जा सकता है, और अनुकूलित थर्मल डिजाइन योजनाएं प्रस्तावित की जा सकती हैं। उदाहरण के लिए, कुछ अध्ययनों ने सिमुलेशन गणना और प्रयोगात्मक अनुसंधान के संयोजन के माध्यम से ऊर्जा भंडारण प्रणालियों में लिथियम बैटरी पैक के थर्मल डिजाइन पर गहन चर्चा की है। एक बहुउद्देश्यीय अनुकूलन आधारित थर्मल डिज़ाइन विधि प्रस्तावित की गई है, जो अनुकूलन के लिए बैटरी प्रदर्शन, सुरक्षा और अर्थव्यवस्था जैसे कारकों पर व्यापक रूप से विचार करती है, और अच्छे शोध परिणाम प्राप्त किए हैं।

3. संरचना और तकनीकी पैरामीटर

(1) घटक

एक। एकल सेल बैटरी, ऊर्जा भंडारण और रिलीज के लिए जिम्मेदार।

आमतौर पर उपयोग की जाने वाली सिंगल-सेल बैटरियों में वर्तमान में लिथियम-आयन बैटरी, लेड-एसिड बैटरी, निकल हाइड्रोजन बैटरी आदि शामिल हैं। लिथियम आयन बैटरियां अपने उच्च ऊर्जा घनत्व और लंबे चक्र जीवन के कारण ऊर्जा भंडारण बैटरी पैक में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं। उदाहरण के लिए, कुछ हाई-एंड इलेक्ट्रिक वाहन ऊर्जा भंडारण बैटरी पैक में, लिथियम-आयन बैटरियां कई सौ एम्पीयर घंटे तक की क्षमता के साथ शक्तिशाली बिजली समर्थन प्रदान कर सकती हैं। हालाँकि लेड-एसिड बैटरियों में अपेक्षाकृत कम ऊर्जा घनत्व होता है, उनकी लागत कम होती है और वे अभी भी कुछ लागत संवेदनशील अनुप्रयोग परिदृश्यों में व्यापक रूप से उपयोग की जाती हैं। निकल हाइड्रोजन बैटरियों में अच्छा चार्जिंग और डिस्चार्जिंग प्रदर्शन और सुरक्षा होती है, और कुछ ऊर्जा भंडारण क्षेत्रों में एक निश्चित बाजार हिस्सेदारी भी होती है।

बी। बैटरी प्रबंधन प्रणाली, बैटरी की स्थिति की निगरानी करना और बैटरी सुरक्षा की रक्षा करना।

बैटरी प्रबंधन प्रणाली (बीएमएस) ऊर्जा भंडारण बैटरी पैक के मुख्य घटकों में से एक है। यह वोल्टेज, करंट और तापमान जैसे मापदंडों को मापकर बैटरी की स्थिति का सटीक नियंत्रण प्राप्त करता है। ओवरचार्जिंग, ओवरडिस्चार्जिंग, ओवरकरंट और अन्य स्थितियों को होने से रोकने के लिए बीएमएस वास्तविक समय में बैटरियों की चार्जिंग और डिस्चार्जिंग स्थिति की निगरानी कर सकता है। उदाहरण के लिए, जब बैटरी का स्तर पूर्ण हो जाता है, तो ओवरचार्जिंग से बचने के लिए बीएमएस स्वचालित रूप से चार्जिंग करंट को कम कर देगा; जब बैटरी का स्तर बहुत कम होगा, तो बीएमएस उपयोगकर्ता को इसे समय पर चार्ज करने की याद दिलाने के लिए एक अलार्म जारी करेगा। इसके अलावा, बीएमएस बैटरियों के प्रबंधन को भी संतुलित कर सकता है, यह सुनिश्चित कर सकता है कि प्रत्येक व्यक्तिगत बैटरी की शक्ति सुसंगत रहे, और बैटरी पैक के समग्र प्रदर्शन और जीवनकाल में सुधार हो।

सी। उपयुक्त तापमान सीमा बनाए रखने के लिए थर्मल प्रबंधन प्रणाली।

थर्मल प्रबंधन प्रणाली ओवरहीटिंग के कारण बैटरी को होने वाले नुकसान को रोकने के लिए ऊर्जा भंडारण बैटरी पैक को उपयुक्त तापमान सीमा के भीतर बनाए रखने के लिए जिम्मेदार है। सामान्य थर्मल प्रबंधन विधियों में वायु शीतलन, तरल शीतलन आदि शामिल हैं। वायु शीतलन प्रणाली एक पंखे के माध्यम से बैटरी की सतह पर हवा उड़ाती है, जिससे गर्मी दूर हो जाती है। तरल शीतलन प्रणाली शीतलक को प्रसारित करके बैटरी के तापमान को कम करती है। उदाहरण के लिए, कुछ उच्च-शक्ति ऊर्जा भंडारण प्रणालियों में, तरल शीतलन प्रणालियाँ बैटरी तापमान को अधिक प्रभावी ढंग से नियंत्रित कर सकती हैं, सिस्टम स्थिरता और विश्वसनीयता में सुधार कर सकती हैं। आम तौर पर, बैटरी के प्रदर्शन की स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए सिस्टम तापमान अंतर 5 डिग्री से कम या उसके बराबर होना आवश्यक है।

डी। विद्युत प्रणाली, विद्युत ऊर्जा के संचरण और वितरण के लिए जिम्मेदार।

विद्युत प्रणाली में तार, केबल, कनेक्टर आदि शामिल होते हैं जो बैटरी, बीएमएस और थर्मल प्रबंधन प्रणाली जैसे घटकों को जोड़ते हैं, जो विद्युत ऊर्जा के संचरण और वितरण के लिए जिम्मेदार होते हैं। हाई-वोल्टेज वायरिंग हार्नेस को बैटरी पैक की "मुख्य धमनी" के रूप में देखा जा सकता है, जो लगातार बैटरी ऊर्जा को अंतिम लोड तक पहुंचाता है; लो-वोल्टेज वायरिंग हार्नेस को बैटरी पैक के "न्यूरल नेटवर्क" के रूप में देखा जा सकता है, जो वास्तविक समय का पता लगाने और नियंत्रण संकेतों को प्रसारित करता है। विद्युत ऊर्जा के सुरक्षित संचरण को सुनिश्चित करने के लिए विद्युत प्रणालियों के डिज़ाइन को वर्तमान परिमाण, वोल्टेज स्तर और इन्सुलेशन प्रदर्शन जैसे कारकों पर विचार करने की आवश्यकता है।

ई. आंतरिक घटकों की सुरक्षा के लिए बॉक्स और ब्रैकेट।

बॉक्स और ब्रैकेट का उपयोग ऊर्जा भंडारण बैटरी पैक के अंदर सभी घटकों को समायोजित करने और उनकी सुरक्षा करने के लिए किया जाता है, जिससे बाहरी पर्यावरणीय हस्तक्षेप और क्षति को रोका जा सके। बॉक्स आमतौर पर उच्च शक्ति वाली सामग्रियों से बना होता है, जिसमें अच्छा प्रभाव प्रतिरोध, कंपन प्रतिरोध और जलरोधक और धूलरोधी प्रदर्शन होता है। ब्रैकेट बैटरी पैक के आंतरिक घटकों को समर्थन और ठीक करने में भूमिका निभाता है, यह सुनिश्चित करते हुए कि बैटरी पैक विभिन्न उपयोग परिवेशों में स्थिर रह सकता है।

(2) तकनीकी पैरामीटर

एक। क्षमता, विद्युत ऊर्जा को संग्रहीत करने की क्षमता को मापना।

ऊर्जा भंडारण बैटरी पैक की ऊर्जा भंडारण क्षमता को मापने के लिए क्षमता एक महत्वपूर्ण संकेतक है, जिसे आमतौर पर एम्पीयर घंटे (आह) या किलोवाट घंटे (kWh) में मापा जाता है। क्षमता जितनी बड़ी होगी, ऊर्जा भंडारण बैटरी पैक उतनी ही अधिक ऊर्जा संग्रहीत कर सकता है। उदाहरण के लिए, एक 100kWh ऊर्जा भंडारण बैटरी पैक एक घर के लिए कई दिनों की बिजली आपूर्ति प्रदान कर सकता है। व्यावहारिक अनुप्रयोगों में, विभिन्न आवश्यकताओं के अनुसार ऊर्जा भंडारण बैटरी पैक की उचित क्षमता का चयन करना आवश्यक है।

बी। ऊर्जा घनत्व, प्रदर्शन के फायदे और नुकसान को दर्शाता है।

ऊर्जा घनत्व विद्युत ऊर्जा की मात्रा को संदर्भित करता है जिसे ऊर्जा भंडारण बैटरी पैक के प्रति यूनिट द्रव्यमान या इकाई मात्रा में संग्रहीत किया जा सकता है, जिसे आमतौर पर वाट घंटे प्रति किलोग्राम (डब्ल्यूएच/किग्रा) या वाट घंटे प्रति लीटर (डब्ल्यूएच/एल) में मापा जाता है। ऊर्जा घनत्व जितना अधिक होगा, ऊर्जा भंडारण बैटरी पैक का प्रदर्शन उतना ही बेहतर होगा। वर्तमान में, लिथियम-आयन बैटरियों का ऊर्जा घनत्व अपेक्षाकृत अधिक है, उदाहरण के लिए, कुछ उच्च-स्तरीय लिथियम-आयन बैटरियों का ऊर्जा घनत्व 200Wh/kg से अधिक तक पहुंच सकता है। ऊर्जा घनत्व में सुधार से ऊर्जा भंडारण बैटरी पैक की मात्रा और वजन कम हो सकता है, जिससे उनकी पोर्टेबिलिटी और प्रयोज्यता बढ़ सकती है।

सी। चार्जिंग और डिस्चार्जिंग दक्षता ऊर्जा रूपांतरण दक्षता निर्धारित करती है।

चार्ज और डिस्चार्ज दक्षता ऊर्जा भंडारण बैटरी पैक की चार्ज और डिस्चार्ज प्रक्रिया के दौरान ऊर्जा रूपांतरण की दक्षता को संदर्भित करती है, जिसे आमतौर पर प्रतिशत के रूप में व्यक्त किया जाता है। चार्जिंग और डिस्चार्जिंग दक्षता जितनी अधिक होगी, ऊर्जा भंडारण बैटरी पैक की ऊर्जा उपयोग दर उतनी ही अधिक होगी। सामान्यतया, लिथियम-आयन बैटरी की चार्जिंग और डिस्चार्जिंग दक्षता 90% से अधिक तक पहुंच सकती है। चार्जिंग और डिस्चार्जिंग दक्षता में सुधार से ऊर्जा हानि कम हो सकती है और उपयोग लागत कम हो सकती है।

डी। चक्र जीवन, सेवा जीवन को दर्शाता है।

चक्र जीवन से तात्पर्य है कि एक ऊर्जा भंडारण बैटरी पैक कितनी बार चार्ज और डिस्चार्ज चक्र के दौरान एक निश्चित प्रदर्शन बनाए रख सकता है। चक्र जीवन जितना लंबा होगा, ऊर्जा भंडारण बैटरी पैक की सेवा जीवन उतना ही लंबा होगा। उदाहरण के लिए, कुछ उच्च गुणवत्ता वाले लिथियम-आयन ऊर्जा भंडारण बैटरी पैक का चक्र जीवन हजारों या यहां तक ​​कि दसियों हजार गुना तक पहुंच सकता है। व्यावहारिक अनुप्रयोगों में, विभिन्न उपयोग परिदृश्यों और आवश्यकताओं के अनुसार उचित चक्र जीवन के साथ ऊर्जा भंडारण बैटरी पैक का चयन करना आवश्यक है।

ई. सुरक्षा, जिसमें विभिन्न सुरक्षात्मक उपाय और थर्मल प्रबंधन प्रणालियाँ शामिल हैं।

सुरक्षा ऊर्जा भंडारण बैटरी पैक के महत्वपूर्ण तकनीकी संकेतकों में से एक है, जिसमें ओवरचार्जिंग, ओवरडिस्चार्जिंग, ओवरकरंट, शॉर्ट सर्किट के साथ-साथ थर्मल प्रबंधन प्रणालियों के खिलाफ सुरक्षा उपाय शामिल हैं। अच्छी सुरक्षा उपयोग के दौरान ऊर्जा भंडारण बैटरी पैक की विश्वसनीयता और स्थिरता सुनिश्चित कर सकती है। उदाहरण के लिए, पेरफ्लूरोहेक्सेन आग बुझाने वाला उपकरण पैक बैटरी पैक में आग लगने की स्थिति में आग के प्रसार को जल्दी से दबा सकता है, जिससे पैक बैटरी पैक की सुरक्षा के लिए मजबूत सुरक्षा प्रदान की जा सकती है। इस बीच, थर्मल प्रबंधन प्रणाली बैटरी के ज़्यादा गर्म होने से होने वाली सुरक्षा दुर्घटनाओं को प्रभावी ढंग से रोक सकती है।

4. डिजाइन प्रक्रिया और विश्लेषण के तरीके

(1) डिज़ाइन प्रक्रिया

एक। लगातार प्रदर्शन सुनिश्चित करने के लिए बैटरी सेल का चयन करें और ग्रेड करें।

ऊर्जा भंडारण बैटरी पैक की डिजाइन प्रक्रिया में, बैटरी कोशिकाओं का चयन और ग्रेडिंग महत्वपूर्ण पहला कदम है। सबसे पहले, विश्वसनीय आपूर्तिकर्ताओं से उपयुक्त लिथियम बैटरी सेल का चयन करना आवश्यक है। कुछ उच्च-स्तरीय ऊर्जा भंडारण अनुप्रयोगों के लिए, उच्च ऊर्जा घनत्व और लंबे चक्र जीवन वाले लिथियम-आयन बैटरी सेल को चुना जा सकता है। चयन प्रक्रिया में, क्षमता, आंतरिक प्रतिरोध, वोल्टेज इत्यादि सहित बैटरी कोशिकाओं के प्रदर्शन मानकों पर सख्त परीक्षण किया जाना चाहिए। आंकड़ों के मुताबिक, बड़ी संख्या में बैटरी कोशिकाओं का परीक्षण और ग्रेडिंग करके, प्रदर्शन और गुणवत्ता की स्थिरता की जा सकती है 98% से अधिक होना सुनिश्चित किया जाए। वर्गीकरण के बाद, बैटरी कोशिकाओं को बाद के असेंबली कार्य के लिए तैयार करने के लिए विभिन्न प्रदर्शन स्तरों के अनुसार संग्रहीत किया जा सकता है।

बी। उचित कनेक्शन विधियों का उपयोग करके बैटरी कोशिकाओं को इकट्ठा करें।

बैटरी सेल असेंबली डिज़ाइन आवश्यकताओं के अनुसार कई बैटरी सेल को संयोजित करने की प्रक्रिया है। इस स्तर पर, वेल्डिंग या क्रिम्पिंग जैसी प्रभावी कनेक्शन विधियों का उपयोग करने की आवश्यकता है। वेल्डिंग विधि में मजबूत कनेक्शन और कम प्रतिरोध के फायदे हैं, लेकिन इसे संचालित करना मुश्किल है और इसके लिए उच्च प्रक्रिया आवश्यकताओं की आवश्यकता होती है। क्रिम्पिंग विधि अपेक्षाकृत सरल है, लेकिन कनेक्शन की स्थिरता थोड़ी कम हो सकती है। उदाहरण के लिए, कुछ बड़े पैमाने पर ऊर्जा भंडारण बैटरी पैक उत्पादन में, बैटरी कोशिकाओं को एक साथ जोड़ने के लिए लेजर वेल्डिंग तकनीक का उपयोग किया जा सकता है। इस वेल्डिंग विधि में उच्च ऊर्जा घनत्व, छोटे वेल्डिंग विरूपण और छोटे गर्मी प्रभावित क्षेत्र के फायदे हैं, जो वर्कपीस की सटीकता में प्रभावी ढंग से सुधार कर सकते हैं, वेल्ड को चिकना, अशुद्धता मुक्त, समान और घना बना सकते हैं, और विभिन्न सामग्रियों के बीच वेल्डिंग भी प्राप्त कर सकते हैं। , विभिन्न सामग्रियों की वेल्डिंग आवश्यकताओं को पूरा करना। एक उचित कनेक्शन विधि का चयन करके, बैटरी कोशिकाओं के बीच विश्वसनीय कनेक्शन सुनिश्चित किया जा सकता है, जो ऊर्जा भंडारण बैटरी पैक के प्रदर्शन की गारंटी प्रदान करता है।

सी। निगरानी और सुरक्षा कार्यों को प्राप्त करने के लिए बैटरी प्रबंधन प्रणाली का एकीकरण।

बैटरी प्रबंधन प्रणाली (बीएमएस) ऊर्जा भंडारण बैटरी पैक के मुख्य घटकों में से एक है, और इसका एकीकरण बैटरी कोशिकाओं की निगरानी, ​​​​संतुलन और सुरक्षा कार्यों को प्राप्त करने के लिए महत्वपूर्ण है। बीएमएस को एकीकृत करते समय, इसे बैटरी सेल के साथ सटीक रूप से कनेक्ट और डीबग करना आवश्यक है। बीएमएस वास्तविक समय में बैटरी कोशिकाओं के वोल्टेज, करंट, तापमान और अन्य मापदंडों की निगरानी कर सकता है। इन मापदंडों का विश्लेषण करके, यह बैटरी के चार्ज और डिस्चार्ज नियंत्रण, संतुलन प्रबंधन और दोष निदान प्राप्त कर सकता है। उदाहरण के लिए, जब बैटरी सेल का वोल्टेज बहुत अधिक या बहुत कम होता है, तो बीएमएस ओवरचार्जिंग या ओवरडिस्चार्जिंग को रोकने के लिए चार्जिंग और डिस्चार्जिंग करंट को स्वचालित रूप से समायोजित कर सकता है; जब बैटरी सेल का तापमान बहुत अधिक होता है, तो बीएमएस बैटरी के तापमान को कम करने और बैटरी के सुरक्षित संचालन को सुनिश्चित करने के लिए शीतलन प्रणाली को सक्रिय कर सकता है। इसके अलावा, बीएमएस ऊर्जा भंडारण बैटरी पैक की दूरस्थ निगरानी और प्रबंधन को प्राप्त करने के लिए संचार इंटरफेस के माध्यम से बाहरी उपकरणों के साथ डेटा का आदान-प्रदान भी कर सकता है।

डी। शेल का एनकैप्सुलेशन सुरक्षा और गर्मी अपव्यय सुरक्षा प्रदान करता है।

शेल एनकैप्सुलेशन सुरक्षा और स्थिरता सुनिश्चित करने के साथ-साथ गर्मी लंपटता और सुरक्षा कार्य प्रदान करने के लिए एक आवरण के अंदर बैटरी पैक स्थापित करने की प्रक्रिया है। शेल के चयन में कई कारकों पर विचार करने की आवश्यकता होती है, जिसमें सामग्री की ताकत, गर्मी अपव्यय प्रदर्शन, जलरोधक और धूलरोधी क्षमता आदि शामिल हैं। उदाहरण के लिए, कुछ उच्च-प्रदर्शन ऊर्जा भंडारण बैटरी पैक एल्यूमीनियम मिश्र धातु के गोले का उपयोग कर सकते हैं, जिनमें उच्च शक्ति जैसे फायदे हैं , हल्के वजन, और अच्छा गर्मी लंपटता प्रदर्शन। आवरण की पैकेजिंग प्रक्रिया के दौरान, उपयोग के दौरान ढीलापन या विस्थापन को रोकने के लिए बैटरी पैक और आवरण के बीच एक सुरक्षित स्थापना सुनिश्चित करना भी आवश्यक है। साथ ही, आवरण में एक अच्छी गर्मी अपव्यय डिजाइन की भी आवश्यकता होती है, जो बैटरी पैक द्वारा उत्पन्न गर्मी को गर्मी अपव्यय पंख, वेंटिलेशन छेद इत्यादि के माध्यम से समय पर खत्म कर सकती है, ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि काम करने का तापमान बैटरी सुरक्षित सीमा के भीतर है। इसके अलावा, बैटरी पैक को बाहरी पर्यावरणीय प्रभावों से बचाने के लिए आवरण में कुछ जलरोधी और धूलरोधी क्षमताएं भी होनी चाहिए।

ई. उत्पाद प्रदर्शन सुनिश्चित करने के लिए समग्र परीक्षण और गुणवत्ता नियंत्रण करें।

समग्र परीक्षण और गुणवत्ता नियंत्रण ऊर्जा भंडारण बैटरी पैक की डिजाइन प्रक्रिया में अंतिम चरण हैं, और उत्पाद प्रदर्शन सुनिश्चित करने के लिए महत्वपूर्ण लिंक भी हैं। इस स्तर पर, प्रदर्शन परीक्षण, क्षमता परीक्षण, चक्र जीवन परीक्षण और सुरक्षा परीक्षण सहित इकट्ठे मॉड्यूल पैक पर व्यापक परीक्षण करना आवश्यक है। प्रदर्शन परीक्षण में मुख्य रूप से चार्जिंग और डिस्चार्जिंग दक्षता, प्रतिक्रिया समय आदि जैसे मापदंडों का परीक्षण शामिल है; क्षमता परीक्षण बैटरी को चार्ज और डिस्चार्ज करके उसकी वास्तविक क्षमता को मापता है; चक्र जीवन परीक्षण वास्तविक उपयोग में बैटरी के जीवनकाल प्रदर्शन का मूल्यांकन करने के लिए उसके चार्जिंग और डिस्चार्जिंग चक्रों का अनुकरण करता है; सुरक्षा परीक्षण में ओवरचार्ज, ओवरडिस्चार्ज, शॉर्ट सर्किट, प्रभाव और अन्य परीक्षण शामिल हैं ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि बैटरी अभी भी विभिन्न चरम स्थितियों में सुरक्षित रूप से काम कर सकती है। सख्त परीक्षण और गुणवत्ता नियंत्रण के माध्यम से, ऊर्जा भंडारण बैटरी पैक के प्रदर्शन और गुणवत्ता को डिजाइन आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए सुनिश्चित किया जा सकता है, जिससे उपयोगकर्ताओं को विश्वसनीय ऊर्जा भंडारण समाधान प्रदान किए जा सकते हैं।

(2)विश्लेषण विधि

एक। पैक की परिभाषा की व्याख्या करें और इसके तकनीकी मूल को समझें।

लिथियम आयन बैटरी पैक, जिसे बैटरी मॉड्यूल के रूप में भी जाना जाता है, लिथियम-आयन बैटरी के लिए एक विनिर्माण प्रक्रिया है, जिसका अर्थ है पैकेजिंग, एनकैप्सुलेशन और असेंबली। यह श्रृंखला में लिथियम-आयन एकल कोशिकाओं के कई सेटों को जोड़ने और सिस्टम यांत्रिक शक्ति, थर्मल प्रबंधन, बीएमएस मिलान आदि जैसे मुद्दों पर विचार करने को संदर्भित करता है। इसकी महत्वपूर्ण प्रौद्योगिकियां समग्र संरचनात्मक डिजाइन, वेल्डिंग और प्रसंस्करण प्रक्रिया नियंत्रण, सुरक्षा स्तर में परिलक्षित होती हैं। , सक्रिय थर्मल प्रबंधन प्रणाली, और अन्य पहलू। उदाहरण के लिए, ग्राहकों की आवश्यकताओं के अनुसार एक विशिष्ट आकार बनाने के लिए श्रृंखला में या समानांतर में दो बैटरियों को जोड़ना पैक कहलाता है। पैक की परिभाषा की व्याख्या करके, यह स्पष्ट किया जा सकता है कि इसका तकनीकी मूल विभिन्न अनुप्रयोग आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए कई व्यक्तिगत बैटरियों के उचित संयोजन और पैकेजिंग में निहित है।

बी। पैक की संरचना का विश्लेषण करें और प्रत्येक भाग की भूमिका को समझें।

बैटरी पैक में मुख्य रूप से व्यक्तिगत बैटरी मॉड्यूल, विद्युत प्रणाली, थर्मल प्रबंधन प्रणाली, बाड़े और बीएमएस शामिल हैं। एक एकल बैटरी मॉड्यूल विद्युत ऊर्जा के लिए एक भंडारण और रिलीज इकाई है, जो मानव शरीर के "हृदय" के बराबर है; विद्युत प्रणाली विद्युत ऊर्जा के संचरण और वितरण के लिए जिम्मेदार है, जिसमें "धमनी रक्त वाहिकाओं" जैसे उच्च-वोल्टेज हार्नेस और "तंत्रिका नेटवर्क" जैसे कम-वोल्टेज हार्नेस शामिल हैं; थर्मल प्रबंधन प्रणाली बैटरी को उपयुक्त तापमान सीमा के भीतर संचालित करती रहती है, जैसे बैटरी पर "एयर कंडीशनर" स्थापित करना; बॉक्स और ब्रैकेट मानव शरीर की "हड्डियों" के समान, यांत्रिक प्रभाव, यांत्रिक कंपन और पर्यावरण संरक्षण का समर्थन करने, विरोध करने में भूमिका निभाते हैं; बीएमएस बैटरी का "मस्तिष्क" है, जो बैटरी की स्थिति की निगरानी करने, चार्जिंग और डिस्चार्जिंग प्रक्रिया को प्रबंधित करने और बैटरी को ओवरचार्जिंग, ओवरडिस्चार्जिंग और ओवरकरंट जैसी क्षति से बचाने के लिए जिम्मेदार है। पैक की संरचना का विश्लेषण करके, हम प्रत्येक घटक की भूमिकाओं की गहरी समझ प्राप्त कर सकते हैं, जो ऊर्जा भंडारण बैटरी पैक को डिजाइन और अनुकूलित करने के लिए आधार प्रदान करते हैं।

सी। पैक की विशेषताओं का अन्वेषण करें और तकनीकी आवश्यकताओं को स्पष्ट करें।

पैक लिथियम बैटरी पैक के लिए बैटरी में उच्च स्तर की स्थिरता (क्षमता, आंतरिक प्रतिरोध, वोल्टेज, डिस्चार्ज वक्र, जीवन) की आवश्यकता होती है, जिसका चक्र जीवन एकल बैटरी से कम होता है। इसका उपयोग सीमित परिस्थितियों में किया जाना चाहिए, मोल्डिंग के बाद संरक्षित किया जाना चाहिए, और चार्जिंग संतुलन, तापमान, वोल्टेज और ओवरकरंट की निगरानी की जानी चाहिए। इसे डिज़ाइन की वोल्टेज और क्षमता आवश्यकताओं को पूरा करना होगा। उदाहरण के लिए, व्यावहारिक अनुप्रयोगों में, इन विशेषताओं और तकनीकी आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए बैटरी सेल चयन, असेंबली प्रक्रियाओं, बीएमएस डिजाइन और अन्य पहलुओं में सख्त नियंत्रण और अनुकूलन की आवश्यकता होती है। पैक की विशेषताओं की खोज करके, ऊर्जा भंडारण बैटरी पैक के प्रदर्शन और गुणवत्ता को सुनिश्चित करने के लिए डिजाइन प्रक्रिया में तकनीकी आवश्यकताओं को स्पष्ट किया जा सकता है।

डी। क्रमिक समानांतर संरचना और प्रक्रिया चयन सहित पैक विधि का परिचय दें।

बैटरी मॉड्यूल श्रृंखला में जुड़े व्यक्तिगत कोशिकाओं से बना है। समानांतर कनेक्शन वोल्टेज बदले बिना क्षमता बढ़ाता है, जबकि श्रृंखला कनेक्शन क्षमता बदले बिना वोल्टेज दोगुना कर देता है। बैटरी सेल का चयन करते समय, लगातार प्रकार और मॉडल की आवश्यकता होती है, जिसमें क्षमता, आंतरिक प्रतिरोध और वोल्टेज मान में अंतर 2% से अधिक न हो। पैक की मुख्य प्रक्रियाओं में लेजर वेल्डिंग, अल्ट्रासोनिक वेल्डिंग, पल्स वेल्डिंग और लोचदार धातु शीट के साथ संपर्क शामिल हैं। उत्पादन उपज, दक्षता और कनेक्शन बिंदुओं के आंतरिक प्रतिरोध को ध्यान में रखते हुए, लेजर वेल्डिंग वर्तमान में कई बैटरी निर्माताओं के लिए पसंदीदा विकल्प है। उदाहरण के लिए, यदि 3.2V के वोल्टेज वाले 15 सेल श्रृंखला में जुड़े हुए हैं, तो यह 48V होगा, जिसे श्रृंखला बूस्ट कहा जाता है; 50Ah की क्षमता वाला एक बैटरी सेल, जब समानांतर में जुड़ा होता है, तो उसकी क्षमता 100Ah होती है, जिसे समानांतर विस्तार कहा जाता है। पैक विधि शुरू करके, ऊर्जा भंडारण बैटरी पैक के डिजाइन के लिए विशिष्ट तकनीकी समाधान और प्रक्रिया विकल्प प्रदान किए जा सकते हैं।

ई. पैक तकनीकी मापदंडों और मास्टर उत्पाद प्रदर्शन संकेतकों को समझें।

संयोजन विधि: 1P24S 24 श्रृंखला और 1 समानांतर का प्रतिनिधित्व करता है, श्रृंखला कनेक्शन के बाद वोल्टेज दोगुना हो जाता है। रेटेड वोल्टेज 3.2 * 24=76.8V है। रेटेड क्षमता एक बैटरी की क्षमता को संदर्भित करती है जो रेटेड कामकाजी परिस्थितियों में लंबे समय तक लगातार काम कर सकती है, जिसे एम्पीयर घंटे (आह) में मापा जाता है। यह एम्पीयर घंटे (ए) में डिस्चार्ज करंट और घंटों (एच) में डिस्चार्ज समय का उत्पाद है। उदाहरण के लिए, 280Ah 2 घंटे के लिए 0.5C की अधिकतम दर पर डिस्चार्ज का प्रतिनिधित्व करता है। रेटेड ऊर्जा=नाममात्र क्षमता (आह) * नाममात्र वोल्टेज (वी)। चार्ज और डिस्चार्ज दक्षता ऊर्जा भंडारण बैटरी पैक की चार्ज और डिस्चार्ज प्रक्रिया के दौरान ऊर्जा रूपांतरण की दक्षता को संदर्भित करती है, जिसे आमतौर पर प्रतिशत के रूप में व्यक्त किया जाता है। चक्र जीवन से तात्पर्य है कि एक ऊर्जा भंडारण बैटरी पैक कितनी बार चार्ज और डिस्चार्ज चक्र के दौरान एक निश्चित प्रदर्शन बनाए रख सकता है। सुरक्षा उपायों में ओवरचार्जिंग, ओवरडिस्चार्जिंग, ओवरकरंट, शॉर्ट सर्किट के साथ-साथ थर्मल प्रबंधन प्रणालियों से सुरक्षा शामिल है। पैक के तकनीकी मापदंडों को समझकर, कोई उत्पाद के प्रदर्शन संकेतकों को समझ सकता है और ऊर्जा भंडारण बैटरी पैक के चयन और अनुप्रयोग के लिए संदर्भ प्रदान कर सकता है।