چرا باتری سربی-اسیدی را با باتری لیتیومی جایگزین کنیم؟

باتری‌های لیتیومی به طور فزاینده‌ای به عنوان جایگزینی برای باتری‌های سنتی سربی-اسیدی در وسایل نقلیه الکتریکی، اسکوترهای برقی، گاری‌های گلف، وسایل نقلیه کاربردی و سایر کاربردهای تحرک الکتریکی با سرعت پایین مورد استفاده قرار می‌گیرند.

در مقایسه با باتری‌های سربی-اسیدی، بسته‌های باتری لیتیومی می‌توانند ارائه دهندچگالی انرژی بالاتر، وزن کمتر، عمر چرخه طولانی‌تر و پیکربندی ظرفیت انعطاف‌پذیرتر. این بدان معناست که، هنگامی که سیستم خودرو و باتری به درستی مطابقت داده شوند، باتری لیتیومی می‌تواند انرژی قابل استفاده بیشتری را بدون افزایش قابل توجه وزن بسته باتری فراهم کند.

به عنوان مثال، جایگزینی یک سیستم باتری سنگین سربی-اسیدی با یک بسته باتری لیتیومی که به درستی طراحی شده است، می‌تواند فضای ارزشمند و وزن را آزاد کند و به تولیدکنندگان خودرو اجازه دهد تا ظرفیت باتری را بهینه کنند و به طور بالقوه برد رانندگی را افزایش دهند.

با این حال، جایگزینی باتری سربی-اسیدی با باتری لیتیومیصرفاً انتخاب باتری با ولتاژ یکسان نیستبه همراه داشته باشد.

بسته باتری باید با سیستم الکتریکی خودرو، فضای نصب فیزیکی، شارژر و سیستم کنترل سازگار باشد.

در اینجا پنج عامل مهم برای در نظر گرفتن وجود دارد.

1. ولتاژ باتری را با خودرو سازگار نگه دارید

اولین و مهمترین ملاحظهولتاژ باتریبه همراه داشته باشد.

اگر یک وسیله نقلیه الکتریکی در ابتدا برای سیستم باتری 48 ولتی طراحی شده است، باتری لیتیومی جایگزین باید به طور معمول حول ولتاژ نامی یکسان و محدوده ولتاژ سازگار طراحی شود.

به عنوان مثال:

• سیستم سربی-اسیدی 36 ولت وrarr; سیستم باتری لیتیومی 36 ولت سازگار
• سیستم سربی-اسیدی 48 ولت وrarr; سیستم باتری لیتیومی 48 ولت سازگار
• سیستم سربی-اسیدی 60 ولت وrarr; سیستم باتری لیتیومی 60 ولت سازگار
• سیستم سربی-اسیدی 72 ولت وrarr; سیستم باتری لیتیومی 72 ولت سازگار

با این حال، درک این نکته مهم است کهولتاژ نامی به تنهایی کافی نیستبه همراه داشته باشد.

شیمی‌های مختلف باتری دارای محدوده ولتاژ عملیاتی و شارژ متفاوتی هستند. ولتاژ شارژ کامل باتری لیتیومی، ولتاژ تخلیه، آستانه‌های حفاظت BMS و محدوده ولتاژ کنترلر خودرو باید قبل از جایگزینی بررسی شوند.

اگر ولتاژ نادرست باشد چه اتفاقی می‌افتد؟

استفاده از باتری با ولتاژ خیلی کم ممکن است منجر به موارد زیر شود:

• کاهش عملکرد خودرو
• توان کمتر موتور
• حفاظت از ولتاژ پایین کنترلر
• کاهش برد رانندگی قابل استفاده

استفاده از باتری با ولتاژ خیلی بالا ممکن است باعث موارد زیر شود:

• ولتاژ بالای کنترلر
• استرس الکتریکی بیش از حد
• مشکلات سازگاری موتور/کنترلر
• آسیب احتمالی به قطعات الکترونیکی

بنابراین،سازگاری ولتاژ باید همیشه قبل از جایگزینی باتری سربی-اسیدی با لیتیوم تأیید شودبه همراه داشته باشد.

2. ابعاد محفظه باتری را بررسی کنید

دومین عامل مهماندازه فیزیکی بسته باتریبه همراه داشته باشد.

یکی از مزایای اصلی باتری‌های لیتیومی، چگالی انرژی بالاتر آنهاست. با این حال، فضای نصب موجود همچنان تعیین می‌کند که بسته باتری چقدر بزرگ می‌تواند باشد.

قبل از سفارش باتری جایگزین، اندازه‌گیری کنید:

• طول محفظه باتری
• عرض محفظه باتری
• ارتفاع محفظه باتری
• موقعیت نصب
• موقعیت خروج کابل
• محل اتصال
• فضای اطراف باتری
• نقاط اتصال

همچنین مهم است که فضای کافی براینصب، حفاظت در برابر لرزش، مسیریابی کابل و مدیریت حرارتیبه همراه داشته باشد.

صرفاً انتخاب باتری با بالاترین ظرفیت که از نظر تئوری در محفظه جا می‌شود، همیشه بهترین راه‌حل نیست.

به عنوان مثال، بسته باتری که با تقریباً هیچ فضایی جا می‌شود، ممکن است نصب و جدا کردن آن دشوار باشد، در حالی که باید از فشرده‌سازی بیش از حد یا تنش مکانیکی اجتناب شود.

بسته‌های باتری لیتیومی سفارشی می‌توانند محدودیت‌های فضا را حل کنند

برای کاربردهای OEM، بسته باتری لیتیومی همیشه مجبور نیست از طراحی مستطیلی استاندارد پیروی کند.

سلول‌های باتری را می‌توان در پیکربندی‌های مختلف چید تا یک بسته سفارشی ایجاد شود که با فضای موجود خودرو مطابقت داشته باشد.

این به ویژه برای موارد زیر مفید است:

• اسکوترهای برقی
• گاری‌های گلف
• AGV ها و AMR ها
• وسایل نقلیه رباتیک
• وسایل نقلیه کاربردی برقی
• تجهیزات چمن‌زنی برقی
• وسایل نقلیه صنعتی

در CLF، ابعاد بسته باتری، پیکربندی سلول، اتصالات، BMS و رابط‌های ارتباطی را می‌توان بر اساس الزامات برنامه سفارشی کرد.

3. از شارژری استفاده کنید که برای باتری لیتیومی طراحی شده است

باتری لیتیومی باید با استفاده ازشارژر سازگار با شیمی باتری و ولتاژ بسته باتری خاصبه همراه داشته باشد.

باتری‌های سربی-اسیدی و لیتیومی دارای مشخصات شارژ متفاوتی هستند. بنابراین، شارژر اصلی سربی-اسیدی نباید به سادگی به دلیل اینکه ولتاژ خروجی آن مشابه به نظر می‌رسد، به طور خودکار مجدداً استفاده شود.

برای سیستم باتری لیتیومی، شارژر باید با موارد زیر مطابقت داشته باشد:

• شیمی باتری
• ولتاژ نامی باتری
• ولتاژ شارژ کامل
• جریان شارژ توصیه شده
• مشخصات BMS
• الزامات دمای شارژ

به عنوان مثال، یک بسته باتری LiFePO4 و یک بسته باتری سربی-اسیدی ممکن است حتی زمانی که هر دو سیستم به طور معمول به عنوان "48 ولت" نامیده می‌شوند، الزامات ولتاژ شارژ متفاوتی داشته باشند.

شارژر و BMS باید با هم کار کنند

یک سیستم باتری لیتیومی که به درستی طراحی شده است، معمولاً شامل هر دو مورد است:

باتری + BMS + شارژر سازگار

BMS حفاظت باتری را فراهم می‌کند، در حالی که شارژر فرآیند شارژ را بر اساس ولتاژ و پروفایل جریان مورد نیاز باتری کنترل می‌کند.

برای پروژه‌های OEM، توصیه می‌کنیمباتری، BMS، شارژر و کنترلر خودرو را به عنوان یک سیستم کاملارزیابی کنید، به جای اینکه باتری را به عنوان یک جزء جداگانه در نظر بگیرید.

4. شیمی باتری لیتیومی مناسب را انتخاب کنید

همه باتری‌های لیتیومی یکسان نیستند.

دو شیمی رایج لیتیوم-یون مورد استفاده در کاربردهای تحرک الکتریکی عبارتند از:

LiFePO4 – فسفات آهن لیتیوم

باتری‌های LiFePO4 به طور گسترده در مواردی که ایمنی، عمر چرخه و دوام مهم هستند، استفاده می‌شوند.

مزایای معمول شامل موارد زیر است:

• پایداری حرارتی خوب
• عمر چرخه طولانی
• شیمی پایدار
• ویژگی‌های ایمنی خوب
• مناسب برای کاربردهای شارژ/تخلیه مکرر

این امر LiFePO4 را به گزینه‌ای محبوب برای بسیاری از کاربردهای وسایل نقلیه الکتریکی و صنعتی تبدیل می‌کند.

NMC – نیکل منگنز کبالت

باتری‌های NMC به طور کلی چگالی انرژی بالاتری نسبت به LiFePO4 ارائه می‌دهند و زمانی کهوزن و فضای موجود محدودیت‌های اصلی طراحی هستندبه همراه داشته باشد.

بسته به کاربرد، NMC ممکن است برای موارد زیر در نظر گرفته شود:

• وسایل نقلیه الکتریکی فشرده
• تجهیزات قابل حمل
• رباتیک
• کاربردها با محدودیت‌های وزنی سختگیرانه

با این حال، شیمی باتری نباید صرفاً بر اساس چگالی انرژی انتخاب شود.

انتخاب صحیح به موارد زیر بستگی دارد:

چگالی انرژی + ایمنی + عمر چرخه + دمای عملیاتی + الزامات توان + فضای موجود + هزینه.

به همین دلیل، طراحی حرفه‌ای بسته باتری هنگام تبدیل یک وسیله نقلیه الکتریکی از سربی-اسیدی به لیتیومی مهم است.

5. اطمینان حاصل کنید که باتری لیتیومی دارای BMS مناسب است

یکسیستم مدیریت باتری (BMS)یکی از مهمترین اجزای بسته باتری لیتیومی است.

برخلاف سیستم باتری سربی-اسیدی سنتی، بسته‌های باتری لیتیومی به حفاظت و نظارت الکترونیکی مناسب نیاز دارند.

BMS می‌تواند پارامترهایی مانند موارد زیر را نظارت کند:

• ولتاژ سلول
• ولتاژ بسته
• جریان شارژ
• جریان تخلیه
• دمای سلول
• دمای باتری
• وضعیت شارژ (SOC)
• ولتاژ بالا
• ولتاژ پایین
• جریان بیش از حد
• شرایط اتصال کوتاه

بسته به طراحی باتری، BMS می‌تواند عملکردهای اضافی مانند موارد زیر را نیز ارائه دهد:

• متعادل‌سازی سلول
• ارتباط از طریق CAN
• ارتباط RS485
• ارتباط UART
• نظارت بلوتوث
• تشخیص خطا
• ثبت داده‌ها

به عنوان مثال، یک وسیله نقلیه الکتریکی OEM ممکن است نیاز داشته باشد که باتری از طریقCAN یا RS485با کنترلر خودرو ارتباط برقرار کند. در این صورت، BMS باید به طور مناسب انتخاب و پیکربندی شود.

بنابراین، انتخاب BMS باید بر اساسالزامات الکتریکی و ارتباطی واقعی خودروباشد، نه صرفاً انتخاب BMS بر اساس ظرفیت باتری.

باتری سربی-اسیدی در مقابل باتری لیتیومی: چه مواردی را باید در نظر گرفت؟

عملکرد واقعی به شیمی باتری، کیفیت سلول، طراحی بسته، شرایط عملیاتی و سیستم خودرو بستگی دارد.

آیا باتری لیتیومی می‌تواند برد یک وسیله نقلیه الکتریکی را دو برابر کند؟

جایگزینی باتری سربی-اسیدی با لیتیومبه طور خودکار برد خودرو را دو برابر نمی‌کندبه همراه داشته باشد.

برد رانندگی به عوامل زیادی از جمله موارد زیر بستگی دارد:

• ولتاژ باتری
• ظرفیت باتری
• انرژی قابل استفاده
• وزن خودرو
• راندمان موتور
• راندمان کنترلر
• سرعت رانندگی
• زمین
• بار
• فشار تایر
• دمای محیط
• شرایط رانندگی

به عنوان مثال، یک باتری 48 ولت 100 آمپر ساعت دارای تقریباً:

48 ولت × 100 آمپر ساعت = 4.8 کیلووات ساعت انرژی نامی

یک باتری لیتیومی که به درستی طراحی شده و دارای ظرفیت قابل استفاده بیشتری است، می‌تواند انرژی قابل دسترس بیشتری را فراهم کند و در عین حال وزن باتری را کاهش دهد.

بنابراین، به جای وعده دادن "2 برابر برد" ثابت، از نظر فنی دقیق‌تر است که بگوییمباتری لیتیومی می‌تواند انرژی قابل استفاده بسیار بیشتری را فراهم کند و برد رانندگی طولانی‌تری را امکان‌پذیر سازد، زمانی که سیستم خودرو به درستی حول آن طراحی شده است.

طراحی حرفه‌ای بسته باتری لیتیومی اهمیت دارد

جایگزینی باتری سربی-اسیدی با لیتیوم بیش از صرفاً تغییر شیمی باتری است.

یک پروژه جایگزینی کامل باید موارد زیر را در نظر بگیرد:

شیمی باتری وrarr; پیکربندی سلول وrarr; ولتاژ وrarr; ظرفیت وrarr; BMS وrarr; شارژر وrarr; کنترلر وrarr; اتصالات وrarr; ابعاد مکانیکی وrarr; ارتباطات وrarr; حفاظت وrarr; گواهینامه

برای تولیدکنندگان OEM، این الزامات می‌توانند از خودرویی به خودروی دیگر متفاوت باشند.

یک بسته باتری استاندارد ممکن است برای یک کاربرد کار کند اما برای کاربرد دیگر نه.

اینجاست که یکتأمین کننده بسته باتری لیتیومی سفارشی می‌تواند ارزش ارائه دهد.

راهکارهای باتری لیتیومی سفارشی CLF

CLF دربسته‌های باتری لیتیومی سفارشی و سلول‌های باتری برای کاربردهای OEMبه همراه داشته باشد.

ما می‌توانیم از راهکارهای باتری سفارشی بر اساس الزامات خودرو و تجهیزات شما پشتیبانی کنیم، از جمله:

• ولتاژ و ظرفیت سفارشی
• بسته‌های باتری LiFePO4 و NMC
• ابعاد باتری سفارشی
• BMS سفارشی
• ارتباط CAN / RS485 / UART
• نظارت بلوتوث
• متعادل‌سازی سلول
• اتصالات سفارشی
• راهکارهای شارژ
• توسعه نمونه اولیه
• طراحی بسته باتری OEM/ODM
• تست و اعتبارسنجی باتری

چه در حال جایگزینی باتری سربی-اسیدی در یک خودروی موجود باشید و چه در حال توسعه یک محصول تحرک الکتریکی جدید، تیم مهندسی ما می‌تواند به ارزیابیالزامات الکتریکی، مکانیکی و مدیریت باتریقبل از انتخاب پیکربندی نهایی باتری کمک کند.

نتیجه‌گیری

جایگزینی باتری سربی-اسیدی با باتری لیتیومی می‌تواند مزایای قابل توجهی از جملهوزن کمتر، چگالی انرژی بالاتر، عمر چرخه طولانی‌تر و انعطاف‌پذیری بیشتر در ظرفیت و طراحی باتریبه همراه داشته باشد.

با این حال، یک تبدیل ایمن و قابل اعتماد نیاز به بیش از صرفاً انتخاب یک باتری لیتیومی با همان رتبه آمپر ساعت دارد.

پنج عامل کلیدی عبارتند از:

1. سازگاری ولتاژ را تضمین کنید
2. ابعاد محفظه باتری را بررسی کنید
3. از شارژر باتری لیتیومی سازگار استفاده کنید
4. شیمی لیتیومی مناسب را انتخاب کنید
5. از BMS که به درستی طراحی شده است استفاده کنید

برای کاربردهای OEM، باتری باید به عنوان بخشی از سیستم الکتریکی کامل خودرو ارزیابی شود.

به دنبال یک بسته باتری لیتیومی سفارشی برای وسیله نقلیه الکتریکی خود هستید؟ با CLF با الزامات ولتاژ، ظرفیت، ابعاد، جریان تخلیه و ارتباطات خود تماس بگیرید. تیم مهندسی ما می‌تواند به توسعه یک راهکار باتری بر اساس برنامه شما کمک کند.