Übersicht der Batteriemodule
Batteriemodule sind ein wichtiger Bestandteil von Elektrofahrzeugen. Ihre Funktion besteht darin, mehrere Batteriezellen miteinander zu verbinden und so ein Ganzes zu bilden, das genügend Energie für den Betrieb des Elektrofahrzeugs liefert.
Batteriemodule sind Batteriekomponenten, die aus mehreren Batteriezellen bestehen und ein wichtiger Bestandteil von Elektrofahrzeugen sind. Ihre Funktion besteht darin, mehrere Batteriezellen zu einem Ganzen zu verbinden, um genügend Energie für Elektrofahrzeuge oder Energiespeicher bereitzustellen. Batteriemodule sind nicht nur die Energiequelle von Elektrofahrzeugen, sondern auch einer ihrer wichtigsten Energiespeicher.
Die Entstehung von Batteriemodulen
Aus Sicht der Maschinenbauindustrie weisen Einzelzellenbatterien Probleme wie schlechte mechanische Eigenschaften und unpraktische externe Schnittstellen auf, insbesondere:
1. Der äußere physikalische Zustand, wie z. B. Größe und Aussehen, ist instabil und verändert sich im Laufe des Lebenszyklus erheblich;
2. Fehlende einfache und zuverlässige mechanische Installations- und Befestigungsschnittstelle;
3. Fehlende komfortable Ausgangsanschluss- und Statusüberwachungsschnittstelle;
4. Schwacher mechanischer Schutz und unzureichende Isolationseigenschaften.
Da Einzelzellenbatterien die oben genannten Probleme aufweisen, ist es notwendig, eine zusätzliche Ebene einzuführen, um diese zu beheben und die Batterie einfacher in das Gesamtfahrzeug zu integrieren. Das Modul, bestehend aus mehreren bis zehn oder zwanzig Batterien, zeichnet sich durch einen relativ stabilen externen Zustand, eine komfortable und zuverlässige mechanische Schnittstelle sowie verbesserte Isolation und mechanischen Schutz aus.
Das aktuelle Standardmodul löst verschiedene Probleme von Batterien und hat folgende Hauptvorteile:
1. Es ermöglicht eine einfache automatisierte Produktion und weist eine hohe Produktionseffizienz auf, wobei Produktqualität und Produktionskosten relativ leicht zu kontrollieren sind;
2. Es kann einen hohen Standardisierungsgrad erreichen, was dazu beiträgt, die Produktionslinienkosten deutlich zu senken und die Produktionseffizienz zu steigern; standardisierte Schnittstellen und Spezifikationen fördern den vollen Wettbewerb am Markt und die beidseitige Auswahl und erhalten eine bessere Bedienbarkeit der Kaskadennutzung aufrecht;
3. Ausgezeichnete Zuverlässigkeit, die einen guten mechanischen Schutz und Isolationsschutz für die Batterien während des gesamten Lebenszyklus gewährleistet;
4. Die vergleichsweise niedrigen Rohstoffkosten werden den Endkosten der Stromversorgungssysteme keinen allzu großen Druck entgegensetzen;
5. Der minimale Instandhaltungswert der Einheit ist relativ gering, was einen signifikanten Einfluss auf die Reduzierung der After-Sales-Kosten hat.
Zusammensetzung des Batteriemoduls
Der Aufbau eines Batteriemoduls umfasst üblicherweise Batteriezellen, ein Batteriemanagementsystem, ein Batteriegehäuse, Batterieanschlüsse und weitere Komponenten. Die Batteriezelle ist die grundlegendste Komponente des Batteriemoduls. Sie besteht aus mehreren Batteriezellen, in der Regel Lithium-Ionen-Akkus, die sich durch hohe Energiedichte, geringe Selbstentladung und lange Lebensdauer auszeichnen.
Das Batteriemanagementsystem dient der Sicherheit, Zuverlässigkeit und Langlebigkeit der Batterie. Zu seinen Hauptfunktionen gehören die Überwachung des Batteriezustands, die Temperaturregelung, der Schutz vor Überladung und Tiefentladung usw.
Das Batteriegehäuse bildet die äußere Hülle des Batteriemoduls und schützt dieses vor äußeren Einflüssen. Es besteht üblicherweise aus Metall oder Kunststoff und zeichnet sich durch Korrosionsbeständigkeit, Feuerbeständigkeit, Explosionsschutz und weitere Eigenschaften aus.
Der Batteriestecker ist ein Bauteil, das mehrere Batteriezellen zu einer Einheit verbindet. Er besteht üblicherweise aus Kupfer und zeichnet sich durch gute Leitfähigkeit, Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit aus.
Leistungsindikatoren des Batteriemoduls
Der Innenwiderstand beschreibt den Widerstand des Stroms, der während des Betriebs durch die Batterie fließt. Er wird von Faktoren wie Batteriematerial, Herstellungsverfahren und Batteriestruktur beeinflusst. Man unterscheidet zwischen ohmschem und polarisationsbedingtem Innenwiderstand. Der ohmsche Innenwiderstand setzt sich aus dem Kontaktwiderstand von Elektrodenmaterialien, Elektrolyten, Membranen und anderen Bauteilen zusammen; der polarisationsbedingte Innenwiderstand entsteht durch elektrochemische Polarisation und Konzentrationsdifferenzpolarisation.
Spezifische Energie – die Energie einer Batterie pro Volumeneinheit oder Masseneinheit.
Lade- und Entladeeffizienz – ein Maß dafür, in welchem Maße die von einer Batterie während des Ladevorgangs verbrauchte elektrische Energie in chemische Energie umgewandelt wird, die die Batterie speichern kann.
Spannung – die Potenzialdifferenz zwischen der positiven und der negativen Elektrode einer Batterie.
Leerlaufspannung: Die Spannung einer Batterie, wenn kein externer Stromkreis oder Verbraucher angeschlossen ist. Die Leerlaufspannung steht in einem bestimmten Zusammenhang mit der verbleibenden Kapazität der Batterie. Daher wird die Batteriespannung üblicherweise gemessen, um die Batteriekapazität abzuschätzen. Betriebsspannung: Die Potenzialdifferenz zwischen den positiven und negativen Elektroden einer Batterie im Betriebszustand, d. h. wenn Strom durch den Stromkreis fließt. Entladeschlussspannung: Die Spannung, die erreicht wird, nachdem die Batterie vollständig geladen und entladen wurde (wird die Entladung fortgesetzt, kommt es zu einer Tiefentladung, die die Lebensdauer und Leistung der Batterie beeinträchtigt). Ladeschlussspannung: Die Spannung, bei der während des Ladevorgangs von Konstantstrom- auf Konstantspannungsladung umgeschaltet wird.
Lade- und Entladerate – Entladen Sie die Batterie mit einem festen Strom für 1 Stunde, d. h. 1C. Wenn die Lithiumbatterie eine Nennkapazität von 2 Ah hat, dann entspricht 1C der Batterie 2 A und 3C entspricht 6 A.
Parallelschaltung – Die Kapazität von Batterien lässt sich durch Parallelschaltung erhöhen. Die Gesamtkapazität ergibt sich aus der Kapazität einer einzelnen Batterie multipliziert mit der Anzahl der parallelgeschalteten Batterien. Beispiel: Beim Changan 3P4S-Modul beträgt die Kapazität einer einzelnen Batterie 50 Ah, die Modulkapazität somit 50 × 3 = 150 Ah.
Reihenschaltung – Die Spannung von Batterien lässt sich durch Reihenschaltung erhöhen. Die Spannung berechnet sich wie folgt: Spannung = Spannung einer einzelnen Batterie × Anzahl der Reihenschaltungen. Beispiel: Beim Changan 3P4S-Modul beträgt die Spannung einer einzelnen Batterie 3,82 V, die Modulspannung somit 3,82 V × 4 = 15,28 V.
Als wichtige Komponente von Elektrofahrzeugen spielen Lithium-Leistungsbatteriemodule eine Schlüsselrolle bei der Speicherung und Abgabe elektrischer Energie, der Stromversorgung sowie dem Management und Schutz der Akkupacks. Sie unterscheiden sich zwar in Zusammensetzung, Funktion, Eigenschaften und Anwendung, haben aber alle einen wesentlichen Einfluss auf die Leistung und Zuverlässigkeit von Elektrofahrzeugen. Mit dem kontinuierlichen technologischen Fortschritt und der Erweiterung der Anwendungsbereiche werden sich Lithium-Leistungsbatteriemodule weiterentwickeln und einen immer größeren Beitrag zur Förderung und Verbreitung von Elektrofahrzeugen leisten.
Veröffentlichungsdatum: 26. Juli 2024
