Ультра

Aug 21, 2023

Замена аккумуляторов оказывает решающее влияние на долговечность, производительность и стоимость электрифицированных коммерческих автомобилей. Ответ на этот вопрос могут дать специализированные аккумуляторные системы сверхвысокой энергии.

По сравнению с электромобилями, электрифицированные коммерческие автомобили (eCV) требуют от своих аккумуляторов совершенно иных приоритетов. Для автомобилей первостепенными факторами являются первоначальная стоимость покупки, энергия и удельная мощность, но для электромобилей общая стоимость владения имеет решающее значение и во многом зависит от количества замен аккумуляторов в течение срока службы автомобиля. Механическая прочность, долговечность, компактный размер и вес аккумулятора более важны для непрерывного и длительного использования при сохранении максимально возможной грузоподъемности автомобиля.

Компания BorgWarner разработала аккумуляторную систему сверхвысокой энергии (UHE) для энергоемких электрических трансмиссий, работающих при напряжении до 750 В. Срок службы батареи составляет до 4000 циклов и по сравнению с используемыми в настоящее время технологиями значительно увеличивает запас хода электромобиля. Ячейки могут быть оптимизированы по мощности, чтобы обеспечить возможность зарядки для городского трафика, или оптимизированы по плотности энергии для трафика на большие расстояния, который заряжается в ночное время.

Батарейные модули с цилиндрическими элементами (CYC) BorgWarner служат источником питания в аккумуляторном блоке UHE. Каждый модуль CYC содержит 600 литий-ионных элементов, обеспечивающих плотность энергии около 221 Втч/кг; девять модулей соединены последовательно, образуя аккумуляторную батарею емкостью 9 АКМ, обеспечивающую мощность 98 кВтч при напряжении до 750 В. Это компактное, энергоемкое решение весом всего 560 кг и размерами 1720x700x300 мм позволяет оснастить городские и междугородние автобусы аккумуляторной системой емкостью 400–1000 кВтч в зависимости от размера транспортного средства, что в два раза выше, чем у аккумуляторов нынешнего поколения.

Система управления батареями включает в себя блок управления батареями собственной разработки и схемы контроля элементов, а также соответствующее программное обеспечение. Он обеспечивает основные функции безопасности, включая защиту от перегрева, повышенного/пониженного напряжения и перегрузки по току, а также выполняет детальную диагностику всех исполнительных механизмов и датчиков, а также инновационные функции высокого уровня, такие как оценка состояния батареи.

Аккумуляторный блок UHE оснащен чрезвычайно эффективным жидкостным охлаждением на уровне модуля, обеспечивающим равномерное распределение температуры и работу в предпочтительном температурном диапазоне, гарантируя высокую доступность мощности и энергии и способствуя замедлению старения аккумуляторных элементов.

Максимальная защита от распространения пожара в результате перегрева достигается за счет сочетания устройств активной и пассивной безопасности как на уровне модуля CYC, так и на уровне аккумуляторной батареи.

Каждая ячейка в модуле CYC отделена от другой тщательно рассчитанным зазором и покрыта оптимизированным заливочным составом. Если бы тепловое событие произошло на уровне ячеек, распространение тепла между соседними ячейками было бы предотвращено, а горячие газы безопасно и контролируемо рассеивались. Срабатывание соседних ячеек внутри модуля или в соседнем модуле не происходит; они даже не меняют своего состояния заряда. В качестве дополнительной меры безопасности в случае внутреннего или внешнего короткого замыкания проволочные соединения, соединяющие ячейки с боковыми печатными платами, будут действовать как предохранители для групп ячеек. Модули CYC отделены друг от друга огнезащитными материалами для предотвращения межмодульного распространения огня.

На уровне аккумуляторной батареи имеются дополнительные элементы безопасности в аппаратном и программном обеспечении. Жесткая стальная конструкция модуля CYC дополнена дополнительными связями между модулями, а прочный корпус из нержавеющей стали защищает весь аккумуляторный блок от повреждений в случае аварии автомобиля. Элементы батареи окружены термоизоляционным материалом для защиты от опасностей окружающей среды, таких как возгорание топлива. Дополнительные уровни безопасности обеспечивают эффективная система охлаждения и алгоритмы прогнозирования, встроенные в программное обеспечение системы управления батареями.

Благодаря средствам быстрой зарядки аккумуляторный блок UHE можно заряжать со скоростью до 1С. Также совместима инфраструктура быстрой зарядки мощностью до 500 кВт. Все основные электронные компоненты, за исключением модулей CYC, размещены в съемной контакторной коробке, что позволяет заменять отсек электроники в полевых условиях без необходимости привлечения специалистов, обученных работе с высоким напряжением, или демонтажа аккумуляторной батареи с автомобиля.