Зачем заменять свинцово-кислотный аккумулятор литиевым?

Литиевые батареи все чаще используются в качестве замены традиционных свинцово-кислотных батарей в электромобилях, электрических скутерах, гольф-карах, транспортных средствах общего назначения и других низкоскоростных электромобилях.

По сравнению со свинцово-кислотными аккумуляторами литиевые аккумуляторы обеспечиваютболее высокая плотность энергии, меньший вес, более длительный срок службы и более гибкие конфигурации мощности. Это означает, что при правильном подборе транспортного средства и аккумуляторной системы литиевая батарея может обеспечить больше полезной энергии без значительного увеличения веса аккумуляторной батареи.

Например, замена тяжелой свинцово-кислотной аккумуляторной системы на правильно спроектированную литиевую аккумуляторную батарею может освободить ценное пространство и вес, позволяя производителям автомобилей оптимизировать емкость аккумуляторной батареи и потенциально увеличить запас хода.

Однако замена свинцово-кислотной батареи на литиевую недопустима.это не просто вопрос выбора батареи с одинаковым напряжением.

Аккумуляторная батарея должна быть совместима с электрической системой автомобиля, физическим пространством для установки, зарядным устройством и системой управления.

Вот пять важных факторов, которые следует учитывать.

1. Поддерживайте напряжение аккумулятора в соответствии с напряжением автомобиля.

Первым и наиболее важным соображением являетсянапряжение батареи.

Если электромобиль изначально был разработан для аккумуляторной системы напряжением 48 В, запасная литиевая батарея обычно должна быть рассчитана на то же номинальное напряжение и совместимый диапазон напряжений.

Например:

• Свинцово-кислотная система 36 В → совместимая литиевая аккумуляторная система 36 В
• Свинцово-кислотная система 48 В → совместимая литиевая аккумуляторная система 48 В
• Свинцово-кислотная система на 60 В → совместимая литиевая аккумуляторная система на 60 В
• Свинцово-кислотная система 72 В → совместимая литиевая аккумуляторная система 72 В

Однако важно понимать, чтоодного только номинального напряжения недостаточно..

Батареи разного химического состава имеют разные диапазоны рабочего и зарядного напряжения. Перед заменой следует проверить напряжение полной зарядки литиевой батареи, напряжение разряда, пороги защиты BMS и диапазон напряжения контроллера транспортного средства.

Что произойдет, если напряжение будет неправильным?

Использование аккумулятора со слишком низким напряжением может привести к:

• Снижение производительности автомобиля
• Меньшая мощность двигателя
• Защита контроллера от пониженного напряжения
• Уменьшенный полезный запас хода

Использование аккумулятора со слишком высоким напряжением может привести к:

• Перенапряжение контроллера
• Чрезмерное электрическое напряжение
• Проблемы совместимости двигателя/контроллера
• Возможное повреждение электронных компонентов.

Поэтому,совместимость по напряжению всегда следует проверять перед заменой свинцово-кислотной батареи на литиевую..

2. Проверьте размеры батарейного отсека.

Вторым важным фактором являетсяфизический размер аккумуляторной батареи.

Одним из основных преимуществ литиевых батарей является их более высокая плотность энергии. Однако доступное место для установки по-прежнему определяет размер аккумуляторной батареи.

Прежде чем заказывать запасную батарею, измерьте:

• Длина батарейного отсека
• Ширина батарейного отсека
• Высота батарейного отсека
• Монтажное положение
• Положение выхода кабеля
• Расположение разъема
• Свободное пространство вокруг аккумулятора
• Точки крепления

Также важно оставить достаточно места длямонтаж, защита от вибрации, прокладка кабеля и терморегуляция.

Простой выбор аккумулятора максимальной емкости, который теоретически может поместиться в отсек, не всегда является лучшим решением.

Например, аккумуляторную батарею, которая устанавливается практически с нулевым зазором, может быть сложно установить и снять, однако следует избегать чрезмерного сжатия или механического напряжения.

Изготовленные на заказ литиевые аккумуляторные батареи могут решить проблему ограниченного пространства

Для OEM-приложений литиевый аккумулятор не всегда должен иметь стандартную прямоугольную конструкцию.

Аккумуляторные элементы можно расположить в различных конфигурациях, чтобы создать индивидуальный комплект, соответствующий доступному пространству автомобиля.

Это особенно полезно для:

• Электрические скутеры
• Гольф-кары
• AGV и AMR
• Роботизированные транспортные средства
• Электромобили общего назначения
• Электрическое оборудование для газонов
• Промышленные транспортные средства

В CLF размеры аккумуляторных блоков, конфигурация элементов, разъемы, BMS и интерфейсы связи могут быть настроены в соответствии с требованиями приложения.

3. Используйте зарядное устройство, предназначенное для литиевой батареи.

Литиевую батарею следует заряжать с помощьюзарядное устройство, совместимое с конкретным химическим составом аккумулятора и напряжением аккумуляторной батареи.

Свинцово-кислотные и литиевые аккумуляторы имеют разные характеристики зарядки. Таким образом, оригинальное свинцово-кислотное зарядное устройство не следует автоматически использовать повторно только потому, что его выходное напряжение похоже.

Для системы литиевых батарей зарядное устройство должно соответствовать:

• Химия аккумуляторов
• Номинальное напряжение батареи
• Напряжение полной зарядки
• Рекомендуемый зарядный ток
• Технические характеристики BMS
• Требования к температуре зарядки

Например, аккумуляторная батарея LiFePO4 и свинцово-кислотная аккумуляторная батарея могут иметь разные требования к зарядному напряжению, даже если обе системы обычно обозначаются как «48 В».

Зарядное устройство и BMS должны работать вместе.

Правильно спроектированная система литиевых батарей обычно включает в себя оба:

Аккумулятор + BMS + совместимое зарядное устройство

BMS обеспечивает защиту аккумулятора, а зарядное устройство контролирует процесс зарядки в соответствии с требуемым профилем напряжения и тока аккумулятора.

Для OEM-проектов мы рекомендуем оценитьаккумулятор, BMS, зарядное устройство и контроллер автомобиля как одна целостная система, а не рассматривать батарею как изолированный компонент.

4. Выберите правильный химический состав литиевой батареи.

Не все литиевые батареи одинаковы.

Двумя наиболее часто используемыми литий-ионными химическими соединениями для электромобилей являются:

LiFePO4 – литий-железофосфат

Батареи LiFePO4 широко используются там, где важны безопасность, срок службы и долговечность.

Типичные преимущества включают в себя:

• Хорошая термическая стабильность
• Длительный цикл жизни
• Стабильная химия
• Хорошие характеристики безопасности
• Подходит для частой зарядки/разрядки.

Это делает LiFePO4 популярным вариантом для многих электромобилей и промышленного применения.

NMC – Никель Марганец Кобальт

Батареи NMC обычно имеют более высокую плотность энергии, чем LiFePO4, и могут быть полезны, когдавес и доступное пространство являются основными ограничениями конструкции.

В зависимости от применения NMC может рассматриваться для:

• Компактные электромобили
• Портативное оборудование
• Робототехника
• Приложения со строгими ограничениями по весу

Однако химический состав батареи не следует выбирать только на основе плотности энергии.

Правильный выбор зависит от:

Плотность энергии + безопасность + срок службы + рабочая температура + требования к мощности + доступное пространство + стоимость.

По этой причине профессиональная конструкция аккумуляторной батареи важна при переводе электромобиля со свинцово-кислотного на литиевый.

5. Убедитесь, что литиевая батарея имеет надлежащую систему BMS.

АСистема управления батареями (BMS)является одним из наиболее важных компонентов литиевого аккумуляторного блока.

В отличие от традиционной системы свинцово-кислотных аккумуляторов, литиевые аккумуляторы требуют соответствующей электронной защиты и контроля.

BMS может отслеживать такие параметры, как:

• Напряжение ячейки
• Напряжение аккумулятора
• Зарядный ток
• Разрядный ток
• Температура ячейки
• Температура батареи
• Состояние заряда (SOC)
• Перенапряжение
• Пониженное напряжение
• Перегрузка по току
• Условия короткого замыкания

В зависимости от конструкции батареи BMS также может выполнять дополнительные функции, такие как:

• Балансировка ячеек
• Связь через CAN
• Связь RS485
• UART-связь
• Bluetooth-мониторинг
• Обнаружение неисправностей
• Регистрация данных

Например, электромобилю OEM может потребоваться, чтобы аккумулятор обменивался данными с контроллером автомобиля черезМОЖЕТ или RS485. В этом случае BMS необходимо выбрать и настроить соответствующим образом.

Поэтому выбор BMS должен основываться нафактические требования к электрооборудованию и связи автомобиля, а не просто выбирать BMS в зависимости от емкости аккумулятора.

Свинцово-кислотная батарея против литиевой: что следует учитывать?

Фактическая производительность зависит от химического состава аккумулятора, качества элементов, конструкции аккумулятора, условий эксплуатации и системы автомобиля.

Может ли литиевая батарея удвоить запас хода электромобиля?

Замена свинцово-кислотного аккумулятора на литиевыйне удваивает автоматически запас хода автомобиля.

Запас хода зависит от многих факторов, в том числе:

• Напряжение аккумулятора
• Емкость аккумулятора
• Полезная энергия
• Вес автомобиля
• КПД двигателя
• Эффективность контроллера
• Скорость движения
• Местность
• Полезная нагрузка
• Давление в шинах
• Температура окружающей среды
• Условия вождения

Например, аккумулятор 48 В 100 Ач имеет примерно:

48 В × 100 Ач = номинальная энергия 4,8 кВтч

Правильно спроектированная литиевая батарея с большей полезной емкостью может обеспечить больше доступной энергии, потенциально уменьшая вес батареи.

Поэтому вместо того, чтобы обещать фиксированную «дальность 2×», технически точнее сказать, чтолитиевая батарея может обеспечить значительно большую полезную энергию и увеличить запас хода, если система автомобиля правильно спроектирована для нее.

Дизайн профессионального литиевого аккумулятора имеет значение

Замена свинцово-кислотной батареи на литиевую — это больше, чем просто изменение химического состава батареи.

Полный проект замены должен учитывать:

Химический состав батареи → Конфигурация элемента → Напряжение → Емкость → BMS → Зарядное устройство → Контроллер → Разъемы → Механические размеры → Связь → Защита → Сертификация

Для OEM-производителей эти требования могут различаться в зависимости от автомобиля.

Стандартный аккумуляторный блок может подойти для одного применения, но не для другого.

Вот гдепоставщик индивидуальных литиевых аккумуляторовможет обеспечить ценность.

Индивидуальные решения CLF для литиевых батарей

CLF специализируется наиндивидуальные литиевые аккумуляторы и аккумуляторные элементы для OEM-приложений.

Мы можем предложить индивидуальные аккумуляторные решения в соответствии с требованиями вашего автомобиля и оборудования, в том числе:

• Пользовательское напряжение и емкость
• Аккумуляторы LiFePO4 и NMC
• Нестандартные размеры батареи
• Пользовательские BMS
• Связь CAN/RS485/UART
• Bluetooth-мониторинг
• Балансировка ячеек
• Пользовательские соединители
• Зарядные решения
• Разработка прототипа
• Конструкция аккумуляторной батареи OEM/ODM
• Тестирование и проверка батареи

Независимо от того, заменяете ли вы свинцово-кислотную батарею в существующем автомобиле или разрабатываете новый продукт для электромобилей, наша команда инженеров может помочь оценитьэлектрические, механические требования и требования к управлению батареямиперед выбором окончательной конфигурации батареи.

Заключение

Замена свинцово-кислотной батареи на литиевую может принести значительные преимущества, в том числеменьший вес, более высокая плотность энергии, более длительный срок службы и большая гибкость в выборе емкости и конструкции батареи.

Однако для безопасного и надежного преобразования требуется нечто большее, чем просто выбор литиевой батареи с таким же номиналом Ач.

Пять ключевых факторов таковы:

1. Обеспечьте совместимость напряжения
2. Проверьте размеры батарейного отсека
3. Используйте совместимое зарядное устройство для литиевых батарей.
4. Выберите подходящий химический состав лития
5. Используйте правильно спроектированную BMS

Для OEM-приложений аккумулятор следует оценивать как часть всей электрической системы автомобиля.

Ищете индивидуальный литиевый аккумулятор для своего электромобиля? Свяжитесь с CLF и сообщите о своем напряжении, мощности, размерах, токе разряда и требованиях к связи. Наша команда инженеров может помочь разработать аккумуляторное решение с учетом вашего применения.