Cálculo de la utilización del volumen de la batería
Longitud, anchura y altura de la batería
Dado que se trata de calcular el volumen del pack de baterías, primero tenemos que definir la longitud, la anchura y la altura del cuboide estándar para evitar disputas.
Definimos el lado más largo de un cuboide como la longitud, el segundo lado más largo en el mismo plano horizontal como la anchura, y el lado más corto como la altura, como se muestra en la siguiente figura en el sistema de coordenadas:
Cambios de batería en diferentes longitudes axiales
Con la definición anterior, podemos comparar el cambio de volumen de una batería rectangular estándar de paralelepípedo cuando cambia su longitud axial:
| Axial | Longitud de elevación (mm) | Espacio de elevación V |
|---|---|---|
| X | △ | VX=△X*Y*Z |
| Y | △ | VY=X*△Y*Z |
| Z | △ | VZ=X*Y*△Z |
| Axial | Longitud de elevación (mm) | Espacio de elevación V |
|---|---|---|
| X | △ | 1*1200*150=0.18 |
| Y | △ | 1600*1*150=0.24 |
| Z | △ | 1600*1200*1=1.92 |
Por ello, la estructura de disposición de las celdas de las baterías se ha convertido en un tema de investigación. Por ejemplo, algunas de las las 10 empresas de baterías más importantes del mundo adoptar una disposición de batería "plana", que es un caso típico para mejorar la tasa de utilización del eje Z.
Las nuevas tecnologías mejoran el aprovechamiento del espacio
Para mejorar aún más la tasa de utilización del volumen, también se ha estudiado la vía técnica de eliminar la carcasa de la batería e integrar directamente el núcleo de bobinado en el módulo ("batería grande").
Uno de los 10 principales fabricantes de baterías de ión litio en China, la tecnología JTM de Gotion High-Tech parte de esta dirección y mejora de nuevo la tasa de utilización del volumen.
Además de aprovechar al máximo el espacio desde el punto de vista estructural, algunas empresas utilizan actualmente nuevas tecnologías para mejorar el aprovechamiento del espacio. Al embalar la batería de alimentación, además de la célula de la batería y la carcasa.
Las piezas eléctricas, como los mazos de cables, también desempeñan un papel importante y requieren mucho espacio. Si se puede reducir el mazo de cables, también es un medio eficaz para mejorar la utilización del espacio. La actual tecnología BMS inalámbrica puede reducir el uso de mazos de cables en las baterías.
Utilización del volumen de las celdas de la batería
Para calcular el índice de utilización del volumen de la batería eléctrica, lo dividimos en dos partes: el índice de utilización del volumen de la célula de la batería y el índice de utilización del volumen del paquete de baterías.
Mejorar la tasa de utilización del volumen de la célula de la batería es también una forma de aumentar la tasa de utilización del volumen del paquete de baterías.
Utilización del volumen de la celda: Para las celdas cilíndricas, al calcular su utilización de volumen, utilizamos el siguiente método para los valores límite.
Células cilíndricas:
El eje Z, la dirección R y la utilización del volumen pueden calcularse respectivamente mediante los valores de la figura anterior. Las fórmulas de cálculo se organizan en la siguiente tabla:
| Utilización Axial | Fórmula de cálculo |
|---|---|
| Eje Z | H₂/H₁*100% |
| Dirección R | [(r₁+ r₂)²-r₁²]/(r₁+ r₂+r₃)²*100% |
| volumen | [(r₁+ r₂)²-r₁²*H₂]/(r₁+ r₂+r₃)²*H₁]*100% |
Según la fórmula de la tabla anterior, podemos obtener los coeficientes de utilización de los distintos ejes respectivamente:| Utilización Axial | Resultados de los cálculos |
|---|---|
| Eje Z | 95.00% |
| Dirección R | 93.37% |
| volumen | 88.70% |
Utilización del volumen de la batería
Una vez calculada la utilización del volumen de las células, se obtiene la utilización del volumen del pack de baterías. Al calcular la utilización del volumen del pack de baterías, el límite calculado del pack utilizado también tiene una gran influencia en el resultado.
En primer lugar, es necesario especificar las normas de funcionamiento. El método de cálculo del índice de utilización del espacio de la batería aplicando la tecnología CTC consiste en que el espacio necesario para las piezas eléctricas, los puntos de elevación, etc. se ha integrado en el chasis.
Por lo tanto, estos datos no se utilizan en el cálculo, sólo se utiliza el espacio real ocupado por la célula de la batería en el chasis.
El índice de utilización del espacio del pack de baterías en el método anterior = (volumen de celdas * número de celdas) / espacio ocupado por las celdas en el chasis.
Según los distintos métodos de diseño, el número de pilas también es diferente. Para maximizar la utilización en un espacio fijo, hay que maximizar el número de celdas.
Pero, al mismo tiempo, también aumentará el espacio necesario para la disipación del calor, el mazo de cables y el aislamiento térmico, y es necesario equilibrar unos y otros para obtener el valor óptimo.
El pack de baterías que utiliza la tecnología CTP forma parte del pack de baterías, ya que los componentes eléctricos y los puntos de elevación se encuentran en la carcasa del pack de baterías. Por tanto, al calcular el índice global de utilización del espacio, se recomienda añadir esta parte del volumen al cálculo.
Resumen
En resumen, el cálculo preciso de la utilización del volumen de las baterías de tracción es fundamental para diseñar y optimizar los sistemas de baterías para obtener la máxima eficiencia y rendimiento. Si comprendemos los conceptos y cálculos que intervienen en la utilización del volumen de las baterías de tracción, podremos optimizar continuamente soluciones para baterías para satisfacer las necesidades de alto rendimiento y gran eficacia de los usuarios.
