أنظمة تخزين الطاقة في وسائل النقل المكهربة

يعد EcoPower Cube الحل الواعد لتمكين نظام نقل أكثر استدامة وصديقًا للبيئة. تقليديًا، كان تخزين الطاقة الكهربائية لتطبيقات المركبات يقتصر على بدء تشغيل الأنظمة الفرعية لإشعال الإضاءة (SLI). ومع ذلك، أدت الزيادة في كهربة المركبات إلى ارتفاع متطلبات الطاقة والطاقة وركوب الدراجات لأنظمة تخزين الطاقة في المركبات.

تلعب حزمة البطارية دورًا حاسمًا في المحركات الكهربائية. يتم تخزين كمية كبيرة من الطاقة في مجموعة البطارية ومن المحتمل أن تكون ضارة إذا تم إطلاقها بسرعة. تابع القراءة لمعرفة المزيد عن أنظمة تخزين الطاقة المستخدمة في وسائل النقل المكهربة.

نظرة عامة

تستخدم حزم البطاريات نظام إدارة الطاقة الذي يتيح الحماية والتحكم والتقدير [1]. في مجموعة البطاريات، يجب حماية الخلايا من التشغيل في درجات حرارة منخفضة جدًا أو مرتفعة جدًا، مما قد يتسبب في التقادم السريع والتدهور والضرر. وبالمثل، يمكن أن يؤدي التيار الزائد إلى حدوث ضرر، واستنزاف الشحنة، والشحن الزائد (الإجهاد الناتج عن الجهد العالي). يمكن التقليل من المخاطر المتكبدة بسبب انخفاض الجهد وزيادة الجهد عن طريق الحفاظ على حالة الشحن (SOC) لكل خلية متوازنة بشكل جيد. ويفضل أن يتم اختيار بطاريات متطابقة لتشكيل حزمة بطارية، ويمكن تكوينها على التوالي، أو بالتوازي، أو خليط من كلا التكوينين لتوفير الجهد المطلوب، أو السعة، أو كثافة الطاقة.

يساعد التوازن في زيادة السعة الفعالة لمكدس البطارية. موازنة الخلايا هي عملية موازنة الفولتية وحالة الشحن بين الخلايا عندما تكون في حالة شحن كامل. تتمثل إحدى وسائل موازنة الخلايا في استخدام أجهزة تبديد تعمل على تحويل SOC الزائد إلى حرارة. تعتمد الطبولوجيا غير التبددية على محولات DC-DC، وهي تسهل حركة الشحن من الخلايا ذات SOC العالي إلى الخلايا ذات SOC المنخفض، وبالتالي تقليل فقد الطاقة بشكل كبير [1]. بشكل عام، لا يمكن قياس SOC للخلية بشكل مباشر، لذلك يقوم نظام إدارة البطارية بتشغيل تيارات الموازنة بناءً على تقدير SOC أو يتم تقديره تجريبيًا.

تشكل أنظمة تخزين الطاقة أو البطاريات جزءًا مهمًا من كهربة وسائل النقل. تتضمن دراسة أنظمة التخزين هذه فهم الكيمياء الكهربائية للبطارية، وخصائص خلايا البطارية، والمعلمات المهمة بما في ذلك عمر الدورة، والتكلفة، والطاقة، وديناميكيات الطاقة، وخصائص الشحن أو التفريغ، ونمذجة الدوائر الكهربائية، وموازنة الخلايا، ونظام إدارة البطارية، و نمذجة ومحاكاة أنظمة البطاريات [2]. بعض تقنيات تخزين الطاقة شائعة الاستخدام هي خلايا حمض الرصاص المغمورة (FLA)، وبطاريات الرصاص الحمضية المنظمة بالصمام (VRLA)، وبطاريات هيدريد معدن النيكل (NiMH). يظهر الشكل 1 [1] مقارنة رسومية لتقنيات تخزين الطاقة المختلفة في شكل رسم تخطيطي ثلاثي الأبعاد معزز بالتكلفة.

الشكل 1. مخطط راجون ثلاثي الأبعاد لزيادة التكلفة يقارن العديد من تقنيات تخزين الطاقة [1]

أنظمة تخزين الطاقة في وسائل النقل المكهربة

وقد أدت الزيادة في كهربة المركبات إلى تمكين التنقل الكهربائي الفعال مع الحفاظ على استجابة أسرع. تشمل وسائل الراحة الثانوية الأخرى التي تأتي مع هذا التغيير الشحن المنزلي، والطاقة الاحتياطية من السيارة إلى المنزل (V2H)، ودعم البنية التحتية القادمة من السيارة إلى الشبكة (V2G)، والشحن اللاسلكي [1]. يعتمد اختيار تكنولوجيا تخزين الطاقة على عوامل مختلفة مثل منصة السيارة ودرجة كهربتها. كما أنه يؤثر على تصميم نظام إدارة الطاقة (EMS) وكيفية دمجه في السيارة. تم تكليف EMS أو BMS بربط خلايا متعددة وتقدير حالة النظام وتشخيص حالات الخطأ والإبلاغ عن توفر الطاقة والطاقة والتواصل مع أنظمة المركبات الأخرى مثل أجهزة الشحن الموجودة على متن السيارة أو خارجها وأنظمة المعلومات والترفيه وأنظمة التحكم في الجر [ 1).

كانت هناك العديد من تقنيات تخزين الطاقة المستخدمة لتطبيقات محددة ولها إيجابيات وسلبيات من حيث الاستخدام. تعد تقنية FLA ناضجة وقابلة لإعادة التدوير بشكل كبير ولكنها تعاني من عوامل مثل عمر الدورة المحدود وعمق التفريغ. هناك بطاريات FLA (EFLA) محسنة تتمتع بدورة حياة مضاعفة لتلك الخاصة بـ FLA، مما يجعلها مثالية لمعظم المنصات الهجينة الأساسية لبدء التشغيل [1]. تدعم بطاريات VRLA (المعروفة أيضًا باسم حمض الرصاص المختوم أو SLA) التطبيقات التي تتطلب زيادة في الطاقة وعمر الدورة. وهذا يتيح لهم التعامل مع كميات صغيرة من طاقة الجر والكبح المتجددة. ومع ذلك، فإن تقنية VRLA أقل نضجًا وأكثر تكلفة مقارنة بتقنية EFLA.

تعتبر تقنية بطاريات NiMH ناضجة نسبيًا وأثبتت طول عمرها. لقد تم استخدامه في المركبات الكهربائية الهجينة منذ عدة سنوات. عادةً ما تكون قدرات الطاقة أو الطاقة مضاعفة أو ثلاثية مقارنة بحمض الرصاص. ومع ذلك، فإن لديها عيبًا كبيرًا يتمثل في التفريغ الذاتي العالي الذي يحدها من التطبيقات الموجهة نحو الطاقة مثل السيارات الهجينة الخفيفة والكاملة. بطاريات ZEBRA متاحة تجاريًا وتعتمد على الكيمياء الكهربائية لكلوريد نيكل الصوديوم (Na-Ni-Cl). هذه التكنولوجيا ناضجة ولها كثافة طاقة أكبر، ودورة حياة أفضل، وتكلفة أقل، وغير حساسة لدرجة الحرارة المحيطة، مما يجعلها مناسبة للمناخات القاسية. تستمر الخلايا المعتمدة على الليثيوم أيون في السيطرة على سوق الأجهزة الإلكترونية المحمولة الاستهلاكية، وهي مفضلة للسيارات الكهربائية الهجينة القابلة للشحن (PHEV) والمركبات الكهربائية (EVs).

EcoPower Cube L215A: حل متطور لوسائل النقل الكهربائية

لتلبية المتطلبات المتزايدة لوسائل النقل المكهربة، تقدم YT Electric EcoPower Cube L215A، وهو نظام تخزين طاقة متطور مصمم لتوفير الأداء العالي والسلامة والموثوقية. يتميز EcoPower Cube L215A بما يلي:

• قدرة وكفاءة عالية: مع قدرة طاقة مقدرة تبلغ 215 كيلووات في الساعة وإخراج طاقة يبلغ 100 كيلووات، يعد النظام مناسبًا تمامًا لتطبيقات الخدمة الشاقة في السيارات الكهربائية، مما يضمن توصيل طاقة طويل المدى ومستدام.
• التبريد السائل المتقدم: يستخدم النظام تقنية التبريد السائل، مما يضمن إدارة مثالية لدرجة الحرارة وإطالة عمر البطارية.
• وقت الاستجابة السريع: توفر إمكانية تبديل الوضع السريع للنظام، مع وقت تحويل كامل للطاقة من الشحن إلى التفريغ أقل من 10 مللي ثانية، الاستجابة السريعة اللازمة لاحتياجات النقل الحديثة.
• تصميم قوي: تم تصميم EcoPower Cube L215A لتحمل الظروف البيئية القاسية، مما يجعله مثاليًا للاستخدام في مجموعة واسعة من سيناريوهات النقل، بدءًا من الأساطيل التجارية وحتى أنظمة النقل العام.

يعد EcoPower Cube L215A حلاً متعدد الاستخدامات وموثوقًا لدمج تخزين الطاقة في وسائل النقل الكهربائية، مما يوفر الأداء والسلامة اللازمين لدعم مستقبل التنقل.