Tại sao nên thay pin axit chì bằng pin lithium?

Pin lithium ngày càng được sử dụng để thay thế cho pin axit chì truyền thống trong xe điện, xe máy điện, xe golf, xe tiện ích và các ứng dụng di chuyển bằng điện tốc độ thấp khác.

So với pin axit chì, bộ pin lithium có thể cung cấpmật độ năng lượng cao hơn, trọng lượng thấp hơn, vòng đời dài hơn và cấu hình công suất linh hoạt hơn. Điều này có nghĩa là khi xe và hệ thống pin được kết hợp phù hợp, pin lithium có thể cung cấp nhiều năng lượng hữu ích hơn mà không làm tăng đáng kể trọng lượng của bộ pin.

Ví dụ, việc thay thế hệ thống ắc quy axit chì nặng bằng bộ ắc quy lithium được thiết kế phù hợp có thể giải phóng không gian và trọng lượng quý giá, cho phép các nhà sản xuất ô tô tối ưu hóa dung lượng ắc quy và có khả năng tăng phạm vi lái xe.

Tuy nhiên, việc thay thế pin axit chì bằng pin lithium làkhông chỉ đơn giản là vấn đề chọn pin có cùng điện áp.

Bộ ắc quy phải tương thích với hệ thống điện, không gian lắp đặt vật lý, bộ sạc và hệ thống điều khiển của xe.

Dưới đây là năm yếu tố quan trọng cần xem xét.

1. Giữ điện áp ắc quy tương thích với xe

Việc xem xét đầu tiên và quan trọng nhất làđiện áp pin.

Nếu xe điện ban đầu được thiết kế cho hệ thống pin 48V thì pin lithium thay thế thường phải được thiết kế có cùng điện áp danh định và dải điện áp tương thích.

Ví dụ:

• Hệ thống axit chì 36V → hệ thống pin lithium 36V tương thích
• Hệ thống axit chì 48V → hệ thống pin lithium 48V tương thích
• Hệ thống axit chì 60V → hệ thống pin lithium 60V tương thích
• Hệ thống axit chì 72V → hệ thống pin lithium 72V tương thích

Tuy nhiên, điều quan trọng là phải hiểu rằngchỉ điện áp danh định là không đủ.

Các chất hóa học pin khác nhau có dải điện áp hoạt động và sạc khác nhau. Tất cả đều phải kiểm tra điện áp sạc đầy, điện áp xả, ngưỡng bảo vệ BMS và dải điện áp của bộ điều khiển xe trước khi thay thế pin lithium.

Điều gì xảy ra nếu điện áp không chính xác?

Sử dụng pin có điện áp quá thấp có thể dẫn đến:

• Giảm hiệu suất xe
• Công suất động cơ thấp hơn
• Bộ điều khiển bảo vệ điện áp thấp
• Giảm phạm vi lái xe có thể sử dụng

Sử dụng pin có điện áp quá cao có thể gây ra:

• Bộ điều khiển quá áp
• Căng thẳng điện quá mức
• Sự cố tương thích với động cơ/bộ điều khiển
• Khả năng hư hỏng linh kiện điện tử

Vì thế,Khả năng tương thích điện áp phải luôn được xác nhận trước khi thay thế pin axit chì bằng lithium.

2. Kiểm tra kích thước ngăn chứa pin

Yếu tố quan trọng thứ hai làkích thước vật lý của bộ pin.

Một trong những ưu điểm chính của pin lithium là mật độ năng lượng cao hơn. Tuy nhiên, không gian lắp đặt sẵn có vẫn quyết định dung lượng của bộ pin.

Trước khi đặt mua pin thay thế, hãy đo:

• Chiều dài ngăn chứa pin
• Chiều rộng ngăn chứa pin
• Chiều cao ngăn chứa pin
• vị trí lắp đặt
• Vị trí thoát cáp
• Vị trí kết nối
• Khoảng trống xung quanh pin
• Sửa điểm

Điều quan trọng nữa là phải chừa đủ không gian cholắp đặt, chống rung, định tuyến cáp và quản lý nhiệt.

Đơn giản chỉ cần chọn loại pin có dung lượng cao nhất mà về mặt lý thuyết có thể vừa với ngăn không phải lúc nào cũng là giải pháp tốt nhất.

Ví dụ: một bộ pin vừa khít với độ hở gần như bằng 0 có thể khó lắp và tháo, đồng thời nên tránh nén quá mức hoặc ứng suất cơ học.

Bộ pin lithium tùy chỉnh có thể giải quyết các hạn chế về không gian

Đối với các ứng dụng OEM, bộ pin lithium không phải lúc nào cũng phải tuân theo thiết kế hình chữ nhật tiêu chuẩn.

Các tế bào pin có thể được sắp xếp theo các cấu hình khác nhau để tạo ra một gói tùy chỉnh phù hợp với không gian sẵn có của xe.

Điều này đặc biệt hữu ích cho:

• Xe máy điện
• Xe golf
• AGV và AMR
• Xe robot
• Xe điện tiện ích
• Thiết bị cắt cỏ điện
• Xe công nghiệp

Tại CLF, kích thước bộ pin, cấu hình tế bào, đầu nối, BMS và giao diện truyền thông có thể được tùy chỉnh theo yêu cầu của ứng dụng.

3. Sử dụng bộ sạc được thiết kế cho pin lithium

Nên sạc pin lithium bằng cách sử dụngbộ sạc tương thích với đặc tính hóa học của pin và điện áp của bộ pin.

Pin axit chì và pin lithium có đặc tính sạc khác nhau. Do đó, bộ sạc axit chì ban đầu không nên tự động được tái sử dụng chỉ vì điện áp đầu ra của nó có vẻ tương tự.

Đối với hệ thống pin lithium, bộ sạc phải phù hợp với:

• Hóa học pin
• Điện áp pin danh nghĩa
• Điện áp sạc đầy
• Dòng sạc khuyến nghị
• Thông số kỹ thuật BMS
• Yêu cầu về nhiệt độ sạc

Ví dụ: bộ pin LiFePO4 và bộ pin axit chì có thể có các yêu cầu điện áp sạc khác nhau ngay cả khi cả hai hệ thống thường được gọi là "48V".

Bộ sạc và BMS phải hoạt động cùng nhau

Một hệ thống pin lithium được thiết kế phù hợp thường bao gồm cả:

Pin + BMS + bộ sạc tương thích

BMS cung cấp khả năng bảo vệ pin, trong khi bộ sạc điều khiển quá trình sạc theo điện áp và cấu hình dòng điện yêu cầu của pin.

Đối với các dự án OEM, chúng tôi khuyên bạn nên đánh giápin, BMS, bộ sạc và bộ điều khiển xe như một hệ thống hoàn chỉnh, thay vì coi pin như một bộ phận biệt lập.

4. Chọn đúng loại hóa chất pin lithium

Không phải tất cả pin lithium đều giống nhau.

Hai loại hóa chất lithium-ion thường được sử dụng cho các ứng dụng di chuyển bằng điện là:

LiFePO4 – Liti sắt photphat

Pin LiFePO4 được sử dụng rộng rãi ở những nơi quan trọng là an toàn, tuổi thọ và độ bền.

Ưu điểm điển hình bao gồm:

• Ổn định nhiệt tốt
• Vòng đời dài
• Hóa học ổn định
• Đặc tính an toàn tốt
• Thích hợp cho các ứng dụng sạc/xả thường xuyên

Điều này làm cho LiFePO4 trở thành một lựa chọn phổ biến cho nhiều ứng dụng công nghiệp và xe điện.

NMC – Niken Mangan Coban

Pin NMC thường cung cấp mật độ năng lượng cao hơn LiFePO4 và có thể hữu ích khitrọng lượng và không gian sẵn có là những hạn chế lớn về thiết kế.

Tùy thuộc vào ứng dụng, NMC có thể được xem xét cho:

• Xe điện nhỏ gọn
• Thiết bị cầm tay
• Người máy
• Các ứng dụng có giới hạn trọng lượng nghiêm ngặt

Tuy nhiên, hóa học của pin không nên được lựa chọn chỉ dựa trên mật độ năng lượng.

Sự lựa chọn đúng phụ thuộc vào:

Mật độ năng lượng + độ an toàn + vòng đời + nhiệt độ vận hành + yêu cầu về năng lượng + không gian sẵn có + chi phí.

Vì lý do này, thiết kế bộ pin chuyên nghiệp rất quan trọng khi chuyển đổi xe điện từ axit chì sang lithium.

5. Đảm bảo pin Lithium có BMS phù hợp

MỘTHệ thống quản lý pin (BMS)là một trong những thành phần quan trọng nhất của bộ pin lithium.

Không giống như hệ thống pin axit chì truyền thống, bộ pin lithium yêu cầu giám sát và bảo vệ điện tử thích hợp.

BMS có thể giám sát các thông số như:

• Điện áp di động
• gói điện áp
• Dòng sạc
• Dòng xả
• Nhiệt độ tế bào
• Nhiệt độ pin
• Trạng thái phí (SOC)
• Quá điện áp
• Điện áp thấp
• Quá dòng
• Điều kiện ngắn mạch

Tùy thuộc vào thiết kế pin, BMS cũng có thể cung cấp các chức năng bổ sung như:

• Cân bằng tế bào
• Giao tiếp qua CAN
• Giao tiếp RS485
• giao tiếp UART
• Giám sát Bluetooth
• Phát hiện lỗi
• Ghi dữ liệu

Ví dụ: một chiếc xe điện OEM có thể yêu cầu pin giao tiếp với bộ điều khiển xe thông quaCÓ THỂ hoặc RS485. Trong trường hợp này, BMS cần được chọn và cấu hình phù hợp.

Vì vậy, việc lựa chọn BMS phải dựa trênyêu cầu thực tế về điện và liên lạc của xe, thay vì chỉ đơn giản chọn BMS theo dung lượng pin.

Axit chì so với pin lithium: Bạn nên cân nhắc điều gì?

Hiệu suất thực tế phụ thuộc vào thành phần hóa học của pin, chất lượng pin, thiết kế bao bì, điều kiện vận hành và hệ thống xe.

Pin Lithium có thể tăng gấp đôi phạm vi hoạt động của xe điện không?

Thay thế pin axit chì bằng lithiumkhông tự động tăng gấp đôi phạm vi di chuyển của xe.

Phạm vi lái xe phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm:

• Điện áp pin
• Dung lượng pin
• Năng lượng sử dụng được
• Trọng lượng xe
• Hiệu suất động cơ
• Hiệu suất điều khiển
• Tốc độ lái xe
• địa hình
• Tải trọng
• Áp suất lốp
• Nhiệt độ môi trường xung quanh
• Điều kiện lái xe

Ví dụ: pin 48V 100Ah có khoảng:

48V × 100Ah = 4,8kWh năng lượng danh nghĩa

Pin lithium được thiết kế phù hợp với dung lượng sử dụng lớn hơn có thể cung cấp nhiều năng lượng khả dụng hơn đồng thời có khả năng giảm trọng lượng pin.

Do đó, thay vì hứa hẹn một "phạm vi 2×" cố định, sẽ chính xác hơn về mặt kỹ thuật khi nói rằngpin lithium có thể cung cấp năng lượng sử dụng lớn hơn đáng kể và cho phép phạm vi lái xe dài hơn khi hệ thống xe được thiết kế phù hợp xung quanh nó.

Các vấn đề về thiết kế bộ pin lithium chuyên nghiệp

Việc thay thế pin axit chì bằng lithium không chỉ đơn giản là thay đổi tính chất hóa học của pin.

Một dự án thay thế hoàn chỉnh nên xem xét:

Hóa học pin → Cấu hình tế bào → Điện áp → Công suất → BMS → Bộ sạc → Bộ điều khiển → Đầu nối → Kích thước cơ học → Giao tiếp → Bảo vệ → Chứng nhận

Đối với các nhà sản xuất OEM, những yêu cầu này có thể khác nhau giữa các loại xe.

Một bộ pin tiêu chuẩn có thể hoạt động cho một ứng dụng nhưng không hoạt động cho một ứng dụng khác.

Đây là nơi mộtnhà cung cấp gói pin lithium tùy chỉnhcó thể cung cấp giá trị.

Giải pháp pin lithium tùy chỉnh CLF

CLF chuyên vềgói pin lithium tùy chỉnh và pin cho các ứng dụng OEM.

Chúng tôi có thể hỗ trợ các giải pháp pin tùy chỉnh dựa trên yêu cầu về xe và thiết bị của bạn, bao gồm:

• Điện áp và công suất tùy chỉnh
• Bộ pin LiFePO4 và NMC
• Kích thước pin tùy chỉnh
• BMS tùy chỉnh
• Giao tiếp CAN/RS485/UART
• Giám sát Bluetooth
• Cân bằng tế bào
• Trình kết nối tùy chỉnh
• Giải pháp sạc
• Phát triển nguyên mẫu
• Thiết kế bộ pin OEM/ODM
• Kiểm tra và xác nhận pin

Cho dù bạn đang thay thế ắc quy axit chì trong xe hiện có hay đang phát triển một sản phẩm di chuyển bằng điện mới, nhóm kỹ thuật của chúng tôi có thể giúp đánh giáyêu cầu quản lý điện, cơ khí và pintrước khi chọn cấu hình pin cuối cùng.

Phần kết luận

Việc thay thế pin axit chì bằng pin lithium có thể mang lại những lợi ích đáng kể, bao gồmtrọng lượng thấp hơn, mật độ năng lượng cao hơn, tuổi thọ dài hơn và tính linh hoạt cao hơn về dung lượng và thiết kế pin.

Tuy nhiên, việc chuyển đổi an toàn và đáng tin cậy đòi hỏi nhiều thứ hơn là chỉ chọn pin lithium có cùng mức Ah.

Năm yếu tố chính là:

1. Đảm bảo khả năng tương thích điện áp
2. Kiểm tra kích thước ngăn chứa pin
3. Sử dụng bộ sạc pin lithium tương thích
4. Chọn hóa chất lithium thích hợp
5. Sử dụng BMS được thiết kế phù hợp

Đối với các ứng dụng OEM, ắc quy phải được đánh giá như một phần của hệ thống điện hoàn chỉnh của xe.

Bạn đang tìm kiếm bộ pin lithium tùy chỉnh cho xe điện của mình? Hãy liên hệ với CLF để biết các yêu cầu về điện áp, công suất, kích thước, dòng xả và thông tin liên lạc của bạn. Đội ngũ kỹ thuật của chúng tôi có thể giúp phát triển giải pháp pin dựa trên ứng dụng của bạn.