التكيف متعدد السيناريوهات: حلول بطاريات الآلات الهندسية من إينيروك

في كهربة الآلات الهندسية، يشكل أداء نظام البطارية وموثوقيته وتكلفة دورة الحياة الإجمالية معايير تقييم رئيسية. قدمت شركة إينيروك بطاريات حاوية قياسية، وأنظمة بطاريات شاحنات الخدمة الشاقة، وأنظمة بطاريات شاحنات التعدين وغيرها من أنظمة بطاريات الآلات الهندسية المخصصة بما يتوافق مع سيناريوهات التطبيق المتنوعة ومتطلبات طرازات المركبات، مما أسس مجموعة شاملة من منتجات البطاريات تغطي بيئات استخدام متعددة. تهدف هذه المقالة إلى شرح الأساس التقني والمزايا الأساسية لهذه السلسلة من المنتجات بشكل منهجي.

I. الأساس: ضمان الأداء الأساسي الذي توفره خلايا بطارية CATL

تستخدم أنظمة بطاريات الآلات الهندسية من إينيروك خلايا بطارية ليثيوم فوسفات الحديد (LFP) من CATL، مما يوفر أساسًا متينًا من الأداء الفائق والسلامة.

1)  سلامة عالية وعمر طويل: يوفر نظام مادة LFP بطبيعته ثباتًا حراريًا ممتازًا. الخلايا مجهزة بصمامات أمان عالية الدقة مانعة للانفجار وتصميم تجميع PACK عالي القوة، مما يلبي معايير السلامة العالية GBT31467.3. تتمتع الخلايا بعمر دورة طويل، ويمكن للمنتج العمل بثبات لفترة طويلة.

2)  اتساق ممتاز: بالاستفادة من معدات الإنتاج عالية الأتمتة من CATL، يتم ضمان درجة عالية من التوحيد في أداء الخلايا، مما يوفر ميزة جوهرية لموازنة السعة والمقاومة الداخلية بعد تجميع حزمة البطارية، وبالتالي تعزيز السعة القابلة للاستخدام وعمر النظام.

3)  منصة إخراج مستقرة: تتميز البطارية بمقاومة داخلية منخفضة ومعدل تفريغ عالٍ، مما يمكنها من توفير طاقة إخراج مستقرة ومستمرة لتلبية متطلبات الأحمال العالية العابرة للآلات الهندسية.

                                    الشكل 1. خلية بطارية CATL

II. بطارية الحاوية القياسية

بطارية الحاوية القياسية هي منصة تصميم معيارية تكمن ميزتها الأساسية في تمكين تكوينات مرنة وفعالة من حيث التكلفة من خلال التوحيد القياسي.

1. مبادئ التصميم:

1）  توحيد العلبة: تقدم أحجامًا قياسية متعددة لحاويات البطاريات، بما في ذلك حاوية C (L1060×W630×H240) وحاوية G (L950×W630×H240)، لاستيعاب متطلبات التخطيط المكاني المتنوعة.

2）  التجميع المرن: تدعم المنصة سعات مختلفة لخلايا بطارية CATL مثل 173Ah و228Ah و302Ah. من خلال تغيير عدد الخلايا المتصلة على التوالي داخل كل حاوية وتكوين الحاويات في ترتيبات متسلسلة ومتوازية (تدعم تكوينات متعددة السلاسل)، يحقق النظام نطاقًا واسعًا من سعة الطاقة من حوالي 90 كيلوواط/ساعة إلى ما يقرب من 600 كيلوواط/ساعة، لتلبية احتياجات طرازات المركبات وسيناريوهات التشغيل المختلفة.

                                                      الشكل 2. بطارية الحاوية القياسية من إينيروك  

2. المزايا التقنية العامة:

1）  توافق قوي: تدمج بطارية الحاوية القياسية أنابيب التبريد السائل، وهي متوافقة مع حلول التبريد السائل والتبريد الطبيعي على حد سواء، مما يلبي متطلبات التطبيقات المركبة المتنوعة.

2）  قابلية التكيف مع نطاق درجات حرارة واسع: مزودة بأنظمة تسخين وتبريد بالإضافة إلى العزل، مما يدعم نطاق درجة حرارة تشغيل من -35 درجة مئوية إلى 65 درجة مئوية، ومناسب للاستخدام في مختلف المناطق المناخية.

3）  مستوى حماية عالٍ: يتميز نظام البطارية بتصنيف حماية IP68، مما يمكنه من العمل في ظروف بيئية قاسية متنوعة.

لتلبية متطلبات توزيع الطاقة لمختلف الحافلات والشاحنات وأنواع المركبات الأخرى، نقدم للعملاء حلول بطاريات قابلة للتخصيص وقابلة للتوسع.                    

3. الحل القائم على السيناريو الأول: نظام بطارية الشاحنة الثقيلة

لمعالجة خصائص الشاحنات الثقيلة من حيث الطاقة العالية والعمر الطويل ومتطلبات الإدارة الصارمة، طورت إينيروك نظام بطارية شاحنة ثقيلة مخصص.

1. الميزات الأساسية:

1）  سعة وكثافة عالية مع عمر دورة طويل: استخدام خلايا بطارية عالية السعة 324Ah (قابلة للترقية إلى 340Ah) لبناء نظام عالي السعة، تصل كثافة الطاقة الوزنية للنظام إلى 160-165 واط/كجم. توفر الخلايا عمر دورة ممتد، حيث يصل عمر الدورة في درجة حرارة الغرفة إلى ≥8000 دورة (عند 70% SOH).

                                                       الشكل 3. نظام بطارية الشاحنة الثقيلة من إينيروك

2）  يتميز بنظام إدارة بطارية من الجيل التالي:

أ)        تصميم موزع متسلسل: بنية موزعة متسلسلة مرنة متوافقة تمامًا مع أنظمة البطاريات عالية الجهد حتى 1500 فولت وداعمة لها، لتلبية متطلبات تخزين الطاقة على نطاق واسع وتطبيقات الجهد العالي.

ب)        إدارة فائقة الدقة: دقة اكتساب الجهد ±1 مللي فولت مع اكتشاف متزامن لجميع بيانات الخلايا يتم إكماله خلال 1 مللي ثانية، مما يوفر أساس بيانات عالي الجودة وفي الوقت الفعلي للتنبؤ الدقيق بحالة البطارية وإدارة صحتها باستخدام الذكاء الاصطناعي.

ج)        سلامة وظيفية عالية: مصممة لتلبية مستويات السلامة الوظيفية SIL-3 (IEC 61508) و ASIL D (ISO 26262)، مع بنية اكتساب ADC مزدوجة لخلية واحدة تضمن سلامة التشغيل وموثوقية البيانات في أنظمة الجهد العالي والسعة العالية.

د)        تكوين مرن: تم تصميم النظام بناءً على خلايا بطارية قياسية، مما يسمح بالتكوين السريع لسعات نظام مختلفة من 200 كيلوواط/ساعة إلى 800 كيلوواط/ساعة وما بعدها من خلال التوصيلات المتسلسلة والمتوازية لتلبية متطلبات المدى المختلفة.

الشكل 4. نظام إدارة البطارية من إينيروك

4. حل السيناريو الثاني: أنظمة بطاريات شاحنات التعدين / الآلات الهندسية المخصصة الأخرى

استجابة للبيئات القاسية للغاية مثل المناجم ومواقع البناء، يفرض هذا النظام متطلبات صارمة على القوة الميكانيكية للبطارية، وتبديد الحرارة، ومستوى الحماية، مع تصميم تعزيز مستهدف والتحقق من صحته.

1. تصميم موثوقية البيئة القاسية:

1)        متانة ميكانيكية استثنائية: يعتمد التصميم الهيكلي على محاكاة شدة الاهتزاز وتحليل الإجهاد بالرجوع إلى 4 أضعاف معيار GB/T 38031. تشير نتائج المحاكاة إلى أن التردد الأساسي للنظام مرتفع، ومنفصل جيدًا عن الإثارة الاهتزازية الشائعة، والهيكل الأساسي قوي. يلبي عمر الإجهاد متطلبات التشغيل الصارمة.

الشكل 5. محاكاة شدة الاهتزاز للنظام

2)        التحقق من كفاءة الإدارة الحرارية: بناءً على محاكاة حرارية مفصلة (بما في ذلك محاكاة الحزمة الواحدة والنظام)، تم تحسين تصميم قناة التبريد السائل. في المحاكاة الحرارية للحزمة الواحدة في ظل ظروف توليد حرارة عالية محاكاة (خلية بطارية 39 واط)، يتم التحكم في درجة الحرارة القصوى للنظام عند 49.5 درجة مئوية، مع ارتفاع في درجة الحرارة بمقدار 14.5 درجة مئوية، مما يضمن السلامة الحرارية تحت التشغيل المستمر عالي الطاقة.

                    الشكل 6. المحاكاة الحرارية للحزمة الواحدة

3)        عمر نظام فائق الطول: على مستوى النظام، يتميز بعمر خدمة يبلغ 4500 دورة (تدهور السعة ≤30%)، مما يقلل من التكلفة الإجمالية للملكية للمستخدم.

2. حلول التكيف المتنوعة:

لتلبية متطلبات مساحة التركيب والطاقة والجهد لمختلف شاحنات التعدين والآلات الهندسية، تقدم إينيروك سلسلة من حلول أنظمة البطاريات. على سبيل المثال، توفر سلسلة AD أحجام علبة قياسية متعددة (D02-D06)، تدعم منصات الجهد 750 فولت و 1000 فولت. يمكن تكوين سعة النظام بمرونة بين 100 كيلوواط/ساعة و 750 كيلوواط/ساعة لاستيعاب المعدات ذات الحمولة والطاقة المختلفة.

5. الخلاصة

تقدم إينيروك حلول بطاريات منهجية مصممة خصيصًا لسيناريوهات التطبيق المختلفة في قطاع الآلات الهندسية. تتيح بطارية الوحدة القياسية التكوين المرن من خلال التصميم المعياري، بينما يركز نظام بطارية الشاحنة الثقيلة على السعة العالية والإدارة الذكية؛ وتعزز أنظمة بطاريات شاحنات التعدين والآلات الهندسية الموثوقية الميكانيكية والإدارة الحرارية لتحمل ظروف التشغيل القاسية. تلتزم منتجات إينيروك بفلسفة التصميم القائمة على السلامة العالية والعمر الطويل والموثوقية الاستثنائية. من خلال محاكاة التصميم الشاملة والتحقق من الصحة، فهي مكرسة لتوفير دعم طاقة قوي ومستدام لتحول كهربة الآلات الهندسية.