Có thể tin tưởng vào pin lithium điện áp cao không?

Quá trình chuyển đổi từ xe công nghiệp sang năng lượng điện đã diễn ra trong một thời gian và không chỉ dẫn đến sự tăng trưởng về số lượng các ứng dụng điện khí hóa mà còn về quy mô và công suất của chúng .

Trên thực tế, ngày càng nhiều nhà sản xuất quyết định hỗ trợ quá trình chuyển đổi công nghệ, xuất phát từ nhiều lợi ích của quá trình điện khí hóa lithium xét về Tổng chi phí sở hữu trong dài hạn, tính bền vững và tính linh hoạt khi sử dụng .

Sự phát triển công nghệ hiện tại và những bước tiến lớn trong lĩnh vực này có nghĩa là ngay cả những phân khúc có nhu cầu điện năng cao hơn cũng có thể coi điện khí hóa lithium là một lựa chọn khả thi để tăng tính bền vững và hiệu quả cho xe của họ.

Những nhu cầu này được giải quyết cụ thể bằng pin điện áp cao có khả năng hỗ trợ các ứng dụng đòi hỏi mức điện năng cao và đóng vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy cuộc cách mạng điện trong các lĩnh vực ứng dụng này.

Pin điện áp cao là gì?

Pin điện áp cao là gì? Các lĩnh vực ứng dụng, lợi ích và mối quan tâm

Trước khi phân tích chức năng và tiềm năng của nó, điều cần thiết là phải làm rõ pin điện áp cao là gì và các tính năng chính của nó là gì.

Trong thế giới công nghiệp, pin có điện áp danh định lên đến 102,4V thường được định nghĩa là pin điện áp thấp, mặc dù các quy định chính thức giới hạn loại pin này ở mức tối đa dưới 60V. Mặt khác, pin điện áp cao bắt đầu từ 300V và chạy lên đến hơn 800V .

Khi sử dụng pin điện áp cao

Chi phí cho giải pháp điện khí hóa điện áp thấp thấp hơn so với giải pháp điện áp cao vì chúng bao gồm các thành phần thương mại có sẵn trên thị trường cũng như không yêu cầu các thành phần điện áp cao cụ thể, ví dụ như đầu nối và thiết bị có giá thành cao hơn do độ an toàn cao hơn.

Tuy nhiên, không thể sử dụng nguồn điện áp thấp khi nhu cầu điện tăng cao. Điều thường quyết định lựa chọn điện áp là công suất của động cơ điện : trong công nghiệp, động cơ trên 20-30kW cần điện áp cao hơn để duy trì sự nhỏ gọn và hiệu quả.

Nhiều OEM vẫn còn hoài nghi về việc áp dụng các giải pháp điện áp cao, chủ yếu là do lo ngại về an toàn , sợ những rủi ro tiềm ẩn liên quan đến điện áp cao.

Pin điện áp cao

Pin điện áp cao: giải pháp tốt cho các ứng dụng công suất cao

Do đó, pin điện áp cao rất cần thiết để đáp ứng nhu cầu của các loại xe có động cơ công suất lớn và do đó đòi hỏi hiệu suất cao và khả năng hoạt động lâu dài , chẳng hạn như trong các ứng dụng công nghiệp hạng nặng .

Một ví dụ tiêu biểu cho điều này là Pin Flash 396,8V – 420Ah 166,6kWh , bộ pin điện áp cao tùy chỉnh mà chúng tôi chế tạo cho cần cẩu bánh xích lai.

Dự án đòi hỏi một nghiên cứu cơ học chuyên sâu để tìm ra giải pháp tốt nhất cho việc chứa pin trong xe. Do nhu cầu năng lượng cao , một cấu trúc đã được thiết kế bao gồm bốn đơn vị được kết nối theo chuỗi, tách biệt và được bố trí trong hai ngăn riêng biệt của khung. Hơn nữa, việc tích hợp pin với các hệ thống kiểm soát cách điện cụ thể và HVIL giúp đáp ứng các tiêu chuẩn an toàn nghiêm ngặt cần thiết cho các ứng dụng điện áp cao.

Nhưng còn hơn thế nữa! Pin điện áp cao là thành phần chính của xe điện, mang lại lợi ích về hiệu suất vượt trội, phạm vi hoạt động xa và sạc nhanh. Trong khi trong hầu hết các trường hợp, điện áp danh định của pin lithium trong xe điện là 400V, như trong Tesla Model S nổi tiếng, thì có những nhà sản xuất ô tô đã quyết định chuyển sang pin có hệ thống 800V, như trong trường hợp của Porsche Taycan.

Lợi ích về mặt hiệu quả nhưng lo ngại về an toàn

Tuy nhiên, như trong mọi lĩnh vực, chúng ta cũng phải cân nhắc mặt trái của vấn đề: pin lithium điện áp cao có thể nguy hiểm như hiệu suất cao của chúng nếu không được thiết kế đúng cách.

Điện áp yêu cầu của pin điện áp cao có nghĩa là cần có các biện pháp và giao thức an toàn nghiêm ngặt để đảm bảo độ tin cậy của hệ thống và an toàn cho người vận hành.

Đây là lý do tại sao việc dựa vào một nhà cung cấp pin lithium có kinh nghiệm là điều cần thiết. Nhà sản xuất phải áp dụng các tiêu chuẩn thiết kế và sản xuất nghiêm ngặt , triển khai các công nghệ tiên tiến và thử nghiệm kỹ lưỡng để đảm bảo pin hoạt động an toàn và đáng tin cậy trong mọi điều kiện vận hành.

Sicurezza và ruolo của sản phẩm

An toàn và vai trò của nhà sản xuất: phương pháp tiếp cận Pin Flash

Kể từ khi thành lập Flash Battery vào năm 2012, chúng tôi đã quyết định phát triển một quy trình tư vấn cho phép chúng tôi, bắt đầu bằng các cuộc thảo luận với khách hàng, xác định chính xác các đặc điểm mà pin nên có và các nhu cầu mà pin cần đáp ứng.

Phương pháp tiếp cận này đã cho phép chúng tôi sản xuất hàng trăm mẫu pin được tùy chỉnh hoàn toàn theo yêu cầu công việc và được phát triển theo khái niệm về hiệu quả và an toàn phù hợp với nhu cầu của từng ứng dụng .

An toàn là trên hết: từ khóa cho pin lithium an toàn

Có ba khía cạnh cơ bản mà chúng tôi thực hiện mỗi ngày để đảm bảo an toàn tuyệt đối cho pin, ngay từ giai đoạn thiết kế: hóa học , lắp ráp thông minh và phát triển thiết bị điện tử điều khiển độc quyền tiên tiến .

Hóa chất LFP (Lithium Iron Phosphate) đã được chứng minh là phù hợp nhất với nhu cầu cụ thể của ngành công nghiệp, không chỉ về mặt hiệu quả mà còn về mặt an toàn. Thật vậy, nó không chỉ đảm bảo tuổi thọ lâu dài cho xe, với hơn 4.000 chu kỳ sạc, mà còn là loại an toàn nhất và ổn định nhất hiện có trên thị trường.

Sau hóa học, việc lắp ráp các cell là yếu tố quan trọng thứ hai cần được xem xét để đảm bảo an toàn cho pin lithium. Cụ thể, dung lượng – số lượng cell được kết nối song song trong bộ pin – là yếu tố quyết định.

Sử dụng kích thước ô nhỏ đòi hỏi nhiều kết nối song song để đạt được dung lượng mong muốn, làm tăng đáng kể nguy cơ đoản mạch. Để tránh nguy cơ này, Pin Flash được sản xuất với tối đa bốn ô song song, một giải pháp đã được chứng minh là tốt nhất để đảm bảo an toàn tối đa trong mọi tình huống dựa trên các thử nghiệm và nghiên cứu của bộ phận R&D của chúng tôi.

Tuy nhiên, tất cả những điều này vẫn chưa đủ nếu không có thiết bị điện tử điều khiển thông minh . Chỉ bằng cách chú ý kỹ đến khía cạnh này, chúng ta mới có thể có được một loại pin lithium an toàn, đáng tin cậy.

Hệ thống quản lý pin độc quyền được cấp bằng sáng chế của Flash Battery, được gọi là Flash Balancing System , không chỉ cân bằng các cell pin. Nó được thiết kế để cung cấp khả năng kiểm soát liên tục và toàn diện cho từng bộ pin, đảm bảo hiệu suất ổn định theo thời gian.

Các thành phần an toàn

Các thành phần an toàn: những gì không thể thiếu trong bộ pin điện áp cao của bạn

Hãy cùng xem xét kỹ hơn những thành phần cấu trúc nào không thể thiếu trong pin lithium điện áp cao để có thể sử dụng an toàn.

HVIL (Liên động điện áp cao)

Hệ thống liên động điện áp cao (còn gọi là HVIL) sử dụng mạch liên tục điện áp thấp để theo dõi kết nối phù hợp của tất cả các thành phần điện áp cao bên trong xe.

Nếu tín hiệu HVIL bị gián đoạn vì bất kỳ lý do gì, nguồn điện cao thế sẽ bị ngắt bằng cách cắt nguồn điện để bảo vệ an toàn cho người sử dụng.

MSD (Ngắt kết nối an toàn cơ học)

Ngắt kết nối an toàn cơ học (MSD) là một thiết bị an toàn được sử dụng trong hệ thống pin điện áp cao để cung cấp phương pháp vật lý để ngắt kết nối mạch điện . MSD thường được thiết kế để vận hành thủ công nhằm đảm bảo an toàn cho người vận hành và kỹ thuật viên trong quá trình bảo trì hoặc trong các tình huống khẩn cấp.

Cầu chì

Cầu chì là thiết bị ngắt dòng điện đơn giản và ít tốn kém nhất, nhưng chúng có thể bảo vệ hệ thống hiệu quả khỏi tình trạng quá tải do đoản mạch .

Nguyên lý hoạt động của cầu chì rất đơn giản. Nó bao gồm một hộp thủy tinh, gốm hoặc nhựa chứa một phần tử dẫn điện (được phủ cát để ngăn ngừa hồ quang điện) nóng lên khi dòng điện chạy qua và nóng chảy do hiệu ứng Joule khi vượt quá một nhiệt độ nhất định, làm gián đoạn dòng điện.

Bảng điều khiển cách điện

Chức năng chính của bộ phận này là liên tục theo dõi điện trở cách điện giữa các bộ phận điện áp cao của ắc quy và khung xe . Việc theo dõi này giúp đảm bảo an toàn cho người vận hành bằng cách ngăn ngừa đoản mạch và các lỗi điện khác.

Đầu nối

Các đầu nối trong pin điện áp cao khác với các đầu nối thông thường trong pin điện áp thấp ở chỗ chúng phải bao phủ khoảng cách cách điện lớn hơn, ngăn ngừa tiếp xúc trực tiếp với ngón tay và bao gồm các tiếp điểm để mạch HVIL đi qua để theo dõi kết nối phù hợp.

Tiếp điểm

giữa ắc quy và tải (như trong trường hợp động cơ của xe điện). Trong các tình huống khẩn cấp hoặc trong trường hợp bất thường như quá tải, ngắn mạch, quá nhiệt hoặc các trường hợp khác, bộ tiếp điểm có thể mở để ngắt mạch và ngăn ngừa hư hỏng cho ắc quy hoặc các thành phần của hệ thống .

Contactor là cần thiết để mở mạch ngay cả khi xe đã tắt, do đó giảm thiểu rủi ro tiếp theo ở hạ lưu của ắc quy. Hơn nữa, để cải thiện mức độ an toàn, thường sử dụng nhiều hơn một contactor, ví dụ một contactor ở cực dương và một contactor ở cực âm, để đảm bảo rằng ít nhất một contactor được kích hoạt khi cần.

Hệ thống quản lý pin

Hệ thống quản lý pin: khi thiết bị điện tử tạo nên sự khác biệt

Rõ ràng với tất cả mọi người rằng việc lựa chọn thiết bị điện tử điều khiển thông minh đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an toàn cho hệ thống của bạn. Thật vậy, một yếu tố thực sự tạo nên sự khác biệt trong những tình huống nguy hiểm là Hệ thống quản lý pin , phần mềm được sử dụng để quản lý pin.

BMS là bộ não của pin, liên tục theo dõi điện áp và nhiệt độ của từng cell pin, đảm bảo không có cell nào vượt quá giới hạn an toàn.

Nếu một cell đạt đến điện áp hoặc nhiệt độ tới hạn, BMS sẽ cân bằng các cell hoặc ngắt quá trình sạc/xả bằng cách đối thoại trực tiếp với xe và bộ sạc. Tương tự như vậy, trong trường hợp quá nhiệt, BMS có thể giảm công suất hoặc tắt hệ thống để ngăn ngừa hư hỏng hoặc hỏa hoạn bằng cách mở contactor và ngắt dòng điện.

Nhưng BMS không phải tất cả đều giống nhau, một số tốt hơn những cái khác

Flash Battery ra đời với niềm tin rằng để thực sự tạo ra sự khác biệt trong thế giới pin lithium cho ngành công nghiệp, cần phải tập trung vào thiết bị điện tử . Quay trở lại năm 2009, những người bạn và đối tác sáng lập Marco Righi và Alan Pastorelli, hiện là CEO và CTO của công ty, đã nhận ra rằng một sản phẩm thực sự sáng tạo chỉ có thể đạt được thông qua hệ thống quản lý pin (BMS) hiện đại. Họ cùng nhau bắt đầu phát triển hệ thống quản lý pin lithium của riêng mình.

Với Hệ thống cân bằng Flash , hệ thống cân bằng cell chủ động và thụ động kết hợp công suất cao (20A) độc quyền, Flash Battery lần đầu tiên ra mắt thị trường vào năm 2012, tạo dựng được vị thế nổi bật trong bối cảnh pin lithium mới nổi dành cho ngành công nghiệp.

“ Lúc đầu, chúng tôi chủ yếu tập trung vào sản xuất thiết bị điện tử để làm cho pin hiện có của khách hàng an toàn hơn và hoạt động tốt hơn. Nhưng chúng tôi sớm nhận ra rằng giá trị gia tăng thực sự nằm ở việc tạo ra các bộ pin hoàn chỉnh, nhờ Hệ thống cân bằng Flash, không chỉ đáng tin cậy mà còn thông minh, an toàn và có tuổi thọ dài hơn so với xe mà chúng được lắp đặt. Bằng sáng chế của Ý về đổi mới công nghiệp mà BMS của chúng tôi đạt được vào năm 2022 là đỉnh cao của hơn 10 năm nỗ lực liên tục để làm cho quá trình điện khí hóa công nghiệp hiệu quả hơn và an toàn hơn cho ngày càng nhiều ứng dụng”.

Marco Righi

Nhà sáng lập và CEO của Flash Battery – LinkedIn

Bảo trì dự đoán: giám sát từ xa có thể dự đoán lỗi

Nhưng còn hơn thế nữa! Hãy tưởng tượng những lợi ích của việc dự đoán trước vấn đề an toàn ngay cả trước khi nó xảy ra. Nếu được thiết kế cẩn thận, một BMS tốt sẽ đảm bảo hiệu suất ổn định theo thời gian, ngăn ngừa lỗi và thực hiện tự chẩn đoán và bảo trì phòng ngừa, cung cấp kiểm tra toàn diện cho bộ pin.

Nhờ có Flash Data Center , hệ thống đám mây giám sát từ xa sử dụng trí tuệ nhân tạo và máy học, bạn không cần phải đợi đến khi quá muộn mới nhận ra sự cố.

Công nghệ AI của chúng tôi thực hiện thu thập và phân tích dữ liệu hoạt động theo thời gian thực của tất cả Pin Flash trên thế giới và do đó có thể chủ động nhận ra hành vi bất thường tiềm ẩn và truyền đạt trực tiếp đến bộ phận Hậu mãi của chúng tôi, sau đó có thể thực hiện hành động kịp thời. Điều này cho phép chủ sở hữu pin tránh được thời gian chết tốn kém và các vấn đề an toàn nghiêm trọng hơn nhiều trên xe.

Tính an toàn

An toàn: một cách tiếp cận toàn cầu bắt đầu bằng việc lắng nghe nhu cầu của khách hàng

Chúng ta không thể coi an toàn chỉ là một lợi ích hoặc một ô để đánh dấu vào danh sách kiểm tra. An toàn là một cách tiếp cận toàn diện phải thấm nhuần vào mọi khía cạnh, từ thiết kế đến sản xuất và sử dụng sản phẩm, đặc biệt là khi nói đến một thành phần chính của xe như pin. Nguyên tắc này trở nên quan trọng hơn đối với pin điện áp cao, do liên quan đến điện áp cao, an toàn trở thành một yếu tố quan trọng.

Đây là nơi vai trò của nhà sản xuất trở nên quan trọng. Hiệu suất và đặc điểm kỹ thuật của gói có thể thay đổi đáng kể tùy thuộc vào lĩnh vực ứng dụng và công việc mà xe phải thực hiện hàng ngày. Đó là lý do tại sao tại Flash Battery, chúng tôi tin rằng lắng nghe nhu cầu và yêu cầu của OEM và nhà sản xuất xe là bước đầu tiên trong việc phát triển loại pin phù hợp nhất cho từng ứng dụng.

Theo F battery