Chương 2 : HỆ THỐNG ẮC QUY TRÊN XE RENAULT ZOE
2.2.3Cấu tạo ắc quy cao áp Renault ZOE 2020
2.2 Ắc quy cao áp trên Renault ZOE 2020
2.2.3Cấu tạo ắc quy cao áp Renault ZOE 2020
Đối với xe điện Renault ZOE 2020 xe được trang bị ắc quy ZE50 hoàn toàn khác so với thế hệ ZOE với trước đây là loại ắc quy 43KWh (9/2016) do Imecar Elektronik Turkey và Renault Turkey cùng sản xuất, việc thay đổi các ơ định dạng 18650 dạng cell hình trụ được sử dụng là những cell pin màu xanh lá cây phổ biến do Panasonic sản xuất, loại NCR18650 (3,400 mAh). Chúng ta đang nói về hơn 3.400 cell được sử dụng trong bộ ắc quy cao áp. Nếu chúng ta xem xét rằng bộ ắc quy có dung lượng 43.000 Wh và mỗi cell có 12,41Wh (3.65 V x 3.4 Ah), thì nó cần 3,465 cell, hay thế hệ ZE40 (6/2018) có cell dạng tấm và chất hóa học cực âm là NCM622.
22 Từ thế hệ ZE50 sử dụng loại cell pin NMC do Renault và LG Chem cùng sản xuất. Với việc tăng công suất đã tăng lên 52 kWh, chỉ tăng trọng lượng nhỏ và hầu như khơng có sự thay đổi lớn về khối lượng (21Kg), ắc quy ZE50 mới là kết quả của những nỗ lực thiết kế đáng kể do Renault và LG Chem cùng thực hiện.
Hình 2.13: Cấu tạo cell của thế hệ ắc quy ZE50 và ZE 43KWh (ZE40 cũ)
Đối với loại ắc quy cao áp mới này, LG Chem đã cắt giảm đáng kể việc sử dụng coban trong cell pin của mình. Sử dụng cell LGX E78 có chất hóa học cực âm là NCM712 hoặc niken, coban và mangan theo tỷ lệ (7:1:2), sẽ làm tăng mật độ năng lượng của pin, điều này sẽ làm tăng quãng đường di chuyển mỗi lần sạc và giảm việc sử dụng coban để tiết kiệm chi phí.
Ngồi ra pin NCM712 có cực âm mỏng hơn nhưng có cùng cơng suất phóng điện tương tự như pin LFP có cực âm dày hơn (thường được sử dụng trên các mẫu xe điện hiện tại). Hơn nữa, pin NCM712 cịn có khả năng duy trì dung lượng cao hơn pin LFP ở cùng số chu kỳ. Pin LFP đạt 80% dung lượng ban đầu ở 377 chu kỳ, trong khi pin NCM712 duy trì 80% dung lượng ban đầu sau 455 chu kỳ.
23
Bảng 2.6: Thông số kỹ thuật của ắc quy LGX E78
Tên Pin LGX E78 - LG chem
Điện áp của pin 3,65 V
Dung lượng của pin 78 Ah
Trọng lượng của pin 1.073 g
Mật độ năng lượng trọng trường 265 Wh/kg Chất hóa học điện cực âm NCM 712
Những loại ắc quy cụ thể này, ắc quy “LGX E78”, được cho là đang được sử dụng trong Volkswagen ID.3 và Renault ZOE mới. Renault ZOE 2020 là mẫu xe điện đầu tiên của châu Âu sở hữu NCM712 từ LG Chem.
Renault cũng đã thiết kế lại hoàn toàn kiến trúc bên trong của ắc quy so với các thế hệ trước đó, giảm thiểu trọng lượng và khối lượng lớn các thành phần cấu trúc của nó, thay đổi tồn bộ cell hình trụ sang cell dạng tấm do đó giải phóng khơng gian tối đa cho các modules. Hơn nữa, sự sắp xếp bên trong mới này không hy sinh bất kỳ hiệu suất nào của ắc quy (khả năng chống va đập, làm mát khơng khí, v.v…) trong khi vẫn đáp ứng các thách thức kỹ thuật do công suất sạc cho phép hiện đạt trên 50 kWh.
24 Bộ ắc quy ZE50 sử dụng các cell dạng tấm là một cách tiếp cận tối giản để đóng gói, bởi vì chúng khơng cịn cần một khung đựng cứng nữa. Trên thực tế, chúng chỉ được đóng gói bằng nhựa dẻo. Hơn nữa, cực âm, dải phân cách và cực dương được xếp chồng lên nhau thay vì quấn. Cách tiếp cận này làm tăng mật độ đóng gói để tối đa và tiết kiệm trọng lượng, do đó tăng mật độ năng lượng của các cell.
Dòng điện cao ở chế độ sạc hoặc xả dẫn đến áp lực nội bộ bên trong cell. Sự phồng lên nghiêm trọng xảy ra khi cell bị quá nhiệt. Hiện tượng “Phồng lên” xảy ra như một quá trình bình thường trong bước sạc ban đầu, để đối phó với điều đó các nhà sản xuất thường sản xuất ra các loại bao bì có kích thước lớn, dẫn đến một “túi” riêng để khí dư có thể thốt ra ngồi. Sau khi hình thành, các gói cell được đóng lại thành hình thức cuối cùng và túi khí được cắt ra.
Tuy nhiên, so với các cell hình lăng trụ, cell tấm cần được quản lý và hỗ trợ nhiệt độ cẩn thận hơn khi được đặt vào một module. Khơng có bất kỳ kích thước tiêu chuẩn nào cho đến nay.
Khoảng 80% mức tăng dung lượng ắc quy là do sự tối ưu hóa của cấu trúc bên trong. 20% còn lại là do cải tiến các thành phần. Các nhà hóa học của LG Chem đã tận dụng tối đa khối lượng do các kỹ sư Renault giải phóng với thiết kế của họ cho các cell Lithium-ion mới (NCM712). Được lắp ráp thành các module tại nhà máy LG Chem ở Wroclaw, Ba Lan, chúng được xác định bởi chiều cao lớn hơn và thành phần hóa học tốt hơn so với các thế hệ đi trước.
Ắc quy ZE50 cũng đã giữ lại toàn bộ các cải tiến do Renault phát triển để đảm bảo an ninh cho các xe điện của hãng. Bên cạnh BMS, một mạch điện tử ngăn chặn bất kỳ sự gia tăng nhiệt độ bên trong(mạch điện đảm bảo an toàn).
25
Bảng 2.7: Thông số kỹ thuật của ắc quy ZE50 của Renault ZOE
Nhà sản xuất:LG Chem và Renault
Chất hóa học điện cực âm của cell NCM 712
Tổng điện áp 400 V
Tổng dung lượng 54,66 kWh
Dung lượng ắc quy có thể sử dụng 52 kWh (95%)
Trọng lượng 326 kg
Mật độ năng lượng trọng trường 168 Wh / kg
Cách sắp xếp 192 cell (96 S-2 P)
Tổng trọng lượng tế bào 206 kg (63%)
Quản lý nhiệt Làm mát khơng khí chủ động (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Chu trình WLTP 395 km (245 miles)
Bộ ắc quy ZE50 đã cải thiện đáng kể so với ZE40 năng công suất lên 11KWh và khoảng di chuyển lên gần 80km trong khi chỉ nặng hơn ZE40 khoảng 21kg.
26 Bộ ắc quy này nặng 326 kg, trong đó 206 kg (63%) là từ các cell. Phần còn lại 120 kg (37%) trọng lượng là từ vỏ kim loại, hệ thống cáp, BMS và TMS.
Hình 2.16: Cấu tạo bên trong của ắc quy cao áp Renault ZOE
27
Bảng 2.8: Tên các bộ phận trong ắc quy cao áp
1 Computer 10 High voltage connector
2 Traction battery internal low
voltage left wiring 11 Low voltage connector wiring 3 Internal retaining shock left pilar 12 Connectors support plate 4 Seal between connectors support
and low cover 13
Seal between connectors support and low cover
5 Connectors support 14 Low cover
6 Seal between connectors support
plate and connectors support 15 Internal retaining shock right pillar 7 Couple bus bar 16 Traction battery internal low
voltage right wiring 8 Satefy device switch socket
interlock wire 17 Insulating support 9 Satefy device switch socket