حل المشاكل في تصميم البطاريات: حساب فولتاج، وتيار، والحدود الحرارية

ويتطلب تصميم مجموعة البطاريات فهم البارامترات الكهربائية والحرارية الرئيسية، فالحسابات الدقيقة للفولطية والحالية والحرارية ضرورية للسلامة والأداء، وهذه المادة توفر لمحة عامة عن الاعتبارات الرئيسية التي تنطوي عليها عملية حل المشاكل المتعلقة بتصميم عبوات البطاريات.

حساب فولتاج

ويعتمد مجموع مجموعة البطاريات على تشكيل الخلايا الفردية، وتضيف خلايا الوصل في السلسلة فولتاتها، بينما تظل الاتصالات الموازية ثابتة في الفولطاج، لتحديد حجم الحزمة، مما يزيد عدد الخلايا في السلسلة من خلال تركيب خلية واحدة.

فعلى سبيل المثال، إذا كان لكل خلية فولتاج يبلغ 3.7V و10 زنزانات متصلة في سلسلة، فإن مجموع الفولط يصل إلى 37V.

حساب القدرات الحالية

وتتوقف القدرة الحالية لحزمة البطاريات على التقييم الحالي للخلايا الفردية وتشكيلاتها، وتزيد خلايا الاتصال في موازاة ذلك من مجموع القدرات، بينما تؤثر وصلات السلسلة على التطاير، وينبغي ألا يتجاوز الحد الأقصى للسحب الحالي المعدل للخليات لمنع الضرر.

وللتقدير الأقصى للوضع الحالي، النظر في معدل التصريف المستمر (المعدلات) للزنزانات، مثلاً، إذا كان لكل خلية قدرة قدرها 2000mAh وفئة C-rate of 1C، فإن الحد الأقصى للسيارات المستمرة لكل خلية هو 2A.

الحدود الحرارية والسلامة

والإدارة الحرارية حاسمة لمنع التسخين المفرط وكفالة طول العمر، وتتوقف الحرارة المتولدة على المقاومة الحالية والداخلية للخلايا، وينبغي تصميم نظم التبريد الصالح والحدود الحرارية على أساس الحملات الحالية المتوقعة.

وتشمل الاعتبارات الرئيسية ما يلي:

• الحد الأقصى للدرجة المسموح بها
• طريقة التبريد (الجو أو السائل أو تغيير المرحلة)
• السلوك الحراري للمواد
• هوامش الأمان للطوابق الحالية والفولطية