รูปร่างเซลล์แบบใดเหมาะที่สุดสำหรับรถสูตรไฟฟ้า?

ในโลกแห่งการแข่งขันรถฟอร์มูล่าไฟฟ้าที่ตัดสินกันในเสี้ยววินาที ทุกส่วนประกอบถูกผลักดันให้ถึงขีดจำกัด ชุดแบตเตอรี่ซึ่งเป็นหัวใจของรถและเป็นแหล่งน้ำหนักหลัก ต้องการความสมบูรณ์แบบ วิศวกรต้องเผชิญกับการตัดสินใจด้านการออกแบบที่สำคัญยิ่ง: รูปทรงของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแบบใดเหมาะสมที่สุดสำหรับรถแข่งฟอร์มูล่าวันไฟฟ้า?

การเลือกใช้แบตเตอรี่แบบทรงกระบอก ทรงปริซึม หรือแบบถุง มีผลโดยตรงต่อกำลังไฟ น้ำหนัก ความปลอดภัย และรูปแบบการจัดวาง ในฐานะผู้นำด้านโซลูชันแบตเตอรี่ประสิทธิภาพสูง เราจึงวิเคราะห์ตัวเลือกที่ดีที่สุดสำหรับสนามแข่ง.

ผู้ท้าชิงทั้งสาม: การเปรียบเทียบเทคโนโลยีหลัก

โครงสร้างเซลล์แบตเตอรี่สามแบบหลัก ๆ ซึ่งแต่ละแบบมีข้อดีข้อเสียที่แตกต่างกันสำหรับการใช้งานในการแข่งขัน.

1. เซลล์ทรงกระบอก (เช่น 21700, 4680)

แบตเตอรี่แบบหุ้มเหล็กที่คุ้นเคยเหล่านี้ มีกลไกที่แข็งแรงทนทาน และกระบวนการผลิตที่ได้รับการพิสูจน์แล้ว.

เทสลา‘รถยนต์รุ่น Model 3 ของ Tesla ใช้แบตเตอรี่ประเภทนี้ ซึ่งต้องใช้ระบบจัดการแบตเตอรี่ (BMS) ที่ทรงประสิทธิภาพเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานให้สูงสุด.

• จุดแข็ง: มีเสถียรภาพเชิงกลที่เหนือกว่า ต้นทุนต่ำ กระบวนการผลิตอัตโนมัติมีความสม่ำเสมอสูง ช่องว่างตามธรรมชาติระหว่างเซลล์ช่วยในการระบายความร้อน.
• จุดอ่อน: ความหนาแน่นของบรรจุภัณฑ์ลดลงเนื่องจากมีพื้นที่ว่างมากขึ้น น้ำหนักเพิ่มขึ้นจากตัวเรือนและส่วนรองรับ รูปทรงไม่ยืดหยุ่น.

2. เซลล์ปริซึม

เซลล์แบตเตอรี่ทรงสี่เหลี่ยมผืนผ้าแข็งที่มีตัวเรือนอะลูมิเนียมเหล่านี้พบได้ทั่วไปในรถยนต์ไฟฟ้าสำหรับผู้บริโภค.

• จุดแข็ง: ใช้พื้นที่ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่าเซลล์ทรงกระบอกในรูปแบบโมดูลาร์ วางซ้อนและประกอบได้ง่าย.
• จุดอ่อน: หนักกว่าวัสดุทางเลือกแบบถุง; อาจเกิดการบวมได้จึงต้องออกแบบโมดูลอย่างระมัดระวัง; และมีความท้าทายด้านการเชื่อมต่อความร้อน.

3. เซลล์ถุง

เซลล์ที่ใช้บรรจุภัณฑ์อะลูมิเนียมลามิเนตที่มีน้ำหนักเบาและยืดหยุ่น แทนที่จะใช้เคสแข็ง.

• จุดแข็ง: ความหนาแน่นของพลังงานและกำลังสูงสุด เหมาะสมกับน้ำหนักและปริมาตร; ดีไซน์น้ำหนักเบา; รูปทรงยืดหยุ่นเพื่อการบรรจุที่เหมาะสมที่สุด; ระบายความร้อนได้ดีเยี่ยมจากพื้นผิวขนาดใหญ่.
• จุดอ่อน: ต้องใช้โครงสร้างโมดูลภายนอกเพื่อรองรับ; ต้องมีการจัดการแรงดันอย่างแม่นยำเพื่อควบคุมการบวม; การปิดผนึกมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อความน่าเชื่อถือ.

เหตุใดแบตเตอรี่แบบ Pouch Cell จึงชนะในการแข่งขันรถฟอร์มูล่าไฟฟ้า

เพื่อตอบสนองความต้องการขั้นสุดยอดของรถแข่งฟอร์มูล่าวัน, เซลล์แบบถุงเป็นผู้ชนะอย่างชัดเจน ในบรรดาทีมแข่งรถชั้นนำ นี่คือเหตุผล:

1. อัตราส่วนกำลังต่อน้ำหนักที่เหนือกว่าใคร: ความสำเร็จในการแข่งขันขึ้นอยู่กับตัวชี้วัดนี้ แบตเตอรี่แบบถุงช่วยลดการใช้ปลอกโลหะหนัก ทำให้เป็นตัวเลือกที่เบาที่สุดต่อหน่วยพลังงาน (Wh/kg) และกำลัง (W/kg) การลดน้ำหนักช่วยปรับปรุงอัตราเร่ง ความเร็วสูงสุด และการเข้าโค้งโดยตรง.

2. บรรจุภัณฑ์ที่เหนือกว่าและจุดศูนย์ถ่วงต่ำ: รูปทรงแบนราบและปรับเปลี่ยนได้ช่วยให้วิศวกรสร้างชุดอุปกรณ์ที่มีความหนาแน่นและรูปทรงเพรียวบาง ทีมต่างๆ สามารถวางชุดอุปกรณ์เหล่านี้ไว้ตามพื้นตัวถังเพื่อเพิ่มความจุสูงสุด ในขณะเดียวกันก็ลดจุดศูนย์ถ่วงลงอย่างมาก ซึ่งช่วยเพิ่มเสถียรภาพและการยึดเกาะขณะเข้าโค้ง.

3. ประสิทธิภาพการคายประจุสูงสุดและการฟื้นฟู: โดยทั่วไปเซลล์แบบถุงจะมีค่าความต้านทานภายในต่ำกว่า ซึ่งทำให้สามารถหายใจได้อย่างสะดวก กำลังเอาต์พุตสูงสุด และมีประสิทธิภาพสูง ระบบเบรกแบบสร้างพลังงานกลับคืน—ซึ่งทั้งสองอย่างนี้เป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้สำหรับการเร่งความเร็วอย่างสุดขีดและการฟื้นฟูพลังงานในการแข่งขันฟอร์มูล่าวัน.

4. การจัดการความร้อนอย่างมีประสิทธิภาพ: พื้นผิวเรียบขนาดใหญ่ของเซลล์แบบถุงนั้นเข้ากันได้ดีกับแผ่นระบายความร้อนด้วยของเหลว การออกแบบนี้ช่วยระบายความร้อนออกไปได้อย่างรวดเร็วและสม่ำเสมอ ป้องกันประสิทธิภาพการทำงานลดลงระหว่างรอบคัดเลือกที่เข้มข้นหรือการแข่งขันระยะยาว.

ความจำเป็นทางวิศวกรรม

การเลือกใช้เซลล์แบบถุง (pouch cells) จำเป็นต้องอาศัยความมุ่งมั่นในด้านวิศวกรรมขั้นสูง ประโยชน์ของเซลล์ประเภทนี้จะปรากฏให้เห็นได้ก็ต่อเมื่อ:

• การออกแบบโมดูลขั้นสูง: โครงสร้างที่แข็งแรงและน้ำหนักเบาจะต้องใช้ความแม่นยำสูง แรงดันกองซ้อน เพื่อควบคุมอาการบวมและสร้างความมั่นใจว่ามีการสัมผัสทางไฟฟ้าที่ดี.
• ระบบระบายความร้อนที่มีประสิทธิภาพสูง: การระบายความร้อนโดยตรงและสม่ำเสมอผ่านแผ่นระบายความร้อนขั้นสูงเป็นสิ่งสำคัญ.
• การควบคุมคุณภาพอย่างเข้มงวด: ความสม่ำเสมอระหว่างเซลล์ในด้านความหนา ความจุ และความต้านทาน มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อความสมดุลของวัสดุบรรจุภัณฑ์ภายใต้แรงกดดันสูง.

สรุป: การบูรณาการคือทุกสิ่ง

แม้ว่าเซลล์แบบถุงจะให้ศักยภาพด้านประสิทธิภาพสูงสุด แต่ชัยชนะนั้นแน่นอนแล้วที่... ระดับระบบ. เซลล์ที่ดีที่สุดคือเซลล์ที่ถูกผสานรวมเข้ากับชุดแบตเตอรี่ที่ออกแบบมาเพื่อพลังงานที่ต่อเนื่อง การระบายความร้อนที่มีประสิทธิภาพ และความแข็งแรงทนทาน.

ที่ LiYue Battery เราเชี่ยวชาญด้านการบูรณาการนี้ เราให้บริการแบตเตอรี่กำลังสูงพิเศษ แบตเตอรี่แบบถุงสำหรับรถแข่งฟอร์มูล่าวันไฟฟ้า และออกแบบโซลูชันที่ครบวงจร รวมถึงโมดูลโครงสร้าง ระบบระบายความร้อนด้วยของเหลว และระบบจัดการแบตเตอรี่ (BMS) ที่แข็งแกร่ง เพื่อขับเคลื่อนอนาคตของการแข่งรถไฟฟ้า.

พร้อมที่จะก้าวข้ามขีดจำกัดของประสิทธิภาพแล้วหรือยัง? ติดต่อเราเพื่อเสริมพลังให้กับโครงการที่ประสบความสำเร็จครั้งต่อไปของคุณ.