طراحی، ساخت و تولید باتری پک جهت بکارگیری در خودروهای برقی

به گزارش عصرقائم، بنابر اعلام مپنا، این شرکت که فعالیت خود در این زمینه را از سال ۱۳۹۶ آغاز نموده است، تاکنون توانسته به موفقیت های چشمگیری از قبیل تولید اولین باتری پک کف خواب خودرو های برقی (با ظرفیت ۶/۴۸ کیلو وات ساعت) و بزرگترین باتری پک توان بالای اتوبوس برقی در ایران (با ظرفیت ۳۱۸ کیلو وات ساعت) دست یابد. لازم به ذکر است که تمامی مراحل طراحی، ساخت، تولید و تست این باتری ها توسط مهندسین و متخصصین داخلی و در شرکت مکو صورت می پذیرد.

پک های باتری ساخته شده در شرکت مکو قابلیت استفاده در کاربردهای غیرمتحرک مانند سیستم های ذخیره ساز خانگی و صنعتی انرژی و کاربردهای خودرویی را دارا می باشند. این پک ها، با استفاده از روش های پیشرفته طراحی، شبیه سازی و ساخت مورد تایید شرکت های بزرگ مهندسی و با بکارگیری سلول هایی با هندسه ی پریزماتیک و سیلندری و شیمی های LFP، NMC و NCA با ظرفیت هایی در بازه وسیع (از ۴ تا ۳۱۸ کیلو وات ساعت) و متناسب با استانداردهای معتبر اروپایی (استاندارد EMARK (R100)) تولید می شوند.

با توجه به مشکلات محیط زیستی موجود در کشور از قبیل آلودگی هوا و نیاز روزافزون در زمینه حرکت به سمت استفاده از خودروهای برقی، شرکت مکو در سال ۱۳۹۶ مرکز توسعه خودرو برقی و زیر ساخت ها را به عنوان پیشگام در جهت پیش برد و گسترش نفوذ خودرو برقی در کشور راه اندازی کرد. از ماموریت های این مرکز، تحقیق و توسعه در سطوح مختلف طراحی، ساخت و آزمون های عملکردی روی خودرو های برقی، زیر سیستم ها و زیر ساخت های شارژ آن است. از این جهت توجه به سیستم ذخیره سازی انرژی در خودروهای برقی (Battery Pack) همواره از اولویت های این مرکز بوده است.

پک باتری در خودروهای برقی اهمیت ویژه ای برای جنبه های ایمنی، وزن، قیمت و عملکرد خودرو دارد. امروزه باتری های مورد استفاده در خودروهای برقی عموماً از سلول های لیتیوم-یون استفاده می کنند. این نوع باتری ها ویژگی های ضروری مورد نیاز نظیر قابل شارژ بودن، عمر زیاد، پیمایش کافی، توانایی ارائه و دریافت توان مناسب با وزن و حجم کم و ایمنی زیاد را دارند. سلول های لیتیوم-یون دارای هندسه ها و شیمی های مختلفی هستند. از جمله هندسه های این سلول ها پریزماتیک و سیلندری و از شیمی های مورد استفاده در خودرو می توان LFP، NMC و NCA را نام برد. علاوه بر این، لازم است ایمنی پک باتری از منظر الکتریکی، مکانیکی و تصادف، حرارتی و آتش سوزی مد نظر قرار گرفته و در آزمون های استاندارد تایید شود.

تاکنون محصولات متنوعی در این راستا در مرکز توسعه خودرو برقی مپنا طراحی و ساخته شده است. این محصولات گستره بزرگی از سلول، کاربرد و ظرفیت را پوشش می دهند. به عنوان مثال، پک باتری سیستم ذخیره ساز انرژی خانگی (ESS) توسعه داده شده در این مرکز که مناسب مصارف خانگی است، دارای ظرفیت ۴٫۳ کیلو وات ساعت بوده و در آن از سلول ها با شیمی LFP و هندسه پریزماتیک استفاده می شود. این سیستم برای خنک کاری از هوا استفاده می کند.

یکی از پک های خودرویی، پک باتری توسعه داده شده برای اولین اتوبوس برقی ایرانی است که در خرداد ماه سال جاری رونمایی شد، این پک باتری دارای ظرفیت ۳۱۸ کیلو وات ساعت با قابلیت دریافت و تامین توان بیش از یک مگا وات است که متناسب با استانداردهای سخت گیرانه ایمنی اتوبوس های درون شهری و با روش کنترل حراتی بر پایه مایع، با استفاده از سیکل تبرید و هیتر است که مناسب عملکرد در مناطق بسیار سرد و بسیار گرم اقلیم ایران است. در پک­های مذکور، از سلول ها با شیمی LFP و هندسه پریزماتیک استفاده شده است که عمر بسیار زیادی داشته و تحت هیچ شرایطی دچار آتش سوزی نمی شوند و در نتیجه ایمنی خوبی برای وسائل نقلیه عمومی فراهم می کنند. محل قرار گیری این پک ها در اتوبوس در کف قسمت میانی و انتهایی آن است و از نظر تثبیت، بارگذاری و جانمایی مسائل پیچیده مهندسی نظیر تعمیر و نگهداری، ارتعاشات و پکیجینگ در آن ها لحاظ شده است.

در پروژه دیگر این مرکز که مربوط به طراحی، توسعه و ساخت اولین پیک-آپ برقی داخلی که در سال ۱۳۹۹ رونمایی شد، از سلول ها با شیمی NMC و هندسه پریزماتیک استفاده و پک باتری با ظرفیت ۴۸٫۶ کیلو وات ساعت طراحی و ساخته شد. سیستم کنترل حرارتی این خودرو بر پایه مایع و با استفاده از رادیاتور و هیتر می باشد. پک باتری این خودرو مشابه خودروهای استاندارد در کف آن قرار گرفته است.

در پروژه دیگری با موضوع طراحی و ساخت و تبدیل خودرو سراتو بنزینی به هیبرید که فضای در دسترس پک باتری کوچک و در صندوق آن بود، از سلول ها با شیمی NCA و هندسه سیلندری استفاده شد که چگالی انرژی بالاتری دارند و ظرفیت ۲۰٫۶ کیلو وات ساعت حاصل شد. سیستم مدیریت حرارتی این پک بر پایه هوا بوده و از سیستم سیکل تبرید و گرمایش جداگانه ای استفاده می کند.