Como fazer um projeto de módulo para uma bateria de íons de lítio?

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O módulo de bateria pode ser entendido como uma combinação de bateria de íons de lítio e uma série de células para monitorar e formar uma célula formada por células e um PACK. Sua estrutura deve ser suportada, fixada e protegida pela bateria, o que pode ser resumido em 3 grandes itens: resistência mecânica, desempenho elétrico, desempenho térmico e capacidade de tratamento de falhas. Posso completar a posição do núcleo da bateria e proteger a deformação da perda de desempenho com perdas, como atender aos requisitos de desempenho de transporte de corrente, como atender ao controle da temperatura do núcleo elétrico, pode ser desligado quando a anormalidade grave pode ser desligada, pode evitar a propagação da perda de calor, etc.

, será o padrão de avaliação das vantagens e desvantagens dos módulos de bateria. Módulo de bateria de alta demanda de desempenho, sua solução de gerenciamento térmico foi voltada para resfriamento líquido ou materiais de mudança de fase. A densidade de energia da célula da bateria de bolsa macia provavelmente será alta em três pacotes comuns de baterias de íons de lítio, mas para o design do módulo, a tarefa de considerar a segurança geral do produto, pode-se dizer que faz parte da eletricidade. O movimento do núcleo dá a estrutura do módulo.

Uma composição importante do módulo é uma bateria de bolsa macia, e a lacuna de seleção do design é relativamente grande. A imagem acima é uma forma mais típica. Os componentes básicos incluem: controle de módulo, placas escravas BMS, células de bateria, conectores condutores, estruturas plásticas, placas frias, tubos de resfriamento em ambas as extremidades e fixadores combinados com esses componentes.

Entre elas, as placas de pressão de ambas as extremidades são adicionais ao uso de uma pressão constante, e o módulo é frequentemente projetado na estrutura fixa no PACK. Requisitos de projeto estrutural. Confiabilidade estrutural: antifadiga; processo controlável: sem solda livre, solda nobre, garantindo 100% da bateria; baixo custo: custo de automação da linha de produção do pacote, incluindo equipamento de produção, perda de produção; fácil divisão: pacote de bateria Fácil manutenção, reparo, baixo custo, núcleo da bateria pode ser usado para uso; para evitar transferência de calor, evitar que a perda de calor se espalhe muito rápido, ou coloque esta etapa no projeto do pacote e então considere.

Entende-se que, atualmente, a montagem integrada de células cilíndricas na indústria é de cerca de 87%. O sistema é composto por aproximadamente 65%; a taxa funcional do modo de núcleo do pacote flexível é de cerca de 85%, e o sistema é limitado a cerca de 60%. O componente modular da célula quadrada é de cerca de 89%, e o sistema é inclusivo.

A eficiência é de cerca de 70%. A densidade de energia do monômero do saco macio é maior do que a do cilindro e do quadrado, mas o design do módulo é alto, a segurança não é fácil de controlar, o que é o problema que o design resolve. Otimização geral do módulo.

Melhorar a utilização do espaço também é uma maneira importante de otimizar o módulo. O Power Lithium Battery Pack pode reduzir o uso de caixas de bateria ao melhorar o design do módulo e do sistema de gerenciamento térmico. Há também uma solução que utiliza novos materiais.

Por exemplo, a barra de barramento dentro do sistema de bateria de lítio de potência (barramento no circuito paralelo, geralmente é feito de placa de cobre) de cobre para alumínio, e a fixação do módulo é substituída pelo material de chapa metálica para aço e alumínio de alta qualidade, o que também pode reduzir o peso da bateria de lítio de potência. A estrutura física da bateria de bolsa macia com design térmico determina sua dificuldade de explosão. Geralmente, somente a pressão pode ser afetada pelo invólucro, que é alto o suficiente para soprar, e a pressão interna dentro do saco macio iniciará a borda do filme de alumínio.

, Vazar. Ao mesmo tempo, a bateria de bolsa macia também é a melhor entre várias baterias. O famoso representante da bateria de bolsa macia, LEAF da Nissan, é totalmente selado e não considera dissipação de calor, ou seja, não há dissipação de calor.

E a capacidade de feedback frequente do Leaf no mercado é muito rápida e não está relacionada a esse gerenciamento térmico. Obviamente, como as pessoas buscam veículos elétricos de alto desempenho, as baterias de bolsa flexível devem ter estruturas ativas de gerenciamento térmico. O modo de resfriamento convencional atual foi convertido para resfriamento líquido e resfriamento de material por mudança de fase.

O resfriamento do material de mudança de fase pode ser usado com resfriamento líquido ou usado sozinho, de acordo com as condições do ambiente. Há também um processo, o pneumon, que ainda está em uso na China. Aqui está um coeficiente de condutividade térmica mais condutivo do que o ar.

O calor das telecomunicações é transmitido ao invólucro do módulo por meio de gel condutor térmico e posteriormente emitido para o ambiente. Dessa forma, a célula é substituída separadamente, mas também evita o descontrole térmico até certo ponto. O líquido está frio, na imagem do módulo descrita anteriormente, a placa fria e o tubo de água fria líquida são os componentes do sistema de resfriamento líquido.

O módulo é empilhado pelo núcleo elétrico e há uma placa resfriada a líquido disposta na célula da bateria, o que garante que cada uma das células tenha uma grande superfície de contato com a placa de resfriamento líquido. Claro, a bolsa macia deve ser madura, não é fácil fazer tecnologia de resfriamento líquido, que deve considerar a fixação, vedação, isolamento, etc. de placas frias líquidas.

Projeto elétrico O projeto elétrico contém duas partes: baixa pressão e alta pressão. Projeto de baixa tensão, geralmente considerando diversas funções. Ao sinalizar o chicote de fios, a tensão da bateria e as informações de temperatura são coletadas para o módulo a partir da placa de controle ou do chamado controlador de módulo instalado no módulo; o controlador do módulo é geralmente projetado para projetar uma função de equilíbrio (equalização ativa ou equalização passiva ou ambos os coeficientes); uma pequena quantidade de funções de controle de relé desligado pode ser projetada no controlador escravo ou no controlador do módulo; conecte as informações do módulo às informações do módulo por meio do controlador do módulo de conexão de comunicação CAN e do controlador principal.

Projeto de alta pressão, importante é a junta paralela da corda entre a bateria e a célula, e a conexão externa do módulo e o módulo, o módulo geral é considerado apenas em série. Essas conexões de alta pressão devem ser necessárias para atingir dois aspectos: primeiro, a distribuição de energia elétrica e resistência de contato entre as células deve ser uniforme, caso contrário, a detecção de tensão do monômero será interferida; segundo, a resistência deve ser pequena o suficiente para evitar que a energia elétrica passe pelo caminho do desperdício. O projeto de segurança pode ser dividido em três requisitos retrospectivos: bom projeto, não tenha um acidente; se não importa, ocorre um acidente, é melhor guerrear com antecedência, dar às pessoas para refletir o tempo; a falha ocorreu, o alvo é projetado. Ele se transforma em evita a propagação excessiva.

Para atingir o primeiro objetivo, é um layout razoável, um bom sistema de resfriamento, um projeto estrutural confiável; objetivos secundários, o sensor é mais amplamente distribuído para cada possível ponto de falha, detecta completamente a tensão e a temperatura, de preferência monitora cada resistência interna de uma bateria; o objetivo mínimo pode ser definido pela bateria e pelos módulos, e o firewall é definido entre os módulos e os módulos. A redundância de intensidade do projeto deve entrar em colapso após a ocorrência do desastre. Esta é a direção dos módulos de bolsa macia de alto desempenho.

Design leve Design leve, o objetivo mais importante é buscar a vida da vida, eliminar todo o fardo, com carga leve. Se for mais leve, fica ainda mais feliz em acompanhar o custo. Estradas leves, como aumentar a densidade de energia da bateria; no projeto detalhado, garantir a espessura das peças estruturais no caso de resistência (como a escolha de materiais mais finos, cavando mais furos na chapa); substituir a carcaça de alumínio por peças de chapa metálica; novos materiais com menor densidade para criar carcaças, etc.

A padronização do design é uma busca de longo prazo desde a grande indústria, e a padronização é a pedra angular da redução do aumento de custos e da intercambialidade. Especificamente para o módulo de bateria de lítio de potência, houve um grande propósito de utilização de uma escada. Isto é, mas a realidade é que se o monômero não foi padronizado, então a distância de padronização do módulo é maior.

O conhecido modelo da bateria de bolsa macia Renault Zoe, setembro de 2016, pacote de bateria ZoE atualizado pela Renault, a quantidade total do pacote de bateria é de 45,6 kWh, a potência disponível é de 41 kWh, a tensão nominal do sistema é de 360 ​​V, o sistema é 2P96S, um total de 192 lotes, consistindo de 12 módulos 2P8S. O conjunto de baterias ZOE usa um método de gerenciamento de resfriamento pelo vento, a partir do furo central, em ambos os lados.

Cada 2 células são envolvidas em 1 invólucro de alumínio superior e 1 invólucro de alumínio inferior, e os dois invólucros de alumínio são unidos por um encaixe, a espessura do invólucro de alumínio é de 0,4 mm. A caixa de alumínio é estampada para formar três saliências, com altura de projeção de 0.

8 mm, uma projeção da caixa de alumínio da unidade 2P adjacente, uma lacuna de largura de 1,6 mm, e o calor da bateria é conduzido para a caixa de alumínio, na lacuna o fluxo de ar resfria a célula, enquanto a lacuna também pode absorver parte da célula expandida. A bateria da Zoe é fornecida pela LG Chemical, a versão 2012 da bateria da ZOE é de 36 Ah, o tamanho é 325x135x11.

2 mm, com um peso de cerca de 0,86 kg, e o peso total da bateria é 165,12, representando 57% do PACK total.

Especula-se que a versão 2016 da bateria ZoE tenha 65 Ah, tamanho semelhante ao de 36 Ah. Nissan Leaf (sem resfriamento forçado) Módulo pequeno da bateria Leaf, 4 células em cada alojamento; o módulo pequeno e o módulo pequeno são conectados à conexão de injeção. O terminal de cada coluna do módulo, de acordo com o número de cada módulo, é especializado na moldagem por injeção da caixa de junção correspondente, e a forma e o módulo de cada caixa de junção são um ou um.

Se o número de módulos (2P2S) mudar, a caixa de junção não poderá ser usada, a menos que o número seja um inteiro de um módulo existente e o número de módulos paralelos. Por exemplo, se um módulo for 4×2 (uma célula), então o módulo modificado deve ser 8×2,12×2……Caso contrário, sua caixa de junção de eletrodos original não poderá ser usada. Comparação do modo de conexão forte da bateria do pacote macio: o formato do módulo é mostrado abaixo.

Selecione uma bateria de íons de titanato de pacote flexível de fábrica para agrupamento, e seus parâmetros característicos são mostrados na tabela a seguir. O módulo de bateria de íons de lítio consiste em uma bateria de íons de lítio, uma placa de montagem do módulo, um bloco isolante, um invólucro, uma longa fileira de conexão, uma curta fileira de conexão, uma coluna de polos e uma estrutura de módulo de bateria de íons de lítio, conforme mostrado abaixo. Uma bateria é colocada no meio das duas placas de montagem do módulo, formando uma estrutura de 5 e 3 cordas, e a conexão paralela da corda usa longas fileiras de conexão e curtas fileiras de conexão para conectar a bateria, entre a bateria e as conexões longas/curtas, porcas de parafuso O modo de conexão é fixado.

A coluna polar é conectada à saída externa do módulo de bateria de íons de lítio, que é conectado à conexão curta, e o método de conexão também é uma conexão de parafuso. Entre a fileira de conexão longa e a fileira de conexão curta em um bloco de isolamento isolante para isolamento elétrico. Método de conexão 1: O módulo de bateria de íons de lítio é conectado ao parafuso completo, ou seja, a bateria de íons de lítio e a linha de conexão longa/curta, a conexão entre a linha de conexão curta e a coluna do poste usam uma conexão de parafuso.

Modo de conexão 2: Módulo de bateria de íons de lítio com conexão semi-parafuso e soldagem semi-laser, ou seja, a conexão entre a bateria de íons de lítio e a linha de conexão longa/curta é feita por soldagem a laser, enquanto a conexão entre a linha de conexão curta e a coluna do poste usa uma conexão de parafuso. Método de conexão três: soldagem a laser e módulo de célula de uma peça da coluna de poste integrada, ou seja, a conexão entre a bateria de íons de lítio e a linha de conexão longa/curta é soldagem a laser, e a linha de conexão curta e a coluna de poste formam um componente inteiro. Método de teste, conexão de parafuso de teste separada e impedância de conexão de soldagem a laser, cada um pega uma conexão curta e uma bateria de íon de lítio, conexão de parafuso separada e experimento de soldagem a laser, registro de medição da respectiva impedância de conexão.

Ao mesmo tempo, o valor da resistência interna de todo o módulo é obtido medindo o valor da resistência interna do módulo da bateria de íons de lítio, comparando assim a diferença de resistência interna do módulo da bateria de íons de lítio em diferentes modos de conexão. A impedância de conexão e a resistência interna são obtidas pela medição do testador de bateria HiOki. Uma pluralidade de resistências térmicas ou termopares são dispostos em um módulo de bateria de íons de lítio como um ponto de medição de temperatura, e a temperatura de diferentes pontos de temperatura do módulo de bateria de íons de lítio é testada por experimento de carga e descarga.

O módulo de bateria de íons de lítio é classificado para 100 A. Considerando que a corrente limite da operação de sobrecarga é de aproximadamente 120A, ela é carregada e descarregada no limite de corrente 120A no teste experimental. Registre a temperatura mais alta, o aumento de temperatura e a diferença de temperatura de cada ponto de medição de temperatura durante a carga e a descarga.

O ponto de medição de temperatura do módulo de bateria de íons de lítio do método de conexão é 4 (limitado pelo, no momento, apenas 4 pontos-chave são medidos) e a temperatura de resistência térmica é usada. O ponto de medição de temperatura do módulo de bateria de íons de lítio no modo de conexão 2 e três é 12, que usa medição de temperatura por termopar. Análise de resultados experimentais, a partir dos dados, a impedância de conexão da conexão do parafuso é muito maior do que a impedância de conexão da soldagem a laser.

Os fatores importantes que formam a impedância de conexão da conexão do parafuso são: a superfície da superfície da junta é irregular (grande rugosidade da superfície); é afetada por fatores ambientais, oxidação ou corrosão na conexão longa/curta e na superfície de contato da bateria; o aperto do parafuso não é suficiente, o torque de aperto de cada parafuso é inconsistente; a interferência de fatores externos faz com que os parafusos, incluindo os parafusos, sejam causados ​​por vibração durante o transporte e manuseio. Como a soldagem a laser converte energia luminosa em energia térmica, o material é derretido, atingindo assim o propósito da soldagem, e é equivalente a derreter os dois, então a impedância dessa conexão deve ser menor. Da resistência interna do módulo de bateria de íons de lítio, o módulo de bateria de íons de lítio do método de conexão é superior ao modo de conexão um e ao modo de conexão.