バッテリーモジュールの紹介

バッテリモジュールは、直列モードと並列モードを組み合わせたリチウムイオンバッテリコア、およびバッテリコアとユニットバッテリ監視および管理デバイスを取り付けた後に形成されたパックの中間製品として理解できます。その構造は、バッテリーコアをサポート、固定、保護する必要があります。これは、機械的強度、電気的性能、熱的性能、および障害処理能力の3つの主要な項目に要約できます。バッテリーコアの位置を完全に固定し、性能を損なう変形から保護できるかどうか、通電性能要件を満たす方法、バッテリーコアの温度を制御する方法、深刻な場合に電源をオフにできるかどうかバッテリーモジュールの長所と短所を判断するための基準となるのは、熱暴走を回避できるかどうかなどの異常です。高性能バッテリーモジュールの場合、熱管理ソリューションは液冷または相変化材料に変わりました。

ソフトパックバッテリーのエネルギー密度は、3つの一般的なリチウムバッテリーパックで行うのが最も簡単です。ただし、モジュール設計の層では、製品の全体的な安全性を考慮する作業が最も重くなります。バッテリーコアの一部が使用されていると言えます。ライブ転送はモジュール構造に与えられました。

モジュールの主要コンポーネント

ソフトパックバッテリー、設計選択のギャップは比較的大きく、上の図は典型的な形式であり、その基本的なコンポーネントには、モジュール制御をお願いします（BMSスレーブボードと呼ばれることが多い）、バッテリーセル、導電性コネクタ、プラスチックフレーム、コールドプレート、冷却パイプが含まれます、両端のプレッシャープレート、およびこれらのコンポーネントを組み合わせる一連のファスナー。単一のセルを収集して特定の圧力を提供する機能に加えて、両端のプレスプレートもパック内のモジュールの固定構造で設計されています。

構造設計

構造設計要件、信頼性の高い構造：防振および耐疲労;プロセス制御可能：過剰溶接、溶接なし、バッテリーコアへの損傷が100％ないことを保証します。低コスト：生産設備、生産損失を含むPACK生産ライン自動化の低コスト。簡単な分割：バッテリーパックメンテナンス、修理、低コストが簡単で、バッテリーコアをうまく使用できます。必要な熱伝達の隔離を実現し、熱暴走の広がりが速すぎるのを防ぐために、このステップをパックの設計に組み込んで検討することもできます。

現在、業界における円筒状コアのモジュラー群の効率は約８７％であり、システム群の効率は約６５％であると理解されている。ソフトパックコアモールドグループの効率は約85％、システムグループの効率は約60％です。正方形のセルのモードグループ効率は約89％、システムグループ効率は約70％です。ソフトパックされたバッテリーの個々のエネルギー密度は、シリンダーや正方形よりも高い持ち上げスペースがありますが、モジュールの設計要件が高く、安全性を制御するのは簡単ではありません。これは、構造設計によって解決する必要がある問題です。

一般的なモジュール最適化アプローチであるスペース使用率の改善も、モジュールを最適化するための重要な方法です。パワーバッテリーパック会社は、モジュールスペースと熱管理システムの設計を改善し、セル間隔を減らし、それによってバッテリーボックス内のスペースの利用を改善することができます。新しい材料を使用するソリューションもあります。たとえば、パワーバッテリーシステムのバスバー（並列回路のバス、通常は銅製）は銅からアルミニウムに置き換えられ、モジュール固定部品は高強度鋼に置き換えられ、アルミニウムは板金材料に置き換えられます。パワーバッテリーの軽量化も可能です。 。

熱設計

ソフトパックされたバッテリーの物理的構造により、爆発しにくいことがわかります。一般に、アウターケーシングが耐えられる圧力だけが爆破できるほど高く、ソフトパックされたバッテリーコアの内圧は大きく、圧力と漏れはアルミニウムプラスチックフィルムの端から始まります。液体。同時に、ソフトパックされたバッテリーコアは、熱放散においても最高です。

ソフトパックバッテリーの有名な代表である日産リーフは、そのモジュール構造が完全に密閉されており、熱放散を考慮していません。つまり、熱を放散しません。市場でのLeafの頻繁なフィードバックの容量は速すぎます。これは、この熱管理とは無関係ではありません。当然のことながら、高性能電気自動車の追求に伴い、ソフトパックバッテリーもアクティブな熱管理構造を備えている必要があります。

現在の主流の冷却方法は、液体冷却と相変化材料冷却に変わりました。相変化材料の冷却は、液体冷却と組み合わせて使用することも、それほど過酷でない環境で単独で使用することもできます。接着剤で満たされた中国でまだ広く使用されているプロセスもあります。ここでは、空気よりもはるかに大きな熱伝導率を持つ熱伝導性接着剤が充填されています。電気通信によって放射された熱は、熱接着剤によってモジュールハウジングに伝達され、さらに環境に放散されます。このように、セルを個別に交換することはほとんどありませんが、熱暴走の拡大をある程度防ぎます。

液体冷却、モジュール構成の写真では、コールドプレートと液体冷却水パイプが液体冷却システムのコンポーネントです。モジュールはセルを積層することで形成され、セル間に間隔を置いて配置された液冷プレートがあり、各セルが液冷プレートに接触する大きな表面を持つことを保証します。もちろん、液冷バッテリーをソフトパックバッテリーで成熟させることは容易ではありません。液冷板の固定、シール、絶縁等を考慮する必要があります。

電気設計

電気設計には、低圧と高圧が含まれます。

低電圧設計では、通常、機能のいくつかの側面を考慮する必要があります。信号取得ハーネスを介して、バッテリーの電圧と温度の情報がモジュールスレーブ制御ボードまたはモジュールに取り付けられたいわゆるモジュールコントローラーに収集されます。モジュールコントローラーは通常、イコライゼーション機能（アクティブイコライゼーションまたはパッシブイコライゼーション、あるいはその両方）を設計します。少数のリレーオン/オフ制御機能は、スレーブ制御ボードまたはモジュールコントローラで設計できます。モジュールコントローラとメインコントロールボードはCAN通信を介して接続され、モジュール情報を送信します。

高電圧設計は、主にバッテリコアとバッテリコア間の直並列接続、および設計モジュールとモジュール外部のモジュール間の接続です。一般モジュールは、直列接続のみを考慮します。これらの高電圧接続は、2つの要件を満たす必要があります。1つは、導電性部材の分布とセル間の接触抵抗が均一である必要があります。均一でない場合、セル電圧の検出が妨げられます。第二に、抵抗は伝送経路の無駄な電気エネルギーを避けるために十分に小さくなければなりません。

安全設計

安全設計は、3つの遡及的要件に分けることができます。事故を防ぐための優れた設計。そうでない場合は、事故の場合は、早期に警告し、人々に熟考する時間を与えるのが最善です。故障が発生した場合、事故の拡大を防ぐために設計目標が変更されます。

最初の目的は、合理的なレイアウト、優れた冷却システム、信頼性の高い構造設計を実現することです。二次ターゲットでは、センサーをすべての可能な障害点に広く分散させ、電圧と温度を包括的に検出し、できればそれぞれを監視する必要があります。バッテリーコアの内部抵抗。最も低い目標は、バッテリーコアとモジュールを介してヒューズを設定でき、モジュールとモジュールの間にファイアウォールを設定し、災害発生後に発生する可能性のある構造的崩壊に対処するために設計強度の冗長性を使用します。これが高性能ソフトパッケージモジュールの方向性です。

軽量設計

軽量設計、主な目的は、航続距離を追求し、不要な負担をすべて排除し、軽く戦闘に参加することです。そして、軽量化とコスト削減を組み合わせることができれば、さらに楽しいものになります。バッテリーコアのエネルギー密度を上げるなど、より軽い道路がたくさんあります。詳細設計では、強度を確保する場合（例えば、より薄い材料を選択し、プレートに大きな穴を掘る）、構造部品の強度が確保されます。アルミニウム材料との交換板金部品。シェルは、密度の低い新しい材料で作られています。

標準化された設計

標準化は大企業以来の長期的な追求であり、標準化はコストを削減し、互換性を向上させるための基礎です。パワーバッテリーモジュール特有の、はしごを使用する大きな目的もありますが、実際にはセルはまだ標準化されていないため、モジュールの標準化距離はさらに遠くなります。

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