バッテリーモジュールの設計-定義、設計、および構成

現在、電動機械・設備の増加により、リチウムイオン電池への関心が高まり、EVの電源も増えています。ただし、さまざまな種類のバッテリーに使用される特定の用語に混乱することがあります。バッテリーセル、バッテリーモジュール、バッテリーパックなどの名前で知られています。一般的に使用される名前はバッテリーです。上記の3つの単語は、実際にはさまざまな種類のバッテリーを指します。

電気自動車で動作するには、小さな電話のバッテリーの数千倍の強力なバッテリーが必要です。そのため、EVには数十から数千ものバッテリーセルが必要です。したがって、電気自動車のバッテリーの組成は、使用する電気自動車の種類にわずかに依存する可能性があります。しかし、一般的に、EVバッテリーはセル、モジュール、およびパックで構成されます。

電気自動車のバッテリーの分類

1.バッテリーセル

充電と放電によって電気エネルギーを発揮するリチウムイオン電池の基本単位。これらの各セルは、カソード、アノード、および電解質で構成され、長方形のアルミニウムケースに収められています。

2.バッテリーモジュール

セルを外部の衝撃、熱、振動から保護するために、固定数のセルを組み合わせて1つのフレームに収められたバッテリーアセンブリ。

3.バッテリーパック

3.2V 20A低温LiFePO4バッテリーセル-40℃3C放電容量≥70％充電温度：-20〜45℃放電温度：-40〜+ 55℃鍼灸試験合格-40℃最大放電率：3C

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電気機器の電気自動車に搭載されるバッテリーシステムの最終形状。モジュールと、バッテリー管理システム、冷却システムなどを含むさまざまな制御保護システムで構成されています。

そのため、大型のバッテリーパックでは、バッテリーセルがモジュールに配置されてサービス可能なユニットを実現します。バッテリーセルの製造は、バッテリーパックやモジュールとは異なります。バッテリーセルの製造は主に化学プロセスですが、モジュールとパックの製造は、機械的な組み立てプロセスによってセルを組み立てるだけです。パックには、バッテリーセル、ソフトウェア（バッテリー管理システム）、および多くの場合、バッテリーパックを使用する場所と方法に応じて、冷却および加熱システムが含まれています。

バッテリ管理システムは、モジュールとパックを管理して、バッテリが意図した設計パラメータ内で動作することを保証する電子システムです。これらのパラメータは、電圧、電流、温度、充電状態、健康状態など、異なります。 BMSは、必要に応じて、このバッテリー特性を測定、計算、保存、および伝達する責任があります。

高出力のバッテリーモジュールをどのように設計しますか？

バッテリーセルは固定電圧と容量です。容量は変化しますが、電圧は変化しません。電力仕様を満たすために、バッテリーパックの使用が必要になる場合があります。バッテリーの種類、バッテリー内のセルの数、パックの形状、およびパックのコンポーネントは、デバイスの電圧と負荷電流によって決まります。

バッテリーパックの構成

• リニアまたはFタイプ

• キュービックまたは複合Fタイプ、複数行のセル
  

• 入れ子型セル

• 円形セル

• 線形またはL型セル
  

上記は、特定のタイプの仕様またはニーズに対応するバッテリーモジュール内のセルのさまざまな配置です。

低温高エネルギー密度頑丈なラップトップ ポリマー バッテリーバッテリー仕様: 11.1V 7800mAh -40℃ 0.2C 放電容量 ≥80%防塵、耐落下性、耐腐食性、耐電磁干渉性

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モジュールアセンブリ

はんだ付けまたは溶接–ほとんどのバッテリーは、接点にニッケルストリップを使用して溶接されるスポットです。独房への直接の兵士は危険なプロセスになる可能性があります。溶けやすい、安全ベントが乱れる、熱が高いと内部ショートニングの原因にもなります。この損傷も、後になるまで目立ちません。そのため、一般的に、エンドユーザーが非常に簡単な方法でバッテリーの損傷を恐れることなくカスタムパックをはんだ付けできる容量性放電スポット溶接機があります。

熱収縮チューブ–パックを保持してモジュールを作成する最も一般的な方法は、熱収縮チューブ法です。小さなパックには十分な強度がありますが、重量が増えると、より構造的な強度が必要になります。これは、魚の紙またはプラスチックシートを構造に追加することで可能になります。次に、このパックをシステムボックスまたはプラスチックケースに入れてモジュールに組み立てます。

バッテリーホルダー–バッテリーホルダーを設計または使用している場合は、ロングセルまたはショートセルまたはワイドセルに十分な準備が整っていることを確認する必要があります。同じクリップで保持されているセル間でショートが発生する可能性があるため、クリップのエッジを鋭くしてセルに触れないようにしてください。

高電圧システムの「バッテリーパック」は、バッテリーセルとの間のバッテリーの電力の流れを制御するように構成されており、設計されたエンベロープ内の電力レベルを維持するために機能します。

1.コンタクタ

自動車を使用しない場合に高電圧システムの「バッテリーのパック」を分離するために主に使用される電気的にトリガーされるスイッチは、接触器と呼ばれます。ただし、これらはセキュリティの目的で役立ち、自動車のいずれかのセグメントで誤動作が発生し、バッテリーのパックが設計されたエンベロープから押し出された場合は、バッテリーのパックを分離するために緩めることができます。

2.プリチャージ回路

バッテリのパックがトランジションとコンタクタを切断状態から接続状態に閉じるとすぐに、瞬間的な大電流が発生する可能性があります。したがって、変更は管理され承認されたプロセスである必要があります。また、プリチャージ回路を調整および制御する電流を提供し、追加であるが電流の流れを制御する抵抗とコンタクタを含みます。

3.ヒューズ

ヒューズは、セキュリティを維持する目的で使用される著名なデバイスです。ヒューズは、コンタクタを超える流れる電流を含む過剰な電流が装置を通過するのを防ぎ、損傷から保護します。ヒューズの選択は重要ではなく、機能に必要なすべての故障モードがコンタクタまたはヒューズでカバーされるように、高電圧システムの他のコンポーネントと調和させる必要があります。

4.手動サービス切断：

これは、高電圧（バッテリーモジュール）で役立つ4番目の安全方法と見なされており、「手動サービス切断」と略されるMSDと呼ばれます。パック内の電気の連続性を妨げるために使用されます。これは、ヒューズを取り囲むタッチセーフで取り外し可能なエンクロージャーです。

5.HVIL

これは、高電圧のパックで役立つ最後の、しかし重要な安全メカニズムであり、HVILとして知られています。これは、高電圧のアクセスポイントと交差する導通のある電気回路であり、アクセスポイントを開いた場合に、システムに信号を送り、バッテリー管理を通知します。

モジュールのバッテリテストには、セル接続が十分に安全であり、弱くなったり、故障したり、過熱したりすることなく予想される電流負荷を管理するのに十分な強度があることを確認するための充電および放電テストが含まれます。セルのバランスが取れていて、電圧が正確に報告され、温度センサーが適切に機能していることを確認するために、追加テストを行う必要があります。