モジュラーバッテリー-定義、設計、使用法

モジュラーバッテリーとは何か、そして現代の世界でどのように使用されているのか疑問に思ったことはありませんか？もしそうなら、今日は、モジュラーバッテリーとその設計について知っておくべきことすべてについて説明します。このタイプのバッテリーの使用が増えるにつれ、消費者でさえこの技術に興味を持ち始めています。それでは、始めましょう。

モジュラーバッテリーとは何ですか？

モジュラーバッテリーは、高度なエネルギーソリューションです。電圧と容量を増やすために、要件に応じて直列と並列の両方で接続できます。モジュラーバッテリーは、スムーズに動作するために高電圧または大容量を必要とするデバイスに広く使用されています。

このタイプのバッテリーは、次のようなデバイスによく使用されます。

• 太陽光および風力エネルギー貯蔵

• ポータブル医療機器
  

• マリントラベル
  

• RV車
  

• オフグリッドおよびマイクログリッドシステム

• 通信電力システム

• バックアップシステムとUPS
  

• 非常灯の力
  

• CCTVセキュリティ＆保護システム
  

上記のすべてのデバイスは、大容量または高電圧でのみ動作できます。モジュラーコンセプトは、メーカーが容量、電圧、サイズを簡単にカスタマイズできるバッテリーを設計できるようにするために導入されました。一般に、モジュラーバッテリーはフラットモジュールバッテリーとしても知られています。

電気自動車であろうとUPSシステムであろうと、効率的なバッテリーシステムを持つことは非常に重要です。だからこそ、テクノロジーについて学ぶほどです。消費者が最適なタイプのバッテリーを選ぶのは簡単です。

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モジュラーバッテリーをどのように設計しますか？

モジュラーバッテリーの設計に関しては、さまざまな利点があります。電圧とセルに柔軟性を提供するため、小さなスペースに一緒に配置できます。モジュラー設計の助けを借りて、複数のバッテリーパックで構成されるより大きな分散バッテリーシステムを構築することができます。

モジュラーバッテリーにより、バッテリーパックに含まれるセルを簡単に取り扱うことができます。これにより、メーカーは、個別の電気および熱管理ユニットを備えた自律型バッテリーパックを設計することもできます。バッテリーパックがシンプルで信頼性の高いビルディングブロックを持つように設計が提案されました。

設計を実現するために、モジュールにはセルモジュールコントローラーユニットがあり、セル温度モニターとしても機能します。バッテリーパック内のほとんどのタスクを処理するのはCMCです。 CMCは、各セルの電圧の監視から放電後のバランス調整まで、バッテリーパックで理想的な充電状態を実現するのに役立ちます。セルの設計と開発の段階では、特定のバッテリーのニーズに合った最適な方法が分析されます。

それは完全にバッテリー設計の目的に依存します。生産の多様化と使用分野の違いにより、カスタムデザインをご利用いただけます。この記事だけで要約すると、設計プロセスは非常に困難です。ただし、プロセスに含まれるさまざまなフェーズを強調することはできます。

• 最初のステップは、機械設計とモジュールの組み立てです。その形状とサイズを持つセルのアクティブな要素は、その中で決定されます。

• 次のフェーズでは、モジュールの外形寸法が正確に定義されます。これに伴い、接続とPCBのボリュームも明確に定義されています。
  

• 構造の後、補助部分が考慮されます。これは、機械的吸収体、熱伝導率、その他のベンチマーク機能など、メーカーが設計に求める特性に従って行われます。
  

• モジュラーバッテリー設計の第3段階は、形状の定義です。このフェーズでは、バッテリーパックのさまざまな材料が固定されます。フレーム、ヒートシンク、サーマルペースト、メカニカルアブソーバーから、すべてのコンポーネントがテストされ、固定されています。
  

• 設計フェーズの第4段階には、モジュールの詳細とバッテリー管理システムの詳細が含まれます。モジュール機能は、セル電圧、温度、バランシングスレーブなどを処理します。BMS機能には、SOC、SOH、TMS、およびバランシングマスターが含まれます。
  

方法論に注意深く従う限り、最後のフェーズで組み立てられたバッテリーパックがはるかに最適で効率的であることが保証されます。

モジュラーバッテリーシステムをどのように使用しますか？

これで、モジュラーバッテリーの設計が高電圧と高電流の要件に対応することがわかりました。エネルギーと電力の仕様を満たすことにより、あらゆる種類のデバイスにモジュラーシステムを使用できるようになります。個々のセルの化学的性質により、設計者は電圧範囲を広げることができます。セルは、パフォーマンスも向上するように積み重ねられます。

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パックの総エネルギーと電力は、非常に単純な式を使用して計算されます。設計の規制に従うことにより、バッテリーパックは経済的かつ効率的であることがわかります。これは、次の用途に使用できるため、大規模なバッテリー貯蔵システムの要件を満たすモジュラーバッテリーです。

• セル電圧管理

• セル温度モニタリング
  

• バッテリー電流管理
  

• 全体的なバッテリー電圧管理
  

モジュラーバッテリーシステムを使用することにより、大規模な電力網や家庭用インバーターに適したバッテリーを設計することができます。高電圧システムは一般的なコントローラーでは管理できないため、モジュラーアーキテクチャは理想的なコントローラーとして機能します。これは、バッテリーパックで使用されているセル間の電圧シフトが原因です。大規模バッテリーには15個以上のセルが含まれていることが多く、個別に保守するのは困難です。

ただし、バッテリシステムにモジュラーアーキテクチャを使用することにより、バッテリは最大255のモードと同時に通信してそれらを管理できます。モジュラーバッテリーシステムの充電について消費者が留意しなければならないことの1つは、モジュラー充電も必要なことです。一般に、直列または並列に接続されたセルを備えたバッテリパックには、それぞれ直列または並列の充電器が必要です。幸いなことに、モジュラーバッテリーパックは、個別の電圧レギュレーターを必要とせずに、単一の充電器で同じことを行うことができます。