1. 角形シェル電池モジュールの概要
角型シェル電池モジュールはエネルギー分野で重要な役割を果たしており、その独自の技術的優位性により多くの分野で広く応用されています。
(1) 共通応用分野一覧
電気自動車の分野では、角型シェル電池モジュールは車両に電力を供給するコアコンポーネントの 1 つです。エネルギー密度が高いため、新エネルギー車の航続距離の要件を満たすことができます。たとえば、DJI や Yihang などの市場の主流の新エネルギー車ブランドは、主に電源としてリチウム電池を使用しており、航続距離は 30 分以上で、ユーザーの撮影ニーズを満たしています。同時に、角型シェル電池モジュールは長いサイクル寿命、高い安全性、優れた環境適応性の特徴を備えており、動力性能、安全性、費用対効果の面で新エネルギー車のニーズを満たすことができます。
エネルギー貯蔵装置の分野では、角形シェル電池モジュールは主に大規模エネルギー貯蔵システムを構築し、グリッドの需要と供給のバランスをとり、グリッドの安定性と信頼性を向上させるために使用されます。これらのエネルギー貯蔵システムは、電力網の低負荷期間中に電気エネルギーを貯蔵し、ピーク時間帯に電気エネルギーを放出することができ、電力網のピークバレーの差を効果的に軽減し、電力網運用の経済性と効率を向上させます。さらに、角形シェル電池モジュールは、再生可能エネルギーの安定供給と効率的な利用を実現するために、太陽光発電や風力発電所の蓄電システムなどの再生可能エネルギー貯蔵ソリューションに広く使用されています。
ドローンの分野において、バッテリーはドローンの核となるコンポーネントの一つであり、角型シェルバッテリーモジュールは、高エネルギー密度、軽量、長いサイクル寿命により、ドローンの電力を強力にサポートします。例えば中国では、ドローン市場がここ数年急速な成長傾向を示しており、空撮、農業、林業、電力、物流などの多分野で大きな可能性を示しています。
航空宇宙分野では、角型シェル電池モジュールがその高い信頼性と安全性の利点から広く使用されています。角形シェル電池モジュールの設計および製造プロセスでは、製品の信頼性と安定性の向上に重点が置かれています。高品質の材料、高度なプロセス、厳格な品質管理システムを使用することにより、バッテリーモジュールはさまざまな使用条件下で安定した性能を保証します。
2. 角型シェル電池モジュール設計のポイント
(1) エネルギー密度が高いことのメリット
角型シェル電池モジュールのセル形状は正方形であるため、同じ体積と重量でより多くの電気エネルギーを蓄えることができます。バッテリーパックの内部空間を最大限に活用する設計により、スペース利用効率が向上します。電気自動車を例にとると、高エネルギー密度の角型シェル電池モジュールは、自動車の航続距離を大幅に向上させ、長距離移動に対するユーザーのニーズを満たすことができます。エネルギー貯蔵デバイスの分野では、大規模エネルギー貯蔵の需要を満たすために、限られたスペースにより多くの電気エネルギーを貯蔵できるため、高エネルギー密度も同様に重要です。統計によると、角形シェル電池モジュールを使用したエネルギー貯蔵装置は、従来の電池と比較してエネルギー密度を 20% 以上増加させることができます。
(2) 高いスペース利用率の特徴
従来の円筒形電池と比較して、正方形のシェル電池モジュールの正方形のデザインは、より密に配置することができます。これにより、スペースの無駄が削減されるだけでなく、バッテリーパックが限られた体積内でより多くのバッテリーを搭載できるようになり、全体のエネルギー密度が向上します。電気自動車などのスペースに制約のあるアプリケーション シナリオでは、高いスペース利用率が特に重要です。たとえば、スペースが限られている一部の小型電気自動車では、角型シェル バッテリー モジュールのスペース利用率が高いため、車両のバッテリー容量が増加し、航続距離が長くなります。
(3) 高いセキュリティ保証
角型電池モジュールは通常、外殻としてアルミニウムなどの高強度材料を使用しており、高い強度と靭性を備えています。この設計により、バッテリーの短絡、漏れ、その他の問題を効果的に防止でき、バッテリーの安全性が向上します。さらに、角型シェルバッテリーモジュールにはレーザーシーリング技術などの先進技術も採用されており、バッテリーパックの密閉性を強化し、バッテリーの安全性をさらに確保しています。たとえば、一部の角型シェル電池モジュールは、厳格な安全性試験を経た後、高温、高電圧、衝突などの極端な条件下でも安定した性能を維持でき、電池が爆発、発火、その他の危険な状況に陥ることはありません。
(4) 高信頼性能
角型シェル電池モジュールは、設計および製造プロセスにおいて、製品の信頼性と安定性の向上に重点を置いています。高品質の材料、高度なプロセス、厳格な品質管理システムを使用することにより、バッテリーモジュールはさまざまな使用条件下で安定した性能を保証します。たとえば、航空宇宙産業では、バッテリーに対する信頼性の要件が非常に高くなります。角型シェル電池モジュールは信頼性が高く、過酷な環境でも安定して動作し、航空機の電力を確実にサポートします。
(5) 高度なカスタマイズ性
正方形のデザインにより、正方形シェルバッテリーモジュールは高度にカスタマイズ可能になります。正方形の設計の自由度が高いため、さまざまなアプリケーションシナリオや要件に応じてカスタマイズできます。たとえば、車両モデル、バッテリー容量、充電速度などの特定の要件を満たすバッテリー モジュールをカスタマイズできます。この柔軟性により、角型シェル電池モジュールは市場の需要によりよく適応し、さまざまな顧客の個別のニーズを満たすことができます。
(6) 環境保護と持続可能性
角型シェル電池モジュールは、生産および使用の過程において、環境保護と持続可能性に配慮しています。多くの生産企業は、生産プロセスで無公害で環境に優しい材料を使用し、省エネと排出削減に注意を払っています。さらに、角型シェル電池モジュールはサイクル寿命とリサイクル価値も高く、資源消費と環境汚染の削減に役立ちます。統計によると、角型シェル電池モジュールのサイクル寿命は数千倍に達し、従来の電池よりも長くなります。一方、リサイクルされた角型貝殻電池モジュールは再利用できるため、環境への影響をさらに低減できます。
3. 角形シェル電池モジュールの製造工程の紹介
(1) 材料準備段階
角型シェル電池モジュールPACKの生産ラインのプロセスは、重要な材料準備段階から始まります。正極材、負極材、電解液などの電池部品の原材料は建物の要のようなもので、その品質が最終製品の性能に直結します。この段階では、品質管理が特に重要であり、メーカーは厳格な品質検査システムを確立して、すべての原材料が高い品質要件を満たしていることを確認する必要があります。たとえば、バッテリーの充電および放電プロセス中に効率的なイオン輸送を確保するために、正極材料の純度について厳格なテストが実施されます。同時に、使用中の副作用を防ぐための負極材料の安定性を評価します。厳格な選別を経た原材料のみが、その後のプロセスステップの強固な基盤を築くことができます。
(2) 電池セルの製造工程
電池の核となる部品である電池セルは、高度な電池セル製造技術を駆使して製造されています。巻き付けまたは積み重ねるプロセスにより、正極材料と負極材料を正確に組み合わせて、安定したバッテリーセル構造を形成できます。このプロセスでは、高い精度と一貫性が要求されます。たとえば、巻き取りの張力と速度を正確に制御することにより、各バッテリーセルの内部構造が均一かつ一貫した状態になり、性能の安定性が確保されます。同時に、積層プロセスでは、バッテリーセルのエネルギー密度とサイクル寿命を向上させるために、材料の各層の厚さと配置を厳密に制御する必要があります。このステップの鍵は、バッテリーセルの一貫性と性能の安定性を確保し、後続のプロセスステップに高品質のコアコンポーネントを提供することです。
(3) セル検査工程
バッテリーセルの製造が完了すると、バッテリーセルのテストが直ちに実行されます。電圧、容量、内部抵抗、その他のパラメータなど、バッテリーセルの電気的性能に関する包括的なテストを実施することで、規格を満たすバッテリーセルを選別できます。このステージは兵士を選択するようなもので、最高のバッテリーセルのみが次のステージに進むことができます。統計によると、厳格なテストとスクリーニングの後、バッテリーセルはその後の生産でより優れたパフォーマンスを発揮し、バッテリーモジュール全体の品質と信頼性が大幅に向上します。各バッテリーセルが後続の生産で適切に機能することを確認し、モジュール組み立ての信頼性の高い基盤を提供します。
(4) モジュール組立工程
モジュールの組み立て段階では、高度に自動化された組み立て装置が重要な役割を果たします。バッテリーセルは、セルの配置、ワイヤボンディング、絶縁材の追加などの手順を経て、順序よくモジュールに組み立てられます。自動化された装置により、各モジュールの組み立て精度と速度が保証され、生産効率が向上します。たとえば、バッテリーセルを配置するプロセスでは、正確な機械的位置決めによりセル間の均等な間隔が確保され、放熱と性能の向上に役立ちます。接続線の溶接には、しっかりとした信頼性の高い接続を確保し、抵抗を低減し、エネルギー伝達効率を向上させるため、高精度の溶接装置が必要です。絶縁材を追加すると、漏れや短絡を効果的に防止でき、バッテリーモジュールの安全性が向上します。
(5) セルマッチング技術
全体的な性能を向上させるために、角型シェル電池モジュールPACK生産ラインはセルマッチング技術を採用しています。バッテリーセルの性能を正確に一致させることで、充電および放電プロセス中の各モジュールの一貫性が保証されます。これは優れたバンドを結成するようなもので、美しい音楽を演奏するには各楽器が調整され、一貫性がなければなりません。たとえば、セル容量や内部抵抗などのパラメータに基づくマッチングにより、各モジュールのセルが充電および放電中に同期して動作できるようになり、エネルギー損失が削減され、バッテリコンポーネントの全体的な性能と耐用年数が向上します。
(6) 梱包・品質検査工程
モジュールの組み立てが完了すると、製品は梱包段階に入ります。同時に、バッテリー部品の包括的な品質検査が実施され、製品が品質基準を満たしていることが確認されます。梱包プロセスでは、環境要件を満たしながら、輸送および保管中の損傷から製品を保護するために、環境に優しく丈夫な梱包材が使用されます。品質検査では、外殻の傷の有無、接続の確実性、性能基準への適合など、製品の外観と機能を総合的に検査します。ユーザーに高品質で信頼性の高いバッテリー製品を確実に提供するため。
(7) 完成品検査工程
最終製品テストは生産ラインで行われ、バッテリーモジュールパック全体の電気的性能、安全性などを総合的にテストします。このステップは製品の最終テストのようなもので、工場出荷前に品質レベルを確認し、市場や顧客のニーズを満たすことができます。たとえば、電気的性能試験を実施して、バッテリーモジュールの容量、電圧、内部抵抗、その他のパラメータが設計要件を満たしているかどうかを確認します。過充電、過放電、短絡、高温などの条件下での性能を含む安全性テストを実施します。これらの厳しいテストに合格した製品のみが市場に投入され、ユーザーに信頼できる電源サポートを提供できます。
4。角型シェル電池モジュールのデザインケース
(1) SAIC-GM Ultium 電池モジュールの設計
1. 3種類のモジュールの特徴をご紹介
上汽GMのUltiumバッテリーモジュール設計には独自の機能があります。これは、ソフトパック バッテリーと、バッテリー セルの基礎を形成する厚さの異なる 2 つの正方形のシェル セルで構成されており、モジュール全体のサイズの点で互換性があります。電気自動車の異なるモデルや異なる使用シナリオでも、柔軟に適用できます。
3モジュールとも底部の水冷プレートを一体化したモジュール一体型冷却方式を採用。この設計により、バッテリーの温度を効果的に下げ、バッテリーの性能と寿命を向上させることができます。関連データによると、モジュール一体型冷却を使用したバッテリー モジュールは、従来の冷却方法と比較してバッテリー温度を 10% 以上低下させることができます。
スクエアシェルモジュールは2端子出力方式、ソフトパックモジュールは1端子出力方式を採用しています。この設計により、Pack は 2 つの異なる高電圧バスバー接続と互換性があり、低電圧サンプリングおよび通信ラインがないため全体の設計が簡素化されます。これにより、生産コストが削減されるだけでなく、生産効率も向上します。
2. 角型シェルモジュール設計表示
上海汽車ゼネラルモーターズは、Ultium の角型シェル電池を明確に実証しました。これは主に 2 つの異なる厚さの電池 (高さと幅は同じ) に分けられます。バッテリーセルの放電バルブの設計では、2 種類のバッテリーに異なる処理が施されています。この設計により、バッテリーの安全性が効果的に向上し、過充電、過放電、短絡、その他の状況が発生した場合の爆発を防ぐことができます。
熱暴走対策としては、主に各電池セル間の間隔を絶縁材で保護したり、電池セル上部の圧力逃し弁をマイカシートで塞いだりする対策がとられています。これにより、バッテリーモジュールの上部カバーがプラスチックであっても、バッテリーの安全性が確保されます。一方、統合された冷却は、通常状態および熱暴走状態におけるバッテリーセルの放熱を改善し、バッテリー温度を下げ、バッテリーの性能と寿命を向上させるのにも役立ちます。
このモジュールには低電圧インターフェイス設計は見られず、突き出た部分は挿入されたワイヤレス CMU の PCBA である可能性があります。この部分は FPC を介して電力供給およびサンプリングされ、最初にブリッジされます。この設計により、バッテリーモジュールの統合が改善されるだけでなく、生産コストも削減されます。
3. ソフトパッケージモジュール設計の説明
中国でリリースされたデザインではソフト パック モジュールのデザインに焦点が当てられていなかったため、解剖せずに 1 つのモジュールのみが展示されました。ソフトパックモジュールとスクエアシェルモジュールは同じサイズ、同じ設置箇所を持ち、モジュールのバス出力インターフェースの端子出力も同じ扱いとなっています。モジュールの Z 方向のスペースにより、ここにはワイヤレス CMU の目に見える突出構造はありません。
ソフト パック モジュールのデザインは、バッテリー セルとデザインのアニメーションを示しています。これは、実際には、MEB ソフト パックとフォルクスワーゲンの四角いシェル デザインの間の互換性の概念と非常によく似ています。ゼネラル モーターズは、ソフト パッケージ モジュールにより、異なる方向、異なる高さと容量で設計された 2 つのスタッキング コンセプトを配置し、ユーザーにより多くの選択肢を提供しています。
(2) Tesla LFP バージョン モデル 3 バッテリー設計
1. モジュールの互換性設計サイズの説明
Tesla LFPバージョンModel 3バッテリーモジュールは互換設計を採用しており、25セルと28セルの2つの異なる構成、合計106セルを2つのモジュール仕様とし、オリジナルの3元モジュール設計と互換性を持たせています。この設計により、生産コストを効果的に削減し、生産効率を向上させることができます。
関連データによると、この互換性のある設計を備えたバッテリーモジュールは、従来の設計と比較して生産コストを 20% 以上削減できます。同時に、この設計によりバッテリーの性能と寿命も向上し、さまざまな電気自動車に対するユーザーの要件を満たすことができます。
2. 水冷プレートと設置構造設計の紹介
水冷プレートはモジュール底部に一体化されており、この水冷プレートに合わせた完全な外観構造となっています。モジュールに十分な機械的強度を与える一方で、十分な絶縁距離も確保します。 LFP の水冷プレートの主な機能は低温加熱であり、後続の NCM バージョンでは熱放散の問題に対処する必要があります。
厚さ 82mm のバッテリーセルを設計する際の主な課題は、250kW の超高速充電をどのように達成するかです。この設計では、正方形のシェル バッテリー セルとモジュールの対応するサンプリング ボードおよび絶縁ボードの高さのため、テスラは CMU サンプリング ボードのレイアウトを調整しました。元のモジュール横になっている部分ではなく、フレキシブル基板を延長した状態です。ここではカットした部分のみを使用します。
3. CMUサンプリングサンプルレイアウト調整の説明
角型シェルバッテリーセルとモジュールの対応するサンプリングボードおよび絶縁ボードの高さのため、テスラは CMU サンプリングボードのレイアウトを調整し、フレキシブル回路基板拡張モードを採用しました。この設計により、生産コストを効果的に削減し、生産効率を向上させることができます。
関連データによると、フレキシブル回路基板拡張モードを使用した CMU サンプリング プレートのレイアウトは、従来の設計と比較して生産コストを 15% 以上削減できます。同時に、この設計はバッテリーモジュールの統合を改善し、バッテリーモジュールの重量を軽減し、電気自動車の航続距離を延ばすこともできます。
5. 角型電池モジュール技術の開発動向
(1) 自動化生産ラインの特徴
1. 効率的な生産
技術の継続的な進歩に伴い、角型シェル電池モジュールの生産における自動化生産ラインの役割がますます重要になってきています。ロボットや自動化設備の導入により、生産効率が大幅に向上しました。たとえば、バッテリーセルモジュールの組み立てプロセスでは、自動化装置が複雑な作業を極めて高速に完了できるため、生産サイクルが大幅に短縮されます。統計によると、従来の手動作業と比較して、自動生産ラインは数倍、さらには数十倍の作業量を同時に完了することができ、市場で高まるバッテリーモジュールの需要に応えます。これにより、企業の生産能力が向上するだけでなく、急速に変化する市場環境への適応も向上します。
2.人件費の削減
自動化された生産ラインの適用により、多数の作業員への依存が軽減され、人件費が削減されます。従来の生産方式では、反復労働に多数の作業員が必要となるため、人件費が高くなるだけでなく、生産効率や品質を確保することが困難でした。自動化された生産ラインは、監視やメンテナンスに少数の技術者のみを必要とする無人または減員生産を実現できます。同時に、自動化された生産ラインの稼働がより安定し、人的要因による生産の変動やエラーが減少し、生産効率と製品の品質がさらに向上します。
3. 製品の品質安定性の向上
自動化された生産ラインで製品の一貫性と精度を確保するには、正確な機械操作と厳格な品質管理が鍵となります。自動化された装置は高精度の動作であらゆる生産プロセスを完了することができ、バッテリーセルモジュールの組み立て精度と品質を保証します。たとえば、ワイヤを接続する溶接プロセスでは、自動溶接装置により溶接点の堅固さと信頼性を確保し、抵抗を低減し、電気エネルギー伝達の効率を向上させることができます。さらに、自動化された生産ラインは、生産プロセス中にリアルタイムでデータを監視および追跡することもできます。問題が発見されると、タイムリーに調整して処理できます。これにより、問題をタイムリーに検出して解決し、製品の品質の安定性が向上します。
4. セキュリティ強化
角型シェル電池モジュールの組み立てプロセスには高電圧および高エネルギー密度の材料が必要であり、手動操作では安全上のリスクが生じる可能性があります。自動化された生産ラインは、安全保護対策とインテリジェントな制御システムを採用することにより、運用リスクを軽減し、生産の安全性を向上させます。たとえば、バッテリーモジュールのテストプロセスでは、自動テスト装置を使用してバッテリーの電気的性能と安全性を包括的にテストし、製品が安全基準を満たしていることを確認できます。同時に、インテリジェント制御システムは、生産プロセスにおける安全上の危険をリアルタイムで監視できます。異常な状況が検出されると、生産スタッフの安全を確保するためにタイムリーな措置を講じることができます。
5. 柔軟性の向上
モジュラー設計により、自動生産ラインは高い柔軟性を持ち、さまざまな製品要件やプロセスの変更に応じて調整できます。たとえば、市場の需要が変化した場合、企業は自動生産ラインのモジュールの組み合わせを調整することで、市場の需要を満たす製品を迅速に生産できます。この柔軟性により、生産ラインは市場の変化に適応し、多様な生産ニーズに対応できます。同時に、モジュール設計により生産ラインのメンテナンスとアップグレードも容易になり、企業の運用コストが削減されます。
6. 環境保護と省エネルギー
自動化された生産ラインは、生産プロセスを最適化し、不要なエネルギーの無駄を削減することにより、環境保護と省エネの実現に役立ちます。たとえば、生産プロセスでは、自動化された装置が実際のニーズに応じてエネルギー消費を合理的に調整し、エネルギーの無駄を回避できます。さらに、自動化された生産ラインにより、生産プロセス中の廃棄物や汚染物質の排出も削減でき、これはグリーン製造の発展トレンドと一致しています。これは環境保護だけでなく、企業の社会的イメージの確立や競争力の強化にもつながります。
(2) スクエアスタッキングプロセスの展望
1. 積層・巻線工程の比較分析
巻線プロセスは、主にその高い生産効率と低コストにより、長い間動力電池の分野で主流を占めてきました。開発の歴史から見ると、巻線技術は民生用電池の頃から応用されており、手動巻線機、半自動巻線機、全自動巻線機と開発過程を経て、生産効率を大幅に向上させてきました。民生用電池から動力用電池への発展の過程で、巻線技術も追随し、角型電池や円筒型電池に広く使用されています。現在、中国の新エネルギー車用角型電池の総設置容量は約42.25GWhで、総設置容量の74.1％を占めており、そのほとんどが巻線技術を使用している。対照的に、ラミネートプロセスは現在主にソフトパックバッテリーの分野で適用されており、市場シェアは小さいです。ラミネートプロセスには、低い生産効率、高いプロセスの複雑さ、難しい品質管理、大きな設備設置面積、高いワット時当たりの投資率などの明らかな欠点があります。現在、国内のラミネート機業界の効率は一般に、単一ステーションあたり 1 枚あたり 1-1.2 秒です。効率が 1 枚あたり約 0.2 秒に改善されて初めて、ラミネートプロセスのコストが巻線プロセスと同等になることができます。
2. バッテリーサイズの延長とスタックの利点
電気自動車の開発に伴い、企業は電気自動車用のシャーシ、バッテリーモジュール、セルサイズの開発を開始しています。フォルクスワーゲンの MEB プラットフォームはその典型的な例で、バッテリーのモジュールとセルのサイズが増加しています。業界は一般に、大型モジュールと大型バッテリーが将来のパワーバッテリーの開発トレンドであると信じています。バッテリーが長くなるにつれて、巻き取りプロセスはますます困難になります。ラミネート加工には、性能面で大きな利点があります。同じ条件下で、ラミネートプロセスにより、バッテリーのエネルギー密度が 5%、サイクル寿命が 10%、コストが 5% 増加します。たとえば、Honeycomb Energy のゼネラルマネージャーである Yang Honxin 氏は、積層技術で製造されたバッテリーのエネルギー密度はより高く、電気自動車の航続距離の需要を満たすことができると紹介しました。サイクル寿命が長くなり、ユーザーの使用コストが削減されます。コストの削減により、企業の競争力が向上しました。
3. 積層プロセス生産装置のブレークスルー
Honeycomb Energy は、ラミネート製造装置の開発において大きな進歩を遂げました。現在、45度回転する高速ラミネート機の開発と導入が完了しており、シングルステーションのラミネート効率はシート1枚あたり最大0.6秒です。同時に、ハニカムは 0.45 秒/個の単一ステーション速度の検証とプロトタイプの開発と製造を完了しました。 0.25秒/個の速度を持つ単一ステーションのラミネート装置は2{{10}}23までに開発できると予想されています。 2023までに、0.25秒の超高速ラミネートプロセスは、ラミネートプロセスの効率の問題を効果的に解決し、巻線プロセスの効率を上回ることが期待されています。たとえば、常州金丹工場のハニカムエナジーの第1段階生産ラインは、単一ステーションの生産効率が1個あたり0.6秒にアップグレードされ、生産能力は2021年に4GWhに達する予定です。第 2 段階では 0.45 秒の高速積層を実現し、2022 年までに 8GWh の生産能力を達成します。また、ハニカム エナジーの 0.6- 秒高速ラミネート技術生産設備は、外国企業と協力して生産されています。一方、0.45-秒の機器はHoneycomb Energyによって独自に設計されています。関連特許は10件以上出願されており、今後は装置サプライヤー2社と共同開発する予定。
6. 角形シェル電池モジュールの設計とプロセスの難しさ
(1) ネザ天宮砲台の困難
1. 構造設計上の困難の分析
天宮電池は、モジュールフリーの統合の過程で多くの構造設計上の困難に直面しています。 CTC 角形シェル電池を設計する場合、熱暴走時の全体的な保護が重要な課題です。エネルギー密度 246Wh/kg の三元電池セルは膨大なエネルギーを持ち、1kWh に近い電池セルは激しい熱を放出します。この問題に対処するために、Tiangong Battery は一連の措置を講じました。まず、熱暴走時の熱によるバッテリーパックへの重大な損傷を防ぐために、複合材料の上部カバーを保護するために一枚の絶縁シートが使用されます。同時に、トレイのエッジを低く設計するために、複合材料のカバーが特別に使用されます。一方で、エッジカバレッジ能力を効果的に向上させることができますが、他方では、断熱材が熱暴走時の損傷からカバーを保護できることを保証する必要があります。
さらに、天宮電池のグリッド形式のモジュール設計は、構造設計にも課題をもたらしました。この設計では、電気コア間に宇宙グレードの低熱伝導率エアロゲル断熱材を充填する必要があり、同時に 1000 度以上の断熱性、UL94 V0 難燃性、軍需産業向けの断熱性を達成する必要があります。 800V電気絶縁冗長安全設計、サンプリング短絡冗長安全設計、モジュールおよび短絡冗長安全設計による電気保護に加え、軽量高強度アルミフレームによるコンパートメント型構造保護、拡張構造安全設計2000N以上、高度に統合されたカスタマイズされた大型モジュール。これらの要件により、材料の選択とプロセスの精度に非常に高い要求が課されます。
2. バッテリー管理システムの課題の探求
クラウド管理に参加した後、Tiangong Battery のバッテリー管理システムは、大量のデータ抽出に基づくクラウドベースの SOH アルゴリズムの推定などの困難に直面しています。クラウド管理では、大量のデータ収集とサーバー プラットフォームへの高速アップロードが必要となり、データ送信の安定性とセキュリティに課題が生じます。同時に、バッテリーのより適切な管理を実現するために、大量のデータから有用な情報を正確に抽出し、クラウドベースのSOHアルゴリズム推定を実行する方法も技術的な課題です。
車載システムでは、BMS アルゴリズムは、バッテリーを管理するドメイン コントローラーおよびクラウド ベースのアルゴリズムと組み合わせて、より基本的なバッテリー動作ステータスを提供する必要があります。これには、競合や誤った判断を避けるために、異なるアルゴリズム間の効率的かつ正確な連携が必要です。さらに、バッテリーデータが継続的に蓄積されるため、バッテリー管理システムを継続的に最適化するためにデータを効果的に保存、管理、分析する方法も長期的な課題です。
(2) エネルギー貯蔵角型電池パックモジュールのレーザー溶接の難しさ
1.角型シェル電池PACKモジュールバスバーの溶接難易度の説明
エネルギー貯蔵角形シェル電池 PACK モジュールのバスバーを溶接するには、複数の困難があります。まず、材料が薄いと、複数の部品を重ねて溶接する際に仮想半田が発生しやすく、強度不足や導電性の低下につながります。これは、材料が薄いと溶接時の熱伝達が不均一になり、溶接が不安定になりやすいためです。さらに、溶接シームの接続幅が不十分だと強度が不足し、バッテリーモジュールの全体的な性能に影響を与える可能性があります。
これらの問題は、エネルギー貯蔵電池の安全性と信頼性に脅威をもたらします。溶接品質が基準を満たしていない場合、バッテリーの使用中に電流の不安定、過熱、さらには安全上の事故などの問題が発生する可能性があります。
2. 提案されるソリューション
これらの問題に対処するために、一連の解決策が提案されています。まず、入ってくる材料の平坦度を制御することが重要です。厳格な品質検査とスクリーニングにより、溶接材料の平坦度が要件を満たしていることを確認し、材料の不均一によって引き起こされる仮想的な溶接問題を削減します。次に、優れた性能を備えた治具を設計し、クランプギャップを制御します。治具の設計では、溶接材料を正確に固定し、溶接プロセス中の安定性を確保し、溶接の品質に影響を与える可能性のある過剰または不均一なギャップを回避できる必要があります。
スモールコアファイバーレーザーの使用やスイング溶接も効果的な解決策です。スモールコアファイバーレーザーはより高いエネルギー密度を提供できるため、溶接がより正確になります。スイング溶接により溶接継手の幅を広げ、溶接強度を向上させることができます。これらのソリューションを包括的に適用することで、エネルギー貯蔵角形シェル電池PACKモジュールバスバーの溶接品質を効果的に改善し、電池の安全性と信頼性を向上させることができます。