ช่องใส่แบตเตอรี่คืออะไร?
"ช่อง"หมายถึงกรอบโครงสร้างภายในชุดแบตเตอรี่ที่เก็บและจัดระเบียบเซลล์ ฟังดูเรียบง่าย แต่คำจำกัดความที่แท้จริงของคำนี้แตกต่างกันไปในแต่ละบริษัท ตอนที่ฉันอยู่ที่ Rivian ใครๆ ก็เรียกมันว่า "ผู้ให้บริการมือถือ" หลังจากที่ฉันย้ายไปที่ซัพพลายเออร์ระดับ Tier-1 ของเกาหลี เอกสารภายในทั้งหมดจะเรียกว่า "ที่อยู่อาศัยโมดูล" สิ่งเดียวกันแต่ชื่อต่างกัน
ฉันอยู่ในอุตสาหกรรมนี้มา 11 ปีแล้ว และอาจใช้เวลาในการออกแบบส่วนต่างๆ มากกว่าระบบย่อยอื่นๆ ไม่ใช่เพราะเทคโนโลยีนั้นยากเป็นพิเศษ มันเป็นเพราะมันเชื่อมโยงอย่างแน่นหนากับสิ่งอื่นเกือบทุกอย่าง เปลี่ยนมิติหนึ่งของส่วนต่างๆ และคุณจะต้อง-จำลองการระบายความร้อน โครงสร้าง และการประกอบอีกครั้ง
ผมขอเน้นไปที่แรงบวมของเซลล์ - นี่คือจุดที่ผมก้าวเข้าสู่หลุมพรางที่สุด
ทุกคนรู้ดีว่าเซลล์แบบแท่งปริซึมจะพองตัวในระหว่างรอบการชาร์จ/จำหน่าย แต่จำนวนเซลล์ที่พองตัวจริง ๆ จะแตกต่างกันไปอย่างมาก ขึ้นอยู่กับข้อมูลของซัพพลายเออร์ ฉันเคยเห็นเอกสารข้อมูล CATL อ้างว่าอายุการใช้งานเพิ่มขึ้น 8% สำหรับความจุที่กำหนด ในขณะที่ Samsung SDI แสดงรายการ 12% สำหรับเซลล์ที่เทียบเคียงได้ เมื่อคุณถามวิศวกร พวกเขาบอกว่า "เงื่อนไขการทดสอบที่แตกต่างกัน" อันไหนถูกต้อง? ไม่มีใครรู้จริงๆ ดังนั้นในการออกแบบ เราจะใช้ค่ากรณีที่แย่ที่สุด-เสมอ (12%) แล้วใช้ปัจจัยด้านความปลอดภัยอีก 1.2×
ในปี 2021 ฉันทำงานในโครงการให้กับ OEM ของสหรัฐอเมริกา (ไม่สามารถระบุชื่อได้) แผ่นปลายช่องเป็นเหล็กประทับขนาด 2.5 มม. เราใช้ความเครียดและการเสียรูปของ CAE ซ้ำ - หลายครั้ง ทุกอย่างดูดี จากนั้น ประมาณ 14 เดือนหลังจาก SOP ความล้มเหลวในภาคสนามก็เริ่มเข้ามา เมื่อเราแยกชิ้นส่วนออกจากกัน แผ่นปิดส่วนท้ายก็โค้งงอออกไปด้านนอกอย่างเห็นได้ชัด ช่องว่างปรากฏขึ้นระหว่างตัวเติมช่องว่างและแผ่นเย็น ความต้านทานความร้อนพุ่งสูงขึ้น และบางเซลล์ร้อนกว่าเพื่อนบ้าน 7-8 องศา BMS ไม่ได้เกิดข้อผิดพลาดเนื่องจากยังไม่ถึงเกณฑ์ แต่การเร่งอายุเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ ในที่สุดเราก็เปลี่ยนมาใช้เพลตปลายอะลูมิเนียมหล่อขึ้นรูป-ขนาด 4 มม. และปัญหาก็หายไป(ฉันจะไม่พูดถึงว่าบิลการทำใหม่นั้นดูมากแค่ไหน)
ทำไมการจำลองถึงไม่จับมัน?
เนื่องจากกรณีโหลดแรงที่บวม-ที่เราป้อนเข้าไปใน CAE นั้นผิด ข้อมูลของผู้ผลิตเซลล์ถูกวัดที่คงที่ 25 องศา ในความเป็นจริง เวลาขับรถไปรอบๆ ฟีนิกซ์ในฤดูร้อน อุณหภูมิของกระเป๋าจะเกิน 45 องศาเป็นประจำ การขยายตัวทางความร้อนของอิเล็กโทรไลต์ + การเติบโตของ SEI ที่เร่ง=แรงบวมที่เกิดขึ้นจริงนั้นสูงกว่าค่าในเอกสารข้อมูลมาก ไม่มีใครรู้ตัวคูณที่แน่นอน หลังจากภัยพิบัติครั้งนั้น ฉันไม่เคยเชื่อถือการจำลองเพียงอย่างเดียวอีกต่อไป - ตอนนี้เรากำหนดให้มีการตรวจสอบการหมุนเวียนของอุณหภูมิสูง-ห้องสูง{12}}กับการออกแบบใหม่ทุกชิ้น
เซลล์ทรงกระบอกเป็นเรื่องราวที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง
สำหรับรุ่น 21700 หรือ 4680 ความแข็งในแนวรัศมีส่วนใหญ่มาจากตัวกระป๋องเอง การขยายตัวตามแนวแกนมีน้อย ข้อกังวลหลักคือระยะห่างและวิธีการตรึง
โครงสร้าง 4680 ของ Tesla เป็นวิธีการที่น่าสนใจ โดยเซลล์จะถูกยึดติดโดยตรงด้วยกาวที่แผ่นด้านบนและด้านล่าง จึงสามารถเปลี่ยนเซลล์ให้กลายเป็นส่วนประกอบ-รับน้ำหนักได้อย่างมีประสิทธิภาพ
ข้อได้เปรียบที่ยิ่งใหญ่:ขจัดน้ำหนักของช่องแบบเดิมๆ
ข้อเสียใหญ่:ความสามารถในการซ่อมบำรุงเป็นศูนย์ - เซลล์ที่เสียหนึ่งเซลล์และแพ็กทั้งหมดเป็นเศษซาก
โดยส่วนตัวแล้ว ฉันคิดว่าการแลกเปลี่ยนนี้-สมเหตุสมผลอย่างยิ่งกับโมเดลธุรกิจของ Tesla (การบูรณาการในแนวตั้ง + แนวคิดเรื่อง Gigacasting) แต่มันไม่เหมาะกับ OEM ทุกรายที่ให้ความสำคัญกับความสามารถในการให้บริการ วิศวกรของ Ford และ GM ที่ฉันพูดคุยด้วยยังคงยืนกรานเกี่ยวกับโมดูลแบบถอดได้
วิธีการตรึงเซลล์ทรงกระบอก-ทั่วไป:
ขายึดพลาสติกแบบมีตัวล็อค-พอดี: ถูกที่สุด ดีเยี่ยมสำหรับการประกอบที่มีปริมาณมาก- แต่ระวังการคืบ - PA66 GF30 จะเปลี่ยนรูปภายใต้ภาระที่ต่อเนื่องที่สูงกว่า ~50 องศา
การยึดแผ่นปิดท้าย-: ทั้งแถวถูกบีบระหว่างแผ่นสะสมที่ปลายทั้งสองข้าง
การติดกาว: ตรงกับสิ่งที่ Tesla ทำ
การติดมีกรอบกระบวนการที่แคบมาก
กาวน้อยเกินไป → แรงยึดเกาะไม่เพียงพอ
มากเกินไป → ล้นไปที่ผนังเซลล์ ส่งผลให้การถ่ายเทความร้อนเสียหาย
เวลาบ่มก็ปวดหัวอีกประการหนึ่ง ในโครงการหนึ่ง เราใช้กาวติดโครงสร้างของเฮงเค็ล (กาว Loctite จำเกรดที่แน่นอนไม่ได้) ซึ่งกำหนดไว้ที่อุณหภูมิห้องเป็นเวลา 24 ชั่วโมง แต่สายการผลิตของเราอนุญาตให้มีเวลาอยู่ได้เพียง 4 ชั่วโมงเท่านั้น ในที่สุดเราก็เปลี่ยนมาใช้ความร้อนช่วยรักษาที่ 60 องศา / 2 ชั่วโมง- ซึ่งหมายถึงการเพิ่มสถานีทำความร้อนทั้งหมดและทำเค้าโครงเส้นใหม่
ข้อมูลสั้นๆ เกี่ยวกับความหนาของแผ่นระบายความร้อน(สิ่งนี้ถูกถามบ่อยมาก):
- แผ่นหนา 0.5 มมมักจะอยู่ที่ 3–5 W/m·K
- แผ่นหนา 1.0 มมเปิดตัวเลือกการนำไฟฟ้าที่สูงกว่า- (บางตัวถึง 6–8 W/m·K) แต่ความต้านทานความร้อนรวมไม่ได้ดีกว่าเสมอไปเนื่องจากมีความหนาพิเศษ
คุณต้องเรียกใช้ตัวเลขสำหรับแต่ละกรณี แผ่นที่หนาขึ้นจะดูดซับสแต็คความทนทานได้มากกว่า- (ซึ่งผู้ผลิตเซลล์และผู้ผลิตแพ็คต่างชื่นชอบ) แต่ประสิทธิภาพการระบายความร้อนขั้นสุดท้ายจะต้องได้รับการตรวจสอบด้วยฮาร์ดแวร์จริง
ว่าด้วยเรื่องช่องแช่เย็น- ฉันมีประสบการณ์ไม่มาก- ดังนั้นฉันจะไม่คาดเดา สิ่งที่ฉันรู้ก็คือข้อกำหนดในการปิดผนึกนั้นเข้มงวด (IP67 หรือแม้แต่ IP68) และความเข้ากันได้ของวัสดุกับของเหลวอิเล็กทริกนั้นมีความสำคัญอย่างยิ่ง - พลาสติกบางชนิดจะอ่อนตัวหรือบวมเมื่อแช่น้ำ XING Mobility ในไต้หวันได้ทำโครงการที่น่าสนใจมากมาย เอกสารไวท์เปเปอร์ของพวกเขาค่อนข้างละเอียดและควรค่าแก่การอ่านหากคุณสนใจ
