Kas ir bateriju nodalījums?
"Nodalījums"attiecas uz strukturālo ietvaru akumulatora blokā, kas satur un organizē šūnas. Tas izklausās vienkārši, taču precīza šī termina definīcija dažādos uzņēmumos ievērojami atšķiras. Kad es biju Rivianā, visi to sauca par "šūnu nesēju". Pēc tam, kad es pārcēlos uz Korejas Tier-1 piegādātāju, visos iekšējos dokumentos tas tika minēts kā "moduļu korpuss". Tas pats, cits nosaukums.
Esmu šajā nozarē strādājis 11 gadus un, iespējams, vairāk laika esmu veltījis nodalījumu projektēšanai nekā jebkurai citai apakšsistēmai. Tas nav tāpēc, ka pati tehnoloģija ir īpaši sarežģīta; tas ir tāpēc, ka tas ir cieši saistīts ar gandrīz visu pārējo. Mainiet vienu nodalījuma izmēru, un jums atkal-jāveic termiskās, konstrukcijas un montāžas simulācijas.
Ļaujiet man koncentrēties uz šūnu pietūkuma spēku - šeit es esmu iekļuvis visvairāk kļūmju.
Ikviens zina, ka prizmatiskās šūnas uzbriest uzlādes/izlādes ciklu laikā, taču tas, cik daudz tās faktiski uzbriest, ir ļoti atšķirīgs atkarībā no piegādātāja datiem. Esmu redzējis, ka CATL datu lapās norādīts, ka noteiktai jaudai ir 8% kalpošanas laika, savukārt Samsung SDI salīdzināmai šūnai ir norādīts 12%. Kad jūs jautājat viņu inženieriem, viņi saka "dažādi testa apstākļi". Kura no tām ir pareiza? Neviens īsti nezina. Tāpēc projektēšanā mēs vienmēr ņemam vērā sliktāko -gadījuma vērtību (12%) un pēc tam piemērojam vēl vienu drošības koeficientu 1,2 reizes.
2021. gadā es strādāju pie projekta ASV oriģinālo iekārtu ražotājiem (nevaru tos nosaukt). Nodalījuma gala plāksnes bija 2,5 mm štancēta tērauda. Mēs veicām desmitiem CAE iterāciju - spriegums un deformācija viss izskatījās labi. Pēc tam, apmēram 14 mēnešus pēc SOP, sākās kļūdas uz lauka. Kad mēs saplēsām iepakojumus, gala plāksnes bija redzami izliekušās uz āru. Starp spraugas aizpildītāju un auksto plāksni parādījās spraugas, termiskā pretestība palielinājās, un dažas šūnas darbojās par 7–8 grādiem karstākas nekā kaimiņos. BMS nekļūdījās, jo vēl nebija sasniedzis slieksni, taču paātrināta novecošana bija neizbēgama. Galu galā mēs pārgājām uz 4 mm liet alumīnija gala plāksnēm, un problēma pazuda.(Es neminēšu, cik liels izskatījās šis pārstrādes rēķins.)
Kāpēc simulācija to neuztvēra?
Tā kā piepūles{0}}piespiedu slodzes gadījums, ko ievadījām CAE, bija vienkārši nepareizs. Šūnu ražotāja dati tika mērīti nemainīgā 25 grādos. Patiesībā, kad automašīna vasarā brauc pa Fīniksu, iepakojuma temperatūra regulāri pārsniedz 45 grādus. Elektrolīta termiskā izplešanās + paātrināta SEI pieaugums=faktiskais pietūkuma spēks, kas ir daudz lielāks nekā datu lapas vērtība. Neviens nezina precīzu reizinātāju. Pēc šīs katastrofas es vairs neuzticos tikai simulācijai - tagad mēs pieprasām katra jauna dizaina karstas{11}}kambaras augstas temperatūras{12}}pārbaudi.
Cilindriskās šūnas ir pavisam cits stāsts.
21700. gadiem vai 4680. gadiem lielāko daļu radiālās stingrības rada pati kanna; aksiālā izplešanās ir neliela. Galvenās bažas rada atstatums un fiksācijas metode.
Tesla 4680 konstrukcijas pakotne ir aizraujoša pieeja: šūnas ir tieši savienotas ar līmi pie augšējās un apakšējās loksnes, efektīvi pārvēršot šūnas par slodzi{1}}nesošajiem elementiem.
Liela priekšrocība:novēršot tradicionālā nodalījuma svaru.
Milzīgs mīnuss:nulle lietojamība - viena slikta šūna, un visa pakotne ir lūžņi.
Personīgi es uzskatu, ka šis{0}}izlaidums ir pilnīgi saprātīgs Tesla biznesa modelim (vertikālā integrācija + gigacasting domāšanas veids), taču tas neatbilst visiem oriģinālā aprīkojuma ražotājiem, kuriem prioritāte ir apkalpojamība. Ford un GM inženieri, ar kuriem esmu runājis, joprojām uzstāj uz noņemamiem moduļiem.
Izplatītākās cilindriskās{0}}šūnu fiksācijas metodes:
Plastmasas kronšteini ar fiksējošiem{0}}piestiprinājumiem: lētākais, lieliski piemērots liela-apjoma montāžai, taču uzmanieties no šļūdes - PA66 GF30 deformējas ilgstošas slodzes laikā virs ~50 grādiem.
Gala{0}}plāksnes iespīlēšana: visa rinda ir saspiesta starp kolektora plāksnēm abos galos.
Līmējoša līmēšana: tieši to, ko dara Tesla.
Līmēšanai ir ārkārtīgi šaurs procesa logs.
Pārāk maz līmes → nepietiekama savienojuma stiprība.
Pārāk daudz → pārplūst uz šūnas sānu sienu, traucējot siltuma pārnesi.
Sacietēšanas laiks ir vēl viena galvassāpes. Vienā projektā mēs izmantojām Henkel strukturālo līmi (kaut ko Loctite, nevaru atcerēties precīzu pakāpi), kas tika noteikta 24 stundas istabas temperatūrā, bet mūsu līnija atļāva tikai 4 stundas. Mēs beidzot pārgājām uz 60 grādi/2 h karstuma{6}}ārstēšanu, kas nozīmēja visas apkures stacijas pievienošanu un līnijas izkārtojuma pārveidošanu.
Īsa piezīme par siltuma spilventiņu biezumu(tas tiek jautāts daudz):
- 0,5 mm spilventiņšparasti sasniedz 3–5 W/m·K.
- 1,0 mm spilventiņšpaver augstākas -vadītspējas iespējas (daži sasniedz 6–8 W/m·K), taču kopējā termiskā pretestība ne vienmēr ir labāka papildu biezuma dēļ.
Katram gadījumam ir jāievada skaitļi. Biezāki spilventiņi absorbē lielāku toleranci-(kas patīk gan šūnu, gan iepakojumu ražotājiem), taču galīgā termiskā veiktspēja ir jāapstiprina ar īstu aparatūru.
Attiecībā uz iegremdēšanas dzesēšanas nodalījumiem- Man nav daudz praktiskas-pieredzes, tāpēc nedomāšu. Es zinu, ka blīvējuma prasības ir nežēlīgas (IP67 vai pat IP68), un materiāla saderība ar dielektrisko šķidrumu ir ļoti svarīga - dažas plastmasas, mērcējot, mīkstina vai uzbriest. XING Mobility Taivānā ir īstenojis daudz iegremdēšanas projektu; viņu baltās grāmatas ir diezgan detalizētas un ir vērts izlasīt, ja jūs interesē.
