Esboniad o Linell Ymgynnull Pecyn Batri: O Ddidoli i BMS

Awdur: Dany Huang, Ph.D.

Prif Swyddog Gweithredol ac Arweinydd Ymchwil a Datblygu, TOB New Energy

Crynodeb Gweithredol a Phwyntiau Tecawe Allweddol

Y newid o weithgynhyrchu celloedd ïon lithiwm unigol i gydosod pecyn batri foltedd uchel yw lle mae peirianneg electrocemegol yn cwrdd ag integreiddio mecanyddol manwl uchel. Mae cell 21700 wedi'i gweithgynhyrchu'n berffaith yn ddiwerth os caiff ei weldio i mewn i becyn anghydweddol.

• Mae'r "Effaith Casgen" yn Absoliwt:Mae cyfanswm cynhwysedd a hyd oes pecyn batri yn cael eu pennu'n llwyr gan ei gell unigol wannaf. Bydd mân wyriadau mewn gwrthiant mewnol (IR) neu Foltedd Cylchred Agored (OCV) yn achosi pylu cynhwysedd cynamserol ar draws y modiwl cyfan.

• Trefnu yw'r Sylfaen:Nid yw didoli celloedd awtomataidd yn wiriad ansawdd dewisol; dyma'r llinell sylfaen fathemategol sylfaenol ar gyfer cydosod pecynnau. Mae grwpio celloedd â goddefiannau IR o fewn ± 1 mΩ a foltedd o fewn ± 5 mV yn orfodol ar gyfer cymwysiadau EV ac ESS.

• Mae Uniondeb Weldio yn Pennu Diogelwch:P'un a ydych yn defnyddio weldio sbot gwrthiant dwyochrog neu weldio laser awtomataidd, rhaid i'r bond metelegol rhwng terfynell y gell a'r bar bws wrthsefyll dirgryniad difrifol ac ehangiad thermol heb achosi weldio ffug.

• Mae Profi BMS yn Dilysu'r Ymennydd:Y System Rheoli Batri (BMS) yw'r unig beth sy'n sefyll rhwng eich pecyn a rhediad thermol. Rhaid i offer profi BMS cynhwysfawr efelychu amodau nam eithafol-gormodedd, rhedlif dwfn, a-cylchedau byr-cyn i'r pecyn gael ei selio.

Pensaernïaeth Llinell Gynnull Pecyn Batri Turnkey

Mae llawer o weithgynhyrchwyr yn gweld cydosod pecyn ar gam fel proses fecanyddol syml-gludo celloedd at ei gilydd a tharo stribed nicel ar ei ben. Y meddylfryd hen ffasiwn hwn yw pam mae cymaint o fusnesau newydd EV ysgafn (e-beic) a system storio ynni (ESS) yn wynebu hawliadau gwarant trychinebus o fewn blwyddyn gyntaf eu defnyddio.

Cynnyrch modern, uchelllinell cydosod pecyn batriyn llif gwaith sy'n cael ei yrru gan ddata, wedi'i awtomeiddio'n drwm. Rhaid olrhain, mesur, paru, weldio a gwirio pob cell unigol o dan System Gweithredu Gweithgynhyrchu unedig (MES). Os na allwch olrhain union OCV cell #45 mewn pecyn 100S10P yn ôl i'w ddata didoli gwreiddiol, nid oes gennych linell gynhyrchu; mae gennych atebolrwydd.

Isod mae'r dadansoddiad peirianneg cam-cam-cam- o lif gwaith cydosod pecynnau proffesiynol, gan amlygu'r pwyntiau methiant critigol y mae'r rhan fwyaf o reolwyr cynhyrchu yn eu colli.

Cam 1: Pwysigrwydd Trefnu a Pharu Celloedd

Os byddwch chi'n tynnu un egwyddor beirianyddol yn unig o'r canllaw hwn, gadewch iddo fod:Peidiwch byth â chydosod celloedd heb eu cyfateb.

Pan fyddwch yn cysylltu celloedd mewn cyfres (i gynyddu foltedd) ac yn gyfochrog (i gynyddu cynhwysedd), maent yn gweithredu fel uned sengl. Wrth godi tâl, os oes gan un gell mewn llinyn cyfres wrthwynebiad mewnol sylweddol uwch (IR) na'i chymdogion, bydd yn cyrraedd y trothwy foltedd yn gyflymach. Bydd y BMS yn cofrestru'r llinyn fel un "wedi'i wefru'n llawn" ac yn torri'r cerrynt codi tâl, er mai dim ond 85% o gapasiti yw'r celloedd eraill.

Yn ystod rhyddhau, mae'r gwrthwyneb yn digwydd. Mae'r gell "wan" yn taro'r toriad foltedd is yn gyntaf, gan gau'r pecyn tra bod y celloedd eraill yn dal i ddal egni. Mae'r ffenomen hon, a elwir yn Effaith y Barrel, yn lleihau cynhwysedd defnyddiadwy eich pecyn yn sylweddol ac yn cyflymu diraddio lleol.

Y Peiriant Didoli Celloedd Awtomataidd: Eich Llinell Amddiffyn Gyntaf

Er mwyn atal Effaith y Barrel, rhaid rhedeg celloedd silindrog sy'n dod i mewn (18650, 21700, 4680) neu gelloedd prismatig trwy beiriant didoli awtomataidd.

Modernpeiriannau didoli celloedd batripeidiwch â dibynnu ar ddarlleniadau amlfesurydd â llaw. Maent yn defnyddio profwyr rhwystriant AC wedi'u graddnodi iawn (yn nodweddiadol yn mesur ar 1 kHz) a foltmedrau manwl gywir i broffilio pob cell mewn milieiliadau.

Paramedrau Trefnu Safonol ar gyfer Pecynnau Perfformiad Uchel:

• Gwrthiant Mewnol AC (ACIR):Goddefgarwch wedi'i reoli'n llym o fewn ± 1 mΩ i ± 2 mΩ.

• Foltedd Cylchred Agored (OCV):Goddefgarwch wedi'i reoli o fewn ± 5 mV i ± 10 mV.

• Cynhwysedd (os ydych yn defnyddio stoc graddedig):Wedi'i gyfateb o fewn gwyriad 1%.

Mewnwelediad Peirianneg:Peidiwch â didoli celloedd yn syth ar ôl eu derbyn gan y llongau. Mae celloedd ïon lithiwm-yn profi llacio foltedd a hunan-rhyddhau yn ystod y daith. I gael darlleniadau OCV cywir, rhaid storio celloedd mewn -amgylchedd a reolir gan dymheredd (25 gradd ± 2 gradd ) am o leiaf 48 i 72 awr cyn eu rhedeg drwy'r peiriant didoli.

Cam 2: Cynulliad Strwythurol a Gwirio Polaredd

Unwaith y bydd gennych swp o gelloedd sy'n cydweddu'n berffaith, rhaid iddynt fod wedi'u diogelu'n strwythurol. Dirgryniad yw gelyn y cymal weldio. Os bydd y celloedd yn symud yn annibynnol o fewn y pecyn yn ystod gweithrediad (fel mewn sgwter trydan yn teithio dros dir garw), bydd y barrau bysiau nicel yn profi blinder metel ac yn y pen draw yn snapio.

Cromfachau Cell ac Inswleiddiad

Mae celloedd yn cael eu gosod mewn cromfachau plastig polycarbonad gwrth-fflam neu ABS. Mae'r cromfachau hyn yn cyflawni tair swyddogaeth hanfodol:

1. Anhyblygrwydd Mecanyddol:Maent yn cloi'r celloedd i mewn i grid sefydlog, gan drosglwyddo sioc gorfforol i ffwrdd o'r pwyntiau weldio.

2. bylchau thermol:Maent yn gorfodi bwlch aer gorfodol (1mm i 2mm fel arfer) rhwng y celloedd silindrog. Mae'r bwlch hwn yn hanfodol ar gyfer afradu thermol; os yw cell yn mynd i mewn i ffo thermol, mae'r bylchau yn atal lledaeniad thermol ar unwaith i gelloedd cyfagos.

3. Ynysu Trydanol:Maent yn atal casinau allanol celloedd cyfagos (sy'n cario tâl negyddol mewn fformatau silindrog safonol) rhag cyffwrdd ac achosi cylched byr os caiff y lapio crebachu PVC ei niweidio.

Arolygiad Polaredd CCD

Cyn i'r pecyn symud i'r orsaf weldio, rhaid iddo gael archwiliad gweledol awtomataidd. Bydd un gell wedi'i gosod wyneb i waered (polaredd gwrthdro) yn achosi cylched byr trychinebus ar unwaith yr eiliad y caiff y bar bws ei weldio ar ei draws. Mae camerâu CCD cyflymder uchel yn sganio'r matrics o gelloedd, gan ddefnyddio adnabyddiaeth delwedd i wirio bod y terfynellau positif (top botwm) a negyddol (fflat) yn cyfateb yn union i'r gyfres/sgematig cyfochrog arfaethedig.

Cam 3: Y Broses Weldio – Gwrthiant yn erbyn Laser

Cyflawnir y cysylltiad trydanol rhwng y celloedd unigol a phrif derfynellau'r pecyn trwy fariau bysiau -fel arfer stribedi nicel pur, dur plât nicel, neu, mewn cymwysiadau pŵer uchel, cyfansoddion alwminiwm neu gopr.

Mae'r dull a ddefnyddir i asio'r barrau bysiau hyn i derfynellau'r gell yn pennu ymwrthedd mewnol y cysylltiad a gwydnwch mecanyddol y pecyn.

Micro{0}}Weldio Spot Resistance (Dwbl-Ochr)

Ar gyfer y mwyafrif helaeth o becynnau celloedd silindrog (e-feiciau, offer pŵer, modiwlau ESS safonol), weldio sbot gwrthiant awtomataidd dwy ochr yw safon y diwydiant.

Mae'rpeiriant weldio sbot awtomatigyn defnyddio cyflenwad pŵer DC gwrthdröydd amledd uchel neu gyflenwad pŵer transistorized. Mae'n gosod gwasgedd lleoledig trwy ddau bin weldio alwmina copr ac yn darparu pwls enfawr o gerrynt am ffracsiwn o eiliad (5 i 15 milieiliad fel arfer). Mae'r gwrthiant trydanol ar y rhyngwyneb rhwng y stribed nicel a'r casin celloedd dur yn cynhyrchu gwres lleol dwys, gan doddi'r ddau fetel gyda'i gilydd i ffurfio "nugget."

Osgoi "weldio ffug" (weldio ffug):

Mae weldiad ffug yn edrych yn dderbyniol ond nid oes ganddo dreiddiad metelegol. Os ydych chi'n pry'r stribed nicel oddi ar weldiad da, dylai rwygo twll yn y stribed, gan adael y nugget weldiad ynghlwm wrth y gell (prawf tynnu dinistriol llwyddiannus). Bydd weldiad ffug yn popio i ffwrdd yn lân.

Er mwyn atal hyn, rhaid i beirianwyr cynhyrchu fonitro'r canlynol yn barhaus:

• Gwisgo Pin Electrod:Rhaid ffeilio'r awgrymiadau a'u gwisgo'n rheolaidd. Mae pinnau diflas neu ocsidiedig yn lledaenu'r cerrynt dros ardal rhy eang, gan leihau dyfnder treiddiad.

• Pwysedd Niwmatig:Os yw pwysedd y pen weldio yn rhy ysgafn, mae'r gwrthiant cyswllt yn rhy uchel, gan achosi gwreichionen arwyneb a llosgi. Os yw'r pwysau'n rhy drwm, mae'r cerrynt yn osgoi'r rhyngwyneb yn gyfan gwbl.

Weldio Laser ar gyfer Pecynnau Pŵer Uchel

Wrth i ni symud tuag at gelloedd prismatig capasiti uchel a phensaernïaeth EV enfawr, mae weldio sbot traddodiadol yn ei chael hi'n anodd treiddio i fariau bysiau copr neu alwminiwm trwchus. Yma, mae weldio laser ffibr yn cymryd drosodd. Mae weldio laser yn cynnig sêm weldiad gwrthiant isel, parhaus gyda Pharth yr Effeithir Arno â Gwres (HAZ) a reolir yn fawr. Fodd bynnag, mae angen gorchmynion maint mwy o fuddsoddiad cyfalaf a rheolaethau atmosfferig llym iawn i atal cysgodi plasma a mandylledd weldio.

Cam 4: Integreiddio BMS – Ymennydd y Gweithrediad

Mae'r pecyn batri bellach yn unedig yn strwythurol ac yn drydanol, ond mae'n "fud." Heb System Rheoli Batri (BMS), mae cemeg ïon lithiwm yn ei hanfod yn ansefydlog ac yn beryglus.

Mae'r BMS yn fwrdd cylched printiedig cymhleth (PCB) sy'n monitro cyflwr pob grŵp cyfochrog yn y pecyn. Rhaid i'r harnais gwifrau gael ei lwybro'n ofalus a'i sodro (neu ei weldio'n ultrasonic) o'r BMS i derfynell bositif pob cysylltiad cyfres unigol.

Swyddogaethau BMS craidd:

1. Diogelu gordal:Yn datgysylltu'r gylched os yw unrhyw linyn cell yn fwy na'r foltedd diogel uchaf (ee, 4.25V ar gyfer NMC, 3.65V ar gyfer LFP).

2. Diogelu dros{0}}ryddhau:Yn torri pŵer os bydd unrhyw linyn yn disgyn yn is na'r foltedd diogel lleiaf, gan atal hydoddiad copr na ellir ei wrthdroi yn yr anod.

3. Diogelu Cylchdaith Gorgyfredol / Byr:Yn defnyddio MOSFETs neu gontractwyr i dorri'r cysylltiad ar unwaith os yw'r cerrynt gollwng yn cynyddu y tu hwnt i'r terfyn dylunio.

4. Monitro Tymheredd:Yn cyflogi thermistors NTC sydd wedi'u claddu o fewn y matrics cell i fonitro gwres. Os yw'r tymheredd yn uwch na'r terfynau gweithredu diogel (65 gradd fel arfer), mae'r BMS yn cau'r pecyn i lawr.

5. Cydbwyso Goddefol/Gweithredol:Yn gwaedu egni gormodol o'r -gelloedd foltedd uchaf ar ddiwedd y gylchred wefru trwy wrthyddion dargyfeiriol, gan ganiatáu i'r celloedd foltedd is "ddal i fyny." Dyma sut mae'r BMS yn brwydro yn erbyn Effaith y Barrel dros oes y pecyn.

Cam 5: BMS cynhwysfawr a Phrofi Pecyn

Ni allwch gymryd yn ganiataol bod y BMS wedi'i wifro'n gywir na bod ei firmware yn gweithio'n iawn. Bydd BMS diffygiol yn caniatáu i becyn wefru'n uniongyrchol i'r rhediad thermol.

Cyn pecynnu terfynol, rhaid i'r cynulliad cyfan gael ei gysylltu â diwydiannolOffer profi BMSa diwedd-o-brofwyr pecyn llinell (EOL).

Protocol Profi BMS

Mae'r profwr BMS yn efelychu ymddygiad y celloedd batri i wirio bod y rhesymeg amddiffyn ar y bwrdd yn sbarduno'r union ficrosecond y mae i fod.

• Efelychu foltedd:Mae'r profwr yn chwistrellu signal foltedd uchel (ee, 4.3V) yn artiffisial i mewn i un o'r gwifrau synhwyro. Mae'r offer yn gwirio bod MOSFETs y BMS yn sbarduno'r toriad gordal ar unwaith.

• Chwistrelliad Cyfredol:Mae'r profwr yn gyrru pwls cerrynt enbyd, anferth trwy'r prif lidiau gollwng i wirio'r amser ymateb amddiffyn cylched byr (sy'n gorfod adweithio mewn microseconds).

• Dilysiad Cydbwyso:Mae'r profwr yn monitro'r cylchedau cydbwyso i sicrhau bod y gwrthyddion gwaedu'n actifadu pan gyflwynir delta foltedd efelychiedig ar draws y llinynnau.

Prawf Pecyn EOL Terfynol

Unwaith y bydd y BMS wedi'i ddilysu, mae'r pecyn gorffenedig yn cael ei redeg trwy brofwr Diwedd -Llinell. Mae'r peiriant hwn yn cynnal gwiriad cyfannol, terfynol:

• Cyfanswm Pecyn AC Gwrthiant Mewnol.

• Cyfanswm Foltedd Cylched Agored.

• Profi pot uchel (Dielectric Withstand): Gosod foltedd uchel rhwng y terfynellau byw a chasin allanol y pecyn i sicrhau nad oes unrhyw achosion o insiwleiddio na cheryntau gollyngiadau.

• Cylch gwefr/rhyddhau cyfredol, byr, uchel i wirio gallu cyffredinol i ddarparu pŵer.

Amgasgliad Terfynol a Heneiddio

Dim ond ar ôl pasio pob prawf EOL y mae'r pecyn wedi'i selio'n derfynol. Ar gyfer pecynnau safonol, mae hyn yn golygu lapio'r cynulliad mewn byrddau gwydr ffibr epocsi a chrebachu llawes PVC trwm o'i gwmpas. Ar gyfer cymwysiadau ESS ac EV, mae'r pecyn yn cael ei ostwng i gae alwminiwm neu ddur gradd IP67, wedi'i botio â gludyddion strwythurol dargludol thermol, a'i gau wedi'i bolltio.

Yn olaf, mae'r pecynnau gorffenedig yn mynd trwy broses heneiddio (7 i 14 diwrnod fel arfer) mewn -warws sy'n cael ei fonitro gan dymheredd. Mae hyn yn caniatáu i gemeg fewnol y pecyn sefydlogi ac yn amlygu unrhyw weldiadau micro-byr neu ddiffygiol cyn i'r cynnyrch gael ei gludo i'r defnyddiwr terfynol.

Peirianneg Eich Llinell Pecyn Nesaf?

Mae cyrchu peiriannau annibynnol gan wahanol werthwyr yn arwain at hunllefau integreiddio meddalwedd ac amseroedd beicio anghydnaws. Peirianwyr TOB New Energy wedi'u hintegreiddio'n llawn, llinellau cydosod pecyn batri un contractwr. O ddidoli celloedd awtomataidd ac archwilio CCD i weldio servo dwyochrog a phrofion EOL terfynol, mae ein hoffer yn cyfathrebu'n ddi-ffael o dan MES unedig. Rhowch gapasiti eich pecyn targed a'ch gofynion allbwn dyddiol i ni, a bydd ein tîm peirianneg yn cyflwyno glasbrint ffatri cynhwysfawr.