Mi az Elemtartó rekesz?
"Rekesz"Az akkumulátorcsomagon belüli szerkezeti keretre utal, amely a cellákat tartja és rendezi. Egyszerűen hangzik, de ennek a kifejezésnek a pontos meghatározása vállalatonként jelentősen eltér. Amikor a Riviannál voltam, mindenki "sejthordozónak" hívta. Miután egy koreai Tier-1 beszállítóhoz költöztem, minden belső dokumentum "modulházként" emlegette. Ugyanaz, más név.
11 éve dolgozom ebben az iparágban, és valószínűleg több időt töltöttem a rekeszek tervezésével, mint bármely más alrendszerrel. Nem azért, mert maga a technológia különösen nehéz; ez azért van, mert szorosan párosul szinte minden mással. Változtassa meg a rekesz egyik méretét, és újra kell-futtatnia a hőtechnikai, szerkezeti és összeszerelési szimulációkat.
Hadd összpontosítsak a sejtduzzadási erőre - itt léptem be a legtöbb buktatóba.
Mindenki tudja, hogy a prizmás cellák megduzzadnak a töltési/kisütési ciklusok során, de az, hogy valójában mennyit duzzadnak, vadul változik a szállító adataitól függően. Láttam, hogy a CATL adatlapok 8%-os élettartam-duzzadást írnak elő egy adott kapacitásra, míg a Samsung SDI 12%-ot ír ki egy hasonló cellára. Amikor megkérdezed a mérnökeiket, azt mondják: „különböző vizsgálati körülmények”. Melyik a helyes? Senki sem tudja igazán. Ezért a tervezés során mindig a legrosszabb esetet (12%) vesszük, majd alkalmazunk egy újabb 1,2-szeres biztonsági tényezőt.
2021-ben egy projekten dolgoztam egy amerikai OEM-nél (nem tudom megnevezni őket). A rekesz véglapjai 2,5 mm-es préselt acélból készültek. Több tucat CAE iterációt futtattunk - a feszültség és a deformáció rendben volt. Aztán, körülbelül 14 hónappal az SOP után, elkezdtek betörni a helyszíni hibák. Amikor széttéptük a csomagokat, a véglemezek láthatóan kifelé hajlottak. A hézagkitöltő és a hideglemez között rések jelentek meg, a hőellenállás megnőtt, és egyes cellák 7-8 fokkal melegebben működtek, mint szomszédaikban. A BMS nem dobott hibát, mert még nem érte el a küszöböt, de a felgyorsult öregedés elkerülhetetlen volt. Végül 4 mm-es présöntvény{16}}alumínium véglemezekre váltottunk, és a probléma megszűnt.(Nem említem meg, hogy mennyire nézett ki az átdolgozási számla.)
Miért nem fogta meg a szimuláció?
Mert a duzzadó{0}}erőterhelési eset, amelyet a CAE-be betápláltunk, egyszerűen rossz volt. A cellagyártó adatait állandó 25 fokon mértük. A valóságban, amikor az autó nyáron Phoenix környékén közlekedik, a csomagolás hőmérséklete rendszeresen meghaladja a 45 fokot. Elektrolit hőtágulása + gyorsított SEI növekedés=a tényleges duzzadási erő sokkal nagyobb, mint az adatlapon megadott érték. Senki sem tudja a pontos szorzót. A katasztrófa után soha többé nem bízom egyedül a szimulációban - most minden új tervezésnél kötelező a meleg{11}}kamrás magas hőmérsékletű{12}}ciklus érvényesítése.
A hengeres cellák teljesen más történet.
A 21700-as vagy 4680-as években a radiális merevség nagy része magából a dobozból származik; axiális tágulás kicsi. A fő szempont a távolság és a rögzítési mód.
A Tesla 4680 szerkezeti csomagja lenyűgöző megközelítés: a cellákat közvetlenül ragasztják ragasztóval a felső és alsó lapokhoz, így a cellákat hatékonyan teherhordó elemekké alakítják.
Nagy előny:a hagyományos rekesz súlyának megszüntetése.
Óriási hátránya:nulla szervizelhetőség - egy rossz cella, és az egész csomag selejt.
Személy szerint úgy gondolom, hogy ez a kompromisszum{0}}tökéletesen logikus a Tesla üzleti modellje szempontjából (vertikális integráció + gigacasting gondolkodásmód), de nem felel meg minden olyan OEM-nek, akik a szervizelhetőséget helyezik előtérbe. A Ford és a GM mérnökei, akikkel beszéltem, továbbra is ragaszkodnak a kivehető modulokhoz.
Általános hengeres{0}}sejtrögzítési módszerek:
Műanyag konzolok pattintható{0}}illesztésekkel: legolcsóbb, kiváló nagy-térfogatú összeszereléshez, de ügyeljen a kúszásra - A PA66 GF30 ~50 fok feletti tartós terhelés hatására deformálódik.
Laprögzítés vége-: az egész sor mindkét végén kollektorlapok közé van szorítva.
Ragasztó ragasztás: pontosan mit csinál a Tesla.
A ragasztás rendkívül szűk folyamatablakkal rendelkezik.
Túl kevés ragasztóanyag → nem megfelelő kötési szilárdság.
Túl sok → túlcsordul a cella oldalfalára, ami károsítja a hőátadást.
A gyógyulási idő újabb fejfájást okoz. Az egyik projektben Henkel szerkezeti ragasztót használtunk (valami Loctite, nem emlékszem a pontos minőségre), amely szobahőmérsékleten 24 órán át kötött, de a mi vonalunk csak 4 órás tartózkodási időt engedélyezett. Végül áttértünk a 60 fokos / 2 órás hőkezelésre, ami egy teljes fűtőállomás hozzáadását és a vezeték elrendezésének megváltoztatását jelentette.
Egy gyors megjegyzés a hőpárna vastagságáról(ezt sokszor kérdezik):
- 0,5 mm-es párnarendszerint 3–5 W/m·K-nál jelentkezik.
- 1,0 mm-es párnamagasabb -vezetőképességi lehetőségeket nyit meg (néhány eléri a 6–8 W/m·K-t), de a teljes hőellenállás nem mindig jobb az extra vastagság miatt.
Minden esetben le kell futtatnia a számokat. A vastagabb párnák több toleranciát vesznek fel-(amit a cellagyártók és a csomaggyártók egyaránt szeretnek), de a végső hőteljesítményt valódi hardverrel kell ellenőrizni.
A merülő hűtőterekkel kapcsolatban- Nincs sok tapasztalatom-, ezért nem fogok találgatni. Azt tudom, hogy a tömítési követelmények brutálisak (IP67 vagy akár IP68), és az anyagnak a dielektromos folyadékkal való kompatibilitása kritikus - egyes műanyagok meglágyulnak vagy megduzzadnak áztatáskor. A tajvani XING Mobility számos merítési projektet végzett; fehér könyveik elég részletesek, és érdemes elolvasni, ha érdekel.
