バッテリーパックの不整合解析
不一致の分析
1.1 不一致の意味
リチウムイオン電池のばらつきとは、同一仕様、同一型式の単一電池を電池パックとした後に、電圧、容量、内部抵抗、寿命、温度の影響、自己放電率などに多少の差異が生じることを指します。
単体電池製造後は初期性能に多少の違いがございます。 電池を使用していくと、これらの性能差が継続的に蓄積されると同時に、電池パック内の各単電池の使用環境が完全に同一ではないため、単電池のばらつきが徐々に大きくなり、性能の低下が加速します。バッテリーの劣化につながり、最終的にはバッテリーパックの早期故障の原因となります。
1.2 不一致のパフォーマンス
リチウムイオン電池のばらつきは、主に電池性能パラメータ（電池容量、内部抵抗、自己放電率など）の違いと電池の充電状態（SOC）の違いの2つの側面で現れます。
セル間の差の分布容量はワイル分布に近いことがわかりました。しかし、内部抵抗の分散度は容量よりも大きく、同じバッチの電池の内部抵抗は一般に正規分布則を満たし、自己放電率は満たされません。も近似正規分布を示します。 SOCはバッテリーの充電状態を表し、定格容量に対するバッテリーの残容量の比率です。 バッテリーの不一致と容量減衰率の違いにより、バッテリーの利用可能な最大容量が異なると考えられていました。 容量の小さいバッテリーは、容量の大きいバッテリーに比べてSOCの変化が早く、充放電時に終止電圧に達するのが早くなります。
1.3 不一致の原因
リチウムイオン電池の不一致には、特に製造プロセスや使用プロセスにおける多くの理由があります。 バッチ処理中のスラリーの均一性、コーティング中の表面密度と表面張力の制御など、製造プロセスのあらゆるリンクが単セルの性能に違いをもたらします。
リチウムイオン電池の製造プロセスが電池の一貫性に及ぼす影響を研究した後、水ベースのバインダー系を使用したリチウムイオン電池の製造プロセスが電池の一貫性に及ぼす影響を重点的に研究しました。 バッテリーを使用する過程において、接続モード、構造部品/デバイス、作業条件および環境がバッテリーパックの一貫性に影響を与えると考えられます。 各接続ポイントで消費されるエネルギーは一定ではないため、各コンポーネントや構造の性能や劣化率も一定ではなく、バッテリへの影響も一定ではありません。 さらに、バッテリー内の各単セルの位置、温度、性能の減衰が異なるため、単セルの不一致はさらに大きくなります。
第二に、バッテリーの安定性を向上させる方法
2.1 生産プロセスの管理
生産工程の管理は、原材料と生産技術の2つの側面から重要です。 原材料に関しては、粒径と原材料の性能の一貫性を確保するために、同じバッチの原材料を選択するようにしてください。 プロセス全体を厳密に管理する必要があります。 スラリーを均一に撹拌して短時間で配置すること、コーティングの厚さと均一性を確保するためにコーティング機の速度を制御すること、ポールピースの外観検査、重量測定とグレーディング、液体注入量とコーティングの制御など。形成条件、体積分離および保管など。
リチウムイオン電池の製造技術の研究を通じて、混合、コーティング、圧延、巻回・積層、注液、成形など、リチウムイオン電池の安定性に大きな影響を与えるキーテクノロジーを決定します。各主要なプロセスパラメータとバッテリー性能の関係を徹底的に調査、分析しました。
2.2 マッチングプロセスの制御
組立工程の管理とは主に電池の仕分けを指します。 バッテリーパックには統一された仕様とモデルのバッテリーが採用されており、バッテリーの初期性能の一貫性を確保するために、バッテリーの電圧、容量、内部抵抗を測定する必要があります。
研究の結果、単セルの電圧差はバッテリーの充放電終了時の各単セルの一貫性に影響を与える重要な要素であり、単セルの内部抵抗の違いは電圧プラットフォームの大きな違いにつながることがわかりました。バッテリーの充電および放電中の各単セルの。 リチウムイオン直並列電池パックの単セルのばらつきを研究することで、並列電池の重要な要素であるDCRの影響と直列電池の重要な要素である容量の電池パックへの影響を解析しました。組み合わせたバッテリーパックに必要な基礎を提供します。 Chen Pingらは、電池アセンブリの一貫性に及ぼす放電率の影響に関する研究を通じて、放電率が増加すると電池のばらつきが増幅され、不良電池を排除する効果が得られることを発見した。
2.3 使用および保守プロセスの管理
バッテリーをリアルタイムで監視します。 マッチング時のバッテリーの整合性スクリーニングにより、使用の初期段階でバッテリーパックの整合性を確保できます。 バッテリーをリアルタイムで監視すると、一貫性の問題をリアルタイムで観察できます。 ただし、整合性が悪い場合には監視回路により充放電回路が遮断されるため、性能が低下します。 私たちはこの 2 つの間のバランスを見つけなければなりません。 極端なパラメータを持つバッテリーは、リアルタイム監視を通じて時間の経過とともに調整または交換することもでき、バッテリーパックの不一致が時間の経過とともに拡大しないことを確認します。
バランスの取れた経営システムを導入します。 バッテリーは、適切な均等化戦略と均等化回路を採用することでインテリジェントに管理されます。 現在、一般的な均等化戦略には、外部電圧ベースの均等化戦略、SOC ベースの均等化戦略、および容量ベースの均等化戦略が含まれます。 等化回路は、エネルギー消費モードに応じてパッシブ等化とアクティブ等化に分けることができます。 その中でも、アクティブバランシングは、バッテリー間のロスのないエネルギーの流れを実現することができ、国内外で注目の研究テーマとなっている。 アクティブイコライゼーションで一般的に使用される方法には、バッテリーバイパス、スイッチトキャパシタ、スイッチトインダクタンス、DC/DC 変換などが含まれます。
バッテリーの熱管理。 バッテリーパックの動作温度を可能な限り最適な範囲に維持することに加えて、バッテリーの熱管理ではバッテリー間の温度条件の一貫性を確保し、バッテリー間の性能の一貫性を効果的に確保する必要があります。 。 合理的な制御戦略を採用します。 出力電力が許す限り、バッテリの放電深度を可能な限り浅くする必要があり、同時にバッテリの過充電を防止する必要があり、これによりバッテリ パックのサイクル寿命を延ばすことができます。 電池パックのメンテナンスを強化します。 バッテリーパックは定期的に低電流の保守充電を実施し、清掃に注意してください。
