Batería de Potencia y su Paquete de Batería
1. Conocimientos Básicos sobre Baterías de Potencia
1.1 Batería de Potencia Individual
La unidad más pequeña que constituye un módulo de batería de potencia. Generalmente compuesta por un electrodo positivo, un electrodo negativo, electrolito, separador, carcasa, terminales (polos), etc. Permite la conversión directa entre la energía eléctrica y la energía química.
1.2 Módulo de Batería de Potencia
Baterías de potencia individuales conectadas en estructura física y circuitos, formando la agrupación más pequeña de un paquete o sistema de baterías de potencia, reemplazable como una unidad única.
1.3 Paquete de Batería de Potencia
Un dispositivo de almacenamiento de energía que incluye celdas o módulos individuales.
Normalmente, también incluye componentes electrónicos de la batería, circuitos de alto voltaje, dispositivos de protección contra corrientes excesivas, cajas de batería e interfaces con otros sistemas externos (como refrigeración, alto voltaje, baja tensión auxiliar y comunicación, etc.).
1.4 Conexión en Serie y en Paralelo de Baterías
Un paquete de baterías está compuesto por celdas y módulos de baterías conectados en serie y en paralelo.
Batería:
- Conexión en Serie:Aumenta el voltaje, con capacidad constante (Vn = nXVi, Cn = Ci).
- Conexión en Paralelo:Aumenta la capacidad, con voltaje constante (Cn = nXCi, Vn = Vi).
Condensador:
- Conexión en Serie:Aumenta el voltaje, reduce la capacidad (Vn = nXVi, 1/C = 1/C1 + 1/C2).
- Conexión en Paralelo:Aumenta la capacidad, con voltaje constante (CF = nXCi, Vn = Vi).
- Combinación:Puede aumentar simultáneamente tanto el voltaje como la capacidad de la batería.
Nota: Cuantas más baterías se combinen, menor será la fiabilidad del paquete de baterías.
Al combinar baterías, es recomendable utilizar baterías de la misma serie, del mismo tamaño y con un rendimiento idéntico.
Esto aborda lo que comúnmente llamamos el problema de uniformidad de las baterías.
Los parámetros observados típicamente incluyen voltaje, capacidad e impedancia interna.
1.5 Métodos de Nomenclatura de Baterías
Diferentes fabricantes tienen reglas de nomenclatura distintas, pero existe un estándar común seguido por la industria general de baterías.
El nombre de la batería proporciona información sobre el tamaño de la batería, entre otros detalles.
Según la norma IEC 61960, las reglas para baterías cilíndricas y prismáticas son las siguientes:
(1) Baterías Cilíndricas: Tres letras seguidas de cinco números.
- En las tres letras, la primera letra indica el material del electrodo negativo: “I” para iones de litio, “L” para electrodos de litio metal o aleación. La segunda letra indica el material del electrodo positivo: “C” para cobalto, “N” para níquel, “M” para manganeso, “V” para vanadio. La tercera letra es “R” para cilíndrica.
- Los cinco números: Los dos primeros dígitos representan el diámetro, y los tres últimos representan la altura, ambos en milímetros.
(2) Baterías Prismáticas: Tres letras seguidas de seis números.
- Las primeras dos letras tienen el mismo significado que en las baterías cilíndricas, y la tercera letra es “P”, indicando una forma prismática.
- Los seis números: Los dos primeros dígitos representan el grosor, los siguientes dos representan el ancho, y los últimos dos representan la altura (longitud), todo en milímetros.
Ejemplo:
- ICR 18650 representa una batería cilíndrica común de 18650 con un diámetro de 18mm y una altura de 65mm.
- ICP 053353 representa una batería prismática con un grosor de 5mm, ancho de 33mm y altura (longitud) de 53mm.
2. Conjunto de Batería de Potencia
2.1 Componentes Básicos del Conjunto de Paquete de Batería
NO. | Componentes | Composición de Componentes | Subcomponente | Unidad Individual |
1 | Conjunto de Batería de Potencia | Caja de Batería | ||
Módulo | Módulo | Módulo | ||
Sistema de Fijación y Montaje de Módulos | Módulo | Módulo | ||
Barra Colectora de Cobre de Potencia | Módulo | Celda de Batería de 2.4Ah | ||
Conector | ||||
2 | Conjunto del Sistema de Gestión de Batería | Sistema de Gestión de Batería (BMS) | ||
Fusible del Circuito Principal | Conector positivo de alimentación | |||
Relé Principal | Conector de alimentación negativo | |||
3 | Carga Rápida (Opcional) | Relé de Carga Rápida | Comunicación inserción aeronáutica | |
Fusible de Carga Rápida | Módulo de control del sistema de gestión. | |||
Conector | Sensor/derivación de corriente Hall | |||
4 | Sistema de Calefacción (Opcional) | Módulo de Calefacción | Arnés de cableado de bajo voltaje | |
Relé de Calefacción | 600V315A | |||
Fusible de Calefacción | (250A) |
2.2 Proceso de Producción del Paquete de Batería
1 Ensamblaje de Batería | 2 Ensamblaje de Soportes | 3 Soldadura Láser | 4 Soldadura Puntual | 5 Desenganchar Puntos de Soldadura, Aplicar Placa de Epoxy |
6 Pruebas de Módulo | 7 Sellado de Módulo | 8 Engarce de Terminales de Línea de Energía | 9 Bloqueo de Barras de Cobre de la Línea de Energía | 10 Preinstalación de Caja de Alto y Bajo Voltaje |
11 Ensamblaje de Módulos | 12 Ensamblaje de la Carcasa | 13 Izado dentro de la Carcasa | 14 Fijación del Arnés de Barra Colectora de Cobre | 15 Ingreso de Información del Paquete de Baterías |
16 Instalar Tapa Aislante | 17 Inyección de Adhesivo | 18 Proceso de Envejecimiento | 19 Cubrir la Tapa de la Caja | 20 Empaque y Almacenamiento |
21 Empaquetado y Envío |
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2.3 Ensamblaje (2 unidades)
A. Producción:
1) Clasificación de capacidad (25+2℃, capacidad de carga y descarga de 0.5C)
2) Clasificación de resistencia interna (resistencia interna de 1KHZ de CA) 20mΩ≤IR (resistencia de aislamiento) <26mΩ
3) Clasificación de voltaje: 3mV por nivel
4) Prohibir la mezcla de celdas de diferentes grados
5) El apilamiento de celdas no debe superar las 7 cajas
B. Calidad:
1) Voltaje: Voltaje de circuito abierto
- Medir el voltaje de circuito abierto con un multímetro en el rango de voltaje de CC
2) Resistencia interna: Resistencia interna de CA
- Medir la resistencia interna de la celda con un medidor de resistencia interna.
3) Capacidad: Capacidad de la celda (capacidad nominal)
Otros: 1- La apariencia del encogimiento es buena 2- Sin fugas 3- Sin rasguños
4- Sin óxido 5- Sin deformación 6- Verificar la oxidación en los terminales de salida
2.4 Ensamblaje del Soporte
A. Producción:
1) Celdas comúnmente utilizadas: 20EB y 24EB
2) Número de celdas: Según el diseño y los requisitos del cliente
Ejemplo: La fórmula de cálculo para 136P30S es 136X30 = 4080 celdas
3) La distribución de las celdas se refiere al diagrama de distribución de celdas
4) Precauciones de ensamblaje:
- No se pueden mezclar celdas de diferentes paquetes de baterías
- No se pueden mezclar módulos de diferentes paquetes de baterías
- Las celdas y los módulos deben colocarse con el polo positivo hacia arriba
B. Calidad:
1) Requisitos de apariencia:
- Sin deformaciones, daños, rebabas, objetos extraños, suciedad; · El soporte es plano, sin desalineaciones.
2) Requisitos de ensamblaje:
- El ensamblaje coincide, sin brechas, sin ensamblaje inverso, posición correcta de las celdas.
3) Código QR:
- Numeración clara, consistente con la numeración del módulo, posición correcta, sin etiquetas faltantes ni duplicadas.
2.5 Soldadura por láser
A. Producción:
1) Barras de cobre y láminas de níquel: Según el diseño y los requisitos del cliente
Ejemplo: Para Jiangling E100:
- Una barra grande de cobre y una lámina de níquel cada una, dimensiones:
- Dos barras pequeñas de cobre y dos láminas de níquel cada una, dimensiones:
2) 7 máquinas; antes de comenzar cada turno y si una máquina ha estado detenida durante más de 1 hora, se requiere una prueba de tensión con N=1. Los requisitos de tensión están en el rango de 40~120N·m.
B. Calidad:
1) Apariencia de las barras de cobre y las láminas de níquel: No deben estar sucias, deformadas, agrietadas, oxidadas ni tener malas conexiones de oreja a oreja.
2) Ensamblaje de láminas de níquel y barras de cobre: Las láminas de níquel deben instalarse planas, y no se permite la inclinación, la holgura ni la superposición.
3) Apariencia de la soldadura: No debe haber soldadura incompleta, quemaduras, penetración ni escoria de soldadura. No se permite el doblado o la rotura de las orejas.
4) Resistencia de la soldadura: Diferentes modelos de baterías PACK tienen diferentes requisitos, según lo especificado en los requisitos de diseño.
Ejemplo: E100 Láminas de níquel:
- Lado separado: 45-120N
- Lado integral: 50-150N
2.6 Soldadura por puntos
A. Producción:
1) Módulos, barras de cobre compuestas: Según el diseño y los requisitos reales del modelo del cliente.
- Coloque el módulo en el dispositivo (negativo primero, luego positivo) → Colóquelo en la máquina → Inicie → Observe la situación de la soldadura por puntos → Sáquelo → Realice una autoverificación de la calidad de los puntos de soldadura → Colóquelo en el carro.
- Coloque el módulo en el dispositivo: Durante el funcionamiento, preste atención a observar chispas, desviaciones en la soldadura y puntos de soldadura perdidos. Si se detecta alguno de los defectos mencionados, notifíquelo de inmediato al personal de ajuste en el lugar.
2) 20 máquinas de soldadura por puntos LOROY.
B. Calidad:
1) Los módulos no deben estar montados al revés, faltantes ni desalineados.
2) Confirme la limpieza y planitud del dispositivo de soldadura; no se permiten rebabas, desgaste ni holgura.
3) Especificaciones de la resistencia de la soldadura por puntos: 45-120N.
4) Aspecto de la soldadura por puntos: No se permite soldadura incompleta, carbonización, penetración ni escoria de soldadura.
2.7 Puntos de Soldadura Levantados, Colocar la Placa de Epoxi
A. Producción:
1) Puntos de Soldadura Levantados:
El objetivo principal es verificar si hay soldaduras incompletas, soldaduras excesivas, desviaciones en la soldadura, etc., en los puntos de soldadura del módulo.
2) Colocar la Placa de Epoxi:
- Insertar los seis agujeros de la placa de epoxi en los seis cilindros del módulo.
- Los dos cierres en la parte superior del módulo deben ser presionados en su lugar por la placa de epoxi.
B. Calidad:
1) Requisitos de Apariencia de los Puntos de Soldadura:
No se permiten grietas, penetración, soldaduras incompletas, soldaduras perdidas, desviaciones en la soldadura, carbonización, escoria de soldadura ni solapamiento de orejas de polo.
2) Requisitos de Ensamblaje de la Placa de Epoxi:
Montaje adecuado, cierres intactos y sin holguras ni daños.
2.8 Prueba de Módulos
A. Producción:
1) Según el número de conexiones en serie y en paralelo de las celdas de la batería, localice la tabla de parámetros correspondiente en la terminal de la computadora;
- El bolígrafo rojo es perpendicular al polo positivo (soporte azul), y el bolígrafo negro es perpendicular al polo negativo (soporte blanco).
2) Equipo: Probador de Voltaje e Impedancia Interna.
B. Calidad:
1) Voltaje e impedancia interna dentro del rango especificado.
2) Registro completo y preciso de los datos.
3) Secuencia correcta de los códigos QR.
4) No hay mezcla de módulos entre diferentes paquetes de baterías.
2.9 Sellado del Módulo
A. Producción:
1) Objetivo Principal: Aplicar adhesivo en los puntos de conexión entre las tapas superior e inferior del módulo para garantizar la adecuada protección de las celdas de la batería.
2) Herramientas y Materiales: Adhesivo de silicona, pistola de adhesivo y espátula.
3) Consideraciones:
- Asegurar una cobertura completa de adhesivo en los cierres y puntos de conexión.
- No mezclar módulos de diferentes paquetes de baterías.
B. Calidad:
1) El sellado está intacto en las uniones del soporte.
2) No hay adhesivo faltante o en exceso, y la aplicación de adhesivo es uniforme.
2.10 Prensado de Terminales de la Línea de Energía
A. Producción:
1) La línea de energía suele tener una especificación estándar de 35mm2. Corte la línea de energía a la longitud requerida según el modelo específico del PACK (consulte el dibujo de longitud de la línea de energía).
2) Herramientas de Producción: Alicates de prensado, cuchillas, alicates de alambre de cobre y una pistola de calor.
3) Materiales: Línea de energía, terminales, tubo retráctil de calor ∮18.
B. Calidad:
1) La longitud de la línea de energía cumple con los requisitos del dibujo.
2) La resistencia al prensado es ≥185KG, sin núcleo de alambre expuesto.
3) La longitud del tubo termorretráctil cumple con los requisitos.
4) El tubo se retrae correctamente, cubriendo la superficie de contacto del terminal.
2.11 Bloqueo de la Línea de Energía al Busbar de Cobre
A. Producción:
1) Ensamble la línea de energía con terminales prensados, barras colectoras de cobre, líneas principales de energía positiva y negativa, y líneas de energía conectadas en serie.
2) Apriete los pernos con un par de torsión de 24N.m.
3) Herramientas: Llave de torsión y accesorios.
B. Calidad:
1) Los pernos están firmemente apretados con un par de torsión de 24N.m.
2) La salida del terminal está orientada hacia arriba.
3) La longitud del tubo retráctil de calor cumple con los requisitos del proceso.
2.12 Preinstalación de Caja de Alta y Baja Tensión
A. Producción:
1) Preinstalación de la caja de baja tensión: Los tornillos en la placa de fijación deben estar recubiertos con pegamento Dow Corning.
2) Preinstalación de la caja de alta tensión:
- Inserte el columna aislante en la posición correspondiente, asegurando la orientación correcta.
- Herramientas: Llave de torsión, destornillador Phillips, casquillo de 13MM y casquillo de 8MM.
B. Calidad:
1) Sin errores ni piezas faltantes en la preinstalación de las cajas de alta y baja tensión.
2) El par de torsión para apretar los pernos en la columna aislante es de 24N.m.
3) El par de torsión para apretar los pernos en la parte posterior del soporte es de 6.8Nm.
4) El par de torsión para apretar los pernos de combinación es de 10Nm.
2.13 Ensamblaje del Módulo
A. Producción:
1) Ensamblar los módulos según los requisitos de diseño, actualmente con el polo negativo hacia afuera y el polo positivo hacia adentro.
2) Cada módulo tiene 6 tornillos; las tuercas deben apretarse previamente antes de apretar definitivamente, con un par de apriete de 13N.m.
B. Calidad:
1) Los módulos están dispuestos en secuencia, con los módulos más externos teniendo el terminal negativo (soporte blanco) hacia afuera y el terminal positivo (soporte azul) hacia adentro.
2) El par de apriete del tornillo es de 13N.M.
2.14 Ensamblaje del Recinto
A. Producción:
1) Instalar los componentes preensamblados de alta y baja tensión, la línea principal de energía positiva, el BMS, las líneas de comunicación, etc., en el recinto.
2) Fijar los terminales principales positivos y negativos en el recinto.
B. Calidad:
1) Ningún componente mal colocado o faltante.
2) Ningún tornillo faltante o cruzado.
3) No se deben marcar los tornillos con un bolígrafo.
2.15 Colocación del Recinto
A. Producción:
1) Colocar los módulos ensamblados en el recinto ensamblado, primero en el lado del BMS y luego en el otro lado.
2) Después de instalar el módulo, asegurarse de que los agujeros del módulo estén alineados con los agujeros del recinto y que los agujeros para los tornillos coincidan.
3) Utilizar una llave dinamométrica para apretar los pernos y luego pegar el código QR del recinto.
B. Calidad:
1) Los módulos están en la posición correcta, el código QR está hacia afuera y es vertical y suave.
2) No se permiten pernos sueltos o faltantes.
2.16 Fijación del Haz de Cables de la Barra de Cobre
A. Producción:
Instalar la canaleta de cables → Colocar la barra de cobre 2# → Conectar las líneas de muestreo de voltaje positivo y temperatura → Conectar las líneas de muestreo de voltaje negativo y temperatura → Adjuntar las barras de cobre #4 y #3.
1) Usar guantes de malla en ambas manos para evitar lesiones.
2) Ensamblar los componentes estrictamente de acuerdo con el WI en cuanto a secuencia y pasos.
3) No se deben dejar objetos extraños dentro del recinto.
4) Seguir la secuencia de instalación de los cables de baja tensión según el diagrama de distribución.
B. Calidad:
1) Ensamblar los componentes según los requisitos del diseño y del dibujo.
2) No se permite el montaje incorrecto o la omisión de componentes.
3) No se permiten tornillos sueltos o sin marcar.
4) No se permite la instalación incorrecta o la omisión de líneas de voltaje, líneas de temperatura y líneas de conexión en serie, y no se permite la colocación incorrecta de posiciones.
5) El voltaje, la resistencia interna, la diferencia de presión y la resistencia de aislamiento deben estar dentro del rango especificado.
6) No se permite que los puertos de las líneas de alta y baja tensión queden al descubierto.
2.17 Registro de Información del Paquete de Baterías
A. Producción:
1) Registro de información: Placa principal del BMS → Placa secundaria del BMS → Módulo → Módulo.
2) Pruebas: Resistencia de aislamiento → Resistencia de voltaje del módulo → Resistencia de voltaje del módulo.
- Es necesario que tanto el polo positivo como el negativo de la sonda de prueba hagan contacto con la parte medida.
- Al probar la resistencia de aislamiento, no toque el paquete de baterías.
B. Calidad:
1) El voltaje, la resistencia interna, la diferencia de presión y la resistencia de aislamiento deben estar dentro del rango especificado.
2) No se permiten desprendimientos de códigos QR, piezas faltantes ni errores.
2.18 Cubierta Tapa de Aislamiento
A. Producción:
1) El enganche de la cubierta de aislamiento debe insertarse completamente en los pequeños agujeros de la placa de aislamiento y quedar completamente asegurado.
2) La cubierta de aislamiento debe coincidir con las barras de cobre correspondientes.
B. Calidad:
1) No se permite que la cubierta de aislamiento esté suelta, mal alineada o que falte.
2) No se permite la deformación, daño o suciedad en el enganche de la cubierta de aislamiento.
2.19 Encapsulado
A. Producción:
1) El adhesivo blanco y negro debe mezclarse a fondo antes de dispensarlo (al menos 1 minuto).
2) Después de verter el adhesivo en el recipiente, debe mezclarse a fondo (20-30 minutos).
3) Una vez que el adhesivo esté bien mezclado, ajuste la velocidad y el tiempo de dispensación.
4) La técnica de encapsulado debe seguir los requisitos de la WI.
B. Calidad:
1) La cobertura del encapsulado cumple con los requisitos estándar.
2) El adhesivo de silicona solo debe usarse dentro del rango del módulo.
2.20 Envejecimiento
A. Producción:
1) Pruebas integrales del rendimiento de los módulos, bloques y celdas individuales del paquete de baterías.
- Rendimiento del paquete de baterías: vida útil del ciclo, capacidad, diferencia de voltaje, etc.
2) Las condiciones de carga y descarga para el envejecimiento de cada paquete de baterías se implementan según las pautas del proceso de envejecimiento.
3) Requisitos ambientales: Temperatura a 25±5°C, humedad de 15% a 90%.
B. Calidad:
1) El rendimiento del paquete de baterías cumple con los requisitos estándar.
2) El entorno de prueba cumple con los requisitos.
2.21 Colocación de la Tapa de la Caja
A. Production:
1) Preparación de la tapa de la caja: Aplicar una gota de Loctite en los agujeros de los tornillos y recubrir el área circundante con adhesivo.
2) Colocar la tapa de la caja: Alinear la tapa de la caja con los agujeros de la caja y usar una llave de torsión para apretar los tornillos.
B. Calidad:
1) Sin desbordamiento de adhesivo.
2) Los tornillos no deben estar sueltos, faltantes ni desalineados.
2.22 Empaquetado y Envío
A. Producción:
Aplicar etiqueta de peligro de alto voltaje → Colocar placa de identificación del sistema de baterías de litio → Certificado de conformidad → Colgar el paquete de baterías en una caja de madera → Retirar la orden de trabajo → Insertar el informe de inspección → Cerrar la tapa de la caja de madera.
B. Calidad:
1) El código del grupo de baterías en la placa de identificación de la caja corresponde al código QR del paquete de baterías(https://bateria18650.com/paquete-de-baterias-de-iones-de-litio/).
2) El código QR del informe de prueba coincide con el código QR del paquete de baterías.
3) Posición correcta y suave colocación de la etiqueta de peligro, placa de identificación y certificado.
