Производство: как собирается батарейный модуль

Этапы

Восемь операций от ячейки до паспорта

Порядок операций одинаков и для модуля из готового комплекта, и для сборки под техническое задание. Отличается только состав: число ячеек, напряжение и корпус.

1. Входной контроль ячеек

   Каждая ячейка из партии проверяется до сборки: внешний осмотр корпуса и выводов, напряжение холостого хода, фактическая ёмкость и внутреннее сопротивление. Ячейки с отклонением за пределы допуска в сборку не идут. Причина прагматичная: отбраковать ячейку на входе стоит одной ячейки, а найти её же в собранном и залитом компаундом модуле — стоит модуля.

   Фиксируем: напряжение, ёмкость и внутреннее сопротивление каждой ячейки.

2. Подбор ячеек в группу

   В модуль ячейки идут не по порядку с паллеты, а группой с близкими ёмкостью и внутренним сопротивлением. Последовательная цепочка отдаёт ровно столько, сколько отдаёт самая слабая ячейка в ней, а разброс сопротивлений разводит ячейки по температуре под током и ускоряет расхождение. Чем плотнее подобрана группа, тем меньше работы у балансировки все последующие годы.

   Фиксируем: состав группы и разброс параметров внутри неё.

3. Механическая сборка

   Призматические ячейки ставятся в корпус с поджатием между торцевыми пластинами: LiFePO4 при заряде немного меняется в объёме, и без фиксированного прижима ячейка со временем расслаивается и теряет ёмкость. Между ячейками — изоляция, под шинами — диэлектрические проставки, выводы зачищаются непосредственно перед соединением.

   Фиксируем: усилие поджатия и порядок расположения ячеек в корпусе.

4. Соединение ячеек

   Призматические ячейки соединяются шинами по резьбовым выводам с контролем момента затяжки динамометрическим ключом; цилиндрические — контактной точечной сваркой никелевой лентой. Перетянуть здесь так же плохо, как недотянуть: слабый контакт греется под током и деградирует дальше сам, а сорванная резьба вывода ячейки ремонту не подлежит.

   Фиксируем: момент затяжки каждого соединения; для сварных точек — визуальный контроль и проверка на отрыв.

5. Установка системы управления

   Ставится плата BMS и датчики температуры, разводится балансировочный шлейф. Порядок подключения шлейфа проверяется до подачи питания на плату: перепутанные провода выводят систему управления из строя мгновенно. Здесь же задаются пороги — верхнее и нижнее напряжение ячейки, предельные токи заряда и разряда, температурные окна, включая запрет заряда при отрицательной температуре.

   Фиксируем: версия прошивки и заданные пороги защит — они же уходят в паспорт.

6. Балансировка

   Собранный модуль выравнивается по напряжению: ячейки подтягиваются к одному уровню в верхней части рабочего диапазона, где расхождение видно лучше всего. Несбалансированный модуль работает, но отдаёт меньше паспортного: заряд прекращается, когда до верхнего порога дошла одна ячейка, а разряд — когда до нижнего дошла другая.

   Фиксируем: разброс напряжений ячеек по окончании выравнивания.

7. Нагрузочный тест

   Модуль прогоняется циклом заряд-разряд под нагрузкой. Смотрим не на надпись на ячейке, а на то, сколько модуль отдал на самом деле, как расходятся напряжения ячеек под током и насколько греется сборка. Здесь же проверяется срабатывание защит: отключение по нижнему порогу напряжения, по току и по температуре.

   Фиксируем: фактическую отданную ёмкость, напряжения ячеек под нагрузкой, температуру и срабатывание защит.

8. Маркировка и паспорт

   Модулю присваивается серийный номер, на корпус наносится маркировка. В паспорт изделия попадают состав сборки, заданные пороги защит и результат нагрузочного теста — фактическая ёмкость этого экземпляра, а не цифра из описания ячейки. Паспорт, протокол теста и гарантийный талон уезжают вместе с изделием.

   Фиксируем: серийный номер и связку «номер — протокол», по которой изделие находится в сервисе.

Что это даёт

Как это чувствуется при эксплуатации

• Ремонт заменой узла

  Модуль собирается разборным, соединения выполнены так, чтобы их можно было разобрать. При отказе меняется ячейка, плата или инвертор, а не накопитель целиком.

  Порядок обращения

• Измеренная ёмкость как точка отсчёта

  В паспорте стоит ёмкость, снятая на стенде с этим экземпляром. Именно от неё считается деградация, когда через несколько лет возникает вопрос к гарантийному порогу.

  Что в паспорте

• Известные пороги защит

  Напряжения, токи и температурные окна записаны, а не остаются заводской тайной. Это важно при настройке инвертора и при разборе любой нештатной ситуации.

  Как заряжать LiFePO4