電動自転車のバッテリー設計における重要な要素

前回の記事では、電動自転車のバッテリーの現在および今後のトレンドについて説明しました。 ここでは、電動自転車のバッテリーを設計および構築する際に考慮すべき重要な要素に焦点を当てます。 したがって、高品質の電動自転車バッテリーを作成する際に当社が考慮している側面を知るために、読み続けてください。

リチウムイオン電池は電動自転車のバッテリーパックの基礎です。 さまざまな形状、サイズ、容量、電圧、放電速度があります。 電動自転車のバッテリーとして選択されるバッテリーは、出力、エネルギー密度、サイクル寿命、安全性、コストなどの特定の要件と好みによって決まります。

現在市場には数種類のリチウムイオン電池がありますが、電動自転車で最も一般的に使用されているのは円筒型電池 18650 および 21700 で、通常は NMC または NCA 化学反応が行われています。 これは、これらのバッテリーが最高のエネルギー密度を提供するためです。

リチウムイオン電池をテストおよび選択する際に考慮するいくつかの要素は次のとおりです。

考慮すべき要素が非常に多いため、電動自転車のバッテリーメーカーはセルサプライヤーからのデータに単純に依存することはできません。 代わりに、特定のアプリケーションに対して独立してパフォーマンスをテストおよび検証する必要があります。 Johnson Matthey Battery Systems では、社内の研究所と外部の研究所や大学の両方で実行される複雑なセル試験プログラムを行っています。

バッテリー管理システム (BMS) は、電圧、電流、温度、充電状態 (SoC)、健全性 (SoH)、セルバランシングなど、電動自転車バッテリーパックのさまざまな側面を監視および制御するデバイスです。

BMS は、過充電、過放電、過電流、過熱、短絡からバッテリーを保護します。 また、コントローラー、ディスプレイ、充電器など、電動自転車上の他のデバイスと通信することもできます。 BMS を損傷や湿気から保護することが重要です。

カスタムメイドの BMS には、汎用システムや既製のシステムに比べて、次のような多くの利点があります。

カスタム BMS の設計と構築には、電子工学、プログラミング、PCB 設計に関する複雑な知識とスキルが必要です。 したがって、この分野で経験のあるバッテリーメーカーと提携することが重要です。

電動自転車バッテリー パックの機械的設計とは、ケースや筐体内のセルやその他のコンポーネントの形状、サイズ、構造、配置を指します。 機械設計は、バッテリーの性能、安全性、耐久性、美しさに影響を与えます。 最適な機械設計を作成する際に考慮すべき要素には、次のようなものがあります。

すべてのバッテリー設計は連続生産用に最適化する必要があり、プロジェクトの初期段階から考慮すべき要素です。 さらに、電動自転車バッテリーの大量生産には、高品質と一貫性を確保するための適切な手順が必要です。 重要な手順には次のようなものがあります。

設計検証は、電動自転車のバッテリー設計が意図された目的と要件を満たしていることを検証するプロセスです。 これは、現実的な条件下でのバッテリーパックのプロトタイプモデルまたはサンプルに対するさまざまなテストや実験を通じて行うことができます。

経験豊富な電池メーカーは、製品開発の各段階で従う複雑な DVP&R (設計検証計画およびレポート) を作成します。 テストの結果は適切なレポートに文書化されます。

初期事前検証の一部の側面は、熱シミュレーションおよび機械シミュレーションを実行することで、設計の初期段階で完了できます。 これは設計上の決定の一部に影響を与え、最終製品が問題や再設計の必要なしに検証と認証に合格することを保証します。 これはプロジェクトの迅速な実現に貢献します。

製品認証は、関連当局または組織から承認または承認を得るプロセスであり、電動自転車バッテリーを特定の市場または地域で販売または使用することを許可します。 製品認証を取得するには、バッテリーの品質、安全性、性能、または環境への影響を管理する特定の規格、規制、法律、またはガイドラインを遵守する必要があります。