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软包锂电池模组的设计要点分析

2020-01-29

导读:本文主要介绍软包锂电池模组的设计要点分析。


电池模组可以理解为锂离子电芯经串并联方式组合,加装单体电池监控与管理装置后形成的电芯与pack的中间产品。软包锂电池单体能量密度在常见三种锂电池封装形式中,最容易做高,但到了模组设计这一层,对产品整体安全性的考虑任务却最重,可以说是把一部分电芯的活转移给了模组结构。


模组组成


软包电池典型的基本组成包括:模组控制板(常说的BMS从板),电池单体,导电连接件,塑料框架,冷板,冷却管道,两端的压板以及一套将这些构件组合到一起的紧固件。其中两端的压板除了起到聚拢单体电芯,提供一定压力的作用以外,往往还将模组在pack中的固定结构设计在上面。


结构设计


结构设计要求。结构可靠:抗震动 抗疲劳;工艺可控:无过焊、虚焊,确保锂电池电芯100%无损伤;成本低廉:PACK产线自动化成本低,包括生产设备、生产损耗;易分拆:电池组易于维护、维修,低成本,电芯可梯次利用性好;做到必要的热传递隔离,避免热失控过快蔓延,也可以把这一步放到pack设计再考虑。


热设计


软包电芯的物理结构决定了其不易爆炸,一般只有外壳能承受的压力足够高,才有可能炸,而软包电芯内部压力一大,便会从铝塑膜边缘开始泄压、漏液。同时软包电芯也是几种电芯结构中,散热最好的。


电气设计


电气设计,包含低压和高压两个部分。低压设计,一般需要考虑几个方面的功能。通过信号采集线束,将电池电压、温度信息采集到模组从控板或者安装在模组上的所谓模组控制器上;模组控制器上一般设计均衡功能(主动均衡或者被动均衡或者二者并存);少量的继电器通断控制功能可以设计在从控板上,也可以在模组控制器上;通过CAN通讯连接模组控制器和主控板,将模组信息传递出去。

高压设计,主要是电芯与电芯之间的串并联,以及模组外部,设计模组与模组之间的连接导电方式,一般模组之间只是考虑串联方式。这些高压连接需要达到两个方面的要求:一是电芯之间的导电件和接触电阻分布要均匀,否则单体电压检测将受到干扰;其次,电阻要足够小,避免电能在传递路径上的浪费。


安全设计


安全设计,可以分为3个倒退的要求:良好的设计,确保不要发生事故;如果不行,发生事故了,最好能提前预警,给人以反映时间;故障已经发生,则设计的目标就变成阻止事故过快蔓延。


轻量化设计


轻量化设计,最主要目的是追求续航里程,消灭所有多余负担,轻装上阵。而如果轻量化再能跟降成本结合,则更是皆大欢喜。轻量化的道路很多,比如提高电芯能量密度;在细节设计中,确保强度的情况下追求结构件的轻薄(比如选更薄的材质,在板材上挖更大的孔);用铝材替换钣金件;使用密度更低的新材料打造壳体等。


标准化设计


标准化是大工业以来的长期追求,标准化是降低成本提高互换性的基石所在。具体到动力电池模组,还多了一个梯次利用的伟大目的。话虽如此,但现实是单体还没有标准化,那么模组标准化距离就更远了。



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以上就是锂聚合物电池生产厂家格瑞普为大家带来的软包锂电池模组的设计要点分析介绍。


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