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動力鋰電池包軟包,模組主要組成和設計要點分析

來源:未知  日期:2018-07-12 10:33  瀏覽量:

  動力鋰電池包軟包,模組主要組成和設計要點分析。電池模組可以理解為鋰離子電芯經(jīng)串并聯(lián)方式組合,加裝單體電池監(jiān)控與管理裝置后形成的電芯與pack的中間產(chǎn)品。軟包電池單體能量密度在常見三種鋰電池包封裝形式中,最容易做高。

  本文存能電氣小編就來和大家分析一下動力鋰電池包軟包,模組主要組成和設計要點分析。

動力鋰電池2.jpg

  鋰電池包軟包模組主要組成

  基本組成包括:模組控制請(常說的BMS從板),電池單體,導電連接件,塑料框架,冷板,冷卻管道,兩端的壓板以及一套將這些構(gòu)件組合到一起的緊固件。

  設計要點分析

  1、結(jié)構(gòu)設計要求

  結(jié)構(gòu)可靠:抗震動 抗疲勞;

  工藝可控:無過焊、虛焊,確保電芯100%無損傷;

  成本低廉:PACK產(chǎn)線自動化成本低,包括生產(chǎn)設備、生產(chǎn)損耗;

  易分拆:電池組易于維護、維修,低成本,電芯可梯次利用性好;

  做到必要的熱傳遞隔離,避免熱失控過快蔓延,也可以把這一步放到pack設計再考慮。

  問題:軟包電芯的單體能量密度比圓柱和方形有更高的提升空間,但對模組設計要求較高,安全性不易把控,這都是需要結(jié)構(gòu)設計解決的問題。

  2、熱設計要求

  軟包電芯的物理結(jié)構(gòu)決定了其不易爆炸,一般只有外殼能承受的壓力足夠高,才有可能炸,而軟包電芯內(nèi)部壓力一大,便會從鋁塑膜邊緣開始泄壓、漏液。同時軟包電芯也是幾種電芯結(jié)構(gòu)中,散熱最好的。

  當前主流的冷卻方式,已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)橐豪湟约跋嘧儾牧侠鋮s。相變材料冷卻可以配合液冷一起使用,或者單獨在環(huán)境不太惡劣的條件下使用。另外還有一種當前國內(nèi)仍然較多應用的工藝,灌膠。這里灌得是導熱系數(shù)遠大于空氣的導熱膠。由導熱膠將電信散發(fā)的熱量傳遞到模組殼體上,再進一步散發(fā)到環(huán)境中。這種方式,電芯再次單獨替換不太可能但也在一定程度上阻止了熱失控的傳播。

  當然鋰電池包軟包電芯要將液冷技術做成熟也并非易事,其必須考慮液冷板的固定,密封性,絕緣性等等。

  3、電氣設計要求

  電氣設計,包含低壓和高壓兩個部分。

  低壓設計,一般需要考慮幾個方面的功能。通過信號采集線束,將電池電壓、溫度信息采集到模組從控板或者安裝在模組上的所謂模組控制器上;模組控制器上一般設計均衡功能(主動均衡或者被動均衡或者二者并存);少量的繼電器通斷控制功能可以設計在從控板上,也可以在模組控制器上;通過CAN通訊連接模組控制器和主控板,將模組信息傳遞出去。

  高壓設計,主要是電芯與電芯之間的串并聯(lián),以及模組外部,設計模組與模組之間的連接導電方式,一般模組之間只是考慮串聯(lián)方式。這些高壓連接需要達到兩個方面的要求:一是電芯之間的導電件和接觸電阻分布要均勻,否則單體電壓檢測將受到干擾;其次,電阻要足夠小,避免電能在傳遞路徑上的浪費。

  4、安全設計要求

  安全設計,可以分為3個倒退的要求:良好的設計,確保不要發(fā)生事故;如果不行,發(fā)生事故了,最好能提前預警,給人以反映時間;故障已經(jīng)發(fā)生,則設計的目標就變成阻止事故過快蔓延。

  實現(xiàn)第一個目的的,是合理布局,良好的冷卻系統(tǒng),可靠的結(jié)構(gòu)設計;

  次級目標,則需要傳感器更加廣泛的分布到每一個可能的故障點,全面檢測電壓和溫度,最好監(jiān)測每一顆電芯的內(nèi)阻;

  最低目標,則可以通過電芯和模組設置保險絲,模組和模組之間設置防火墻,設計強度冗余應對災害發(fā)生后可能的結(jié)構(gòu)坍塌。這都是高性能軟包模組的方向。

  5、輕量化設計要求

  輕量化設計,最主要目的是追求續(xù)航里程,消滅所有多余負擔,輕裝上陣。而如果輕量化再能跟降成本結(jié)合,則更是皆大歡喜。

  輕量化的道路很多,比如提高電芯能量密度;

  在細節(jié)設計中,確保強度的情況下追求結(jié)構(gòu)件的輕薄(比如選更薄的材質(zhì),在板材上挖更大的孔);

  用鋁材替換鈑金件;

  使用密度更低的新材料打造殼體等。

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  鋰電池包行業(yè)市場前景廣闊,未來競爭激烈。存能電氣磷酸鐵鋰電池包具有體積小、重量輕、能量密度高、長壽命、綠色環(huán)保、無記憶效應等優(yōu)勢。相對于國內(nèi)廠商而言在電池的一致性、穩(wěn)定性、安全性、環(huán)保性、循環(huán)壽命等方面都有比較大的優(yōu)勢,對下游廠家的吸引力也很大。未來我國鋰電池包地位將不斷提升,遲早會成為一匹行業(yè)的黑馬。


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