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动力锂电池包软包,模组主要组成和设计要点分析

日期:2018-07-12 10:33  浏览量:

  动力锂电池包软包,模组主要组成和设计要点分析。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。软包电池单体能量密度在常见三种锂电池包封装形式中,最容易做高。

  本文存能电气小编就来和大家分析一下动力锂电池包软包,模组主要组成和设计要点分析。

动力锂电池2.jpg

  锂电池包软包模组主要组成

  基本组成包括:模组控制请(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。

  设计要点分析

  1、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。

  问题:软包电芯的单体能量密度比圆柱和方形有更高的提升空间,但对模组设计要求较高,安全性不易把控,这都是需要结构设计解决的问题。

  2、热设计要求

  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。

  当前主流的冷却方式,已经转变为液冷以及相变材料冷却。相变材料冷却可以配合液冷一起使用,或者单独在环境不太恶劣的条件下使用。另外还有一种当前国内仍然较多应用的工艺,灌胶。这里灌得是导热系数远大于空气的导热胶。由导热胶将电信散发的热量传递到模组壳体上,再进一步散发到环境中。这种方式,电芯再次单独替换不太可能但也在一定程度上阻止了热失控的传播。

  当然锂电池包软包电芯要将液冷技术做成熟也并非易事,其必须考虑液冷板的固定,密封性,绝缘性等等。

  3、电气设计要求

  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。

  4、安全设计要求

  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。

  实现第一个目的的,是合理布局,良好的冷却系统,可靠的结构设计;

  次级目标,则需要传感器更加广泛的分布到每一个可能的故障点,全面检测电压和温度,最好监测每一颗电芯的内阻;

  最低目标,则可以通过电芯和模组设置保险丝,模组和模组之间设置防火墙,设计强度冗余应对灾害发生后可能的结构坍塌。这都是高性能软包模组的方向。

  5、轻量化设计要求

  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。

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  锂电池包行业市场前景广阔,未来竞争激烈。存能电气磷酸铁锂电池包具有体积小、重量轻、能量密度高、长寿命、绿色环保、无记忆效应等优势。相对于国内厂商而言在电池的一致性、稳定性、安全性、环保性、循环寿命等方面都有比较大的优势,对下游厂家的吸引力也很大。未来我国锂电池包地位将不断提升,迟早会成为一匹行业的黑马。


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