动力软包锂电池模组规划关键

电池模组能够理解为锂离子电芯经串并联办法组合，加装单体电池监控与办理设备后构成的电芯与pack的中心产品。其结构有必要对电芯起到支撑、固定和维护作用，能够归纳成3个大项：机械强度，电功用，热功用和毛病处理才能。

是否能够完好固定电芯位置并维护其不发作有损功用的形变，怎么满足载流功用要求，怎么满足对电芯温度的操控，遇到严峻反常时能否断电，能否防止热失控的传播等等，都将是评判电池模组好坏的标准。高功用需求的电池模组，其热办理的解决计划现已转向液冷或相变资料。

软包电池单体能量密度在常见三种锂电池封装办法中，最简单做高，但到了模组规划这一层，对产品整体安全性的考虑使命却最重，能够说是把一部分电芯的活搬运给了模组结构。

模组的首要组成

动力软包锂电池模组规划关键

软包电池，各家规划选择差距比较大，上图中式一种较为典型的办法，其基本组成包含：模组操控请(常说的BMS从板)，电池单体，导电衔接件，塑料结构，冷板，冷却管道，两头的压板以及一套将这些构件组合到一同的紧固件。其间两头的压板除了起到聚拢单体电芯，供给一定压力的作用以外，往往还将模组在pack中的固定结构规划在上面。

结构规划

结构规划要求。结构牢靠：抗轰动抗疲劳;工艺可控：无过焊、虚焊，确保电芯100%无损伤;本钱低价：PACK产线自动化本钱低，包含出产设备、出产损耗;易分拆：电池组易于维护、修理，低本钱，电芯可梯次运用性好;做到必要的热传递阻隔，防止热失控过快蔓延，也能够把这一步放到pack规划再考虑。

据了解，现在，职业内圆柱电芯的模组成组功率约为87%，体系成组功率约为65%;软包电芯模组成组功率约为85%，体系成组功率约为60%;方形电芯的模组成组功率约为89%，体系成组功率约为70%。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，但对模组规划要求较高，安全性不易把控，这都是需求结构规划解决的问题。

一般模组优化途径。提升空间运用率也是优化模组的一个重要途径。动力电池PACK企业能够通过改进模组和热办理体系规划，缩小电芯距离，然后提升电池箱体内空间的运用率。还有一种解决计划，即运用新资料。比方，动力电池体系内的汇流排(并联电路中的总线，一般用铜板做成)由铜替换成铝，模组固定件由钣金资料替换为高强钢和铝，这样也能减轻动力电池重量。

热规划

软包电芯的物理结构决定了其不易爆破，一般只有外壳能接受的压力足够高，才有或许炸，而软包电芯内部压力一大，便会从铝塑膜边缘开端泄压、漏液。一同软包电芯也是几种电芯结构中，散热最好的。

软包电池的著名代表，日产的Leaf，其模组结构为全密封式的，并未考虑散热，即不散热。而Leaf在市场上频频反馈的容量衰减过快，与此热办理也不无关系。明显跟着人们对于高功用电动车的寻求，迫使软包电芯也有必要要有自动式的热办理结构。

其时干流的冷却办法，现已转变为液冷以及相变资料冷却。相变资料冷却能够配合液冷一同运用，或者独自在环境不太恶劣的条件下运用。别的还有一种其时国内仍然较多运用的工艺，灌胶。这儿灌得是导热系数远大于空气的导热胶。由导热胶将电信发出的热量传递到模组壳体上，再进一步发出到环境中。这种办法，电芯再次独自替换不太或许但也在一定程度上阻挠了热失控的传播。

液冷，在前面说明模组组成的图片中，冷板与液冷水管正是液冷体系的组成部件。模组由电芯层叠而成，而电芯间有距离排布的液冷板，其确保每颗电芯都有一个大面接触到液冷板。当然软包电芯要将液冷技术做成熟也并非易事，其有必要考虑液冷板的固定，密封性，绝缘性等等。

电气规划

电气规划，包含低压和高压两个部分。

低压规划，一般需求考虑几个方面的功用。通过信号收集线束，将电池电压、温度信息收集到模组从控板或者装置在模组上的所谓模组操控器上;模组操控器上一般规划均衡功用(自动均衡或者被动均衡或者二者并存);少量的继电器通断操控功用能够规划在从控板上，也能够在模组操控器上;通过CAN通讯衔接模组操控器和主控板，将模组信息传递出去。

高压规划，首要是电芯与电芯之间的串并联，以及模组外部，规划模组与模组之间的衔接导电办法，一般模组之间仅仅考虑串联办法。这些高压衔接需求到达两个方面的要求：一是电芯之间的导电件和接触电阻散布要均匀，不然单体电压检测将遭到搅扰;其次，电阻要足够小，防止电能在传递路径上的浪费。

安全规划

安全规划，能够分为3个倒退的要求：杰出的规划，确保不要发作事端;假如不可，发作事端了，最好能提早预警，给人以反映时刻;毛病现已发作，则规划的方针就变成阻挠事端过快蔓延。

完成第一个意图的，是合理布局，杰出的冷却体系，牢靠的结构规划;次级方针，则需求传感器更加广泛的散布到每一个或许的毛病点，全面检测电压和温度，最好监测每一颗电芯的内阻;最低方针，则能够通过电芯和模组设置保险丝，模组和模组之间设置防火墙，规划强度冗余应对灾祸发作后或许的结构坍塌。这都是高功用软包模组的方向。

轻量化规划

轻量化规划，最首要意图是寻求续航里程，消灭一切剩余担负，轻装上阵。而假如轻量化再能跟降本钱结合，则更是皆大欢喜。轻量化的路途许多，比方进步电芯能量密度;在细节规划中，确保强度的状况下寻求结构件的轻薄(比方选更薄的材质，在板材上挖更大的孔);用铝材替换钣金件;运用密度更低的新资料打造壳体等。

标准化规划

标准化是大工业以来的长时间寻求，标准化是降低本钱进步互换性的基石地点。具体到动力电池模组，还多了一个梯次运用的巨大意图。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。

运用软包电池的知名车型案例

雷诺ZOE

2016年9月雷诺对ZOE电池包进行了晋级，新款电池包总电量为45.6kWh，可用电量为41kWh，体系额外电压360V，体系成组办法为2P96S，共192个电芯，由12个2P8S模组组成。ZOE电池包选用风冷热办理计划，由中心的孔进，两边的孔出。

每2个电芯被1个上铝壳体和1个下铝壳体包裹构成2P单元，两个铝壳体通过卡扣衔接在一同，铝壳体的料厚为0.4mm。

铝壳体冲压构成3条凸起，凸起高度为0.8mm，相邻2P单元铝壳体的凸起接触，构成宽度1.6mm的空隙，电芯的热量传导至铝壳体，通过空隙内的空气活动对电芯进行冷却，一同空隙也能够吸收电芯的一部分胀大。

ZOE的电芯由LG化学供给，2012版ZOE电芯为36Ah，尺度为325X135X11.2mm，重量约0.86kg，电芯总重量为165.12，占PACK总重的57%。2016版ZOE电芯估测为，65Ah，巨细尺度与36Ah类似。

尼桑Leaf(无强制冷却)

Leaf电池小模组，每个壳体内放置4只电芯;小模组与小模组之间依托注塑衔接件衔接。每个模组极柱的接线端，依据每个模组的数量，专门注塑定制了相应的接线盒，每个接线盒的办法与模组是一一对应的。假如模组内电芯(2p2s)数量改变，其接线盒就不能运用，除非数量是已有模组的整倍数，而且并排模组数一致。例如，假如一个模组是4×2(个电芯)的，那么改动后的模组就有必要是8×2、12×2……，不然其原有电极接线盒就无法运用。

软包电池强电衔接办法比照

动力软包锂电池模组规划关键

简介：模组办法如下图所示。选取某厂家软包装钛酸锂电池进行成组，其特性参数如下表所示。

锂电池模块由钛酸锂电池、模块装置板、绝缘阻隔块、罩壳、长衔接排、短衔接排、极柱组成，锂电池模块结构如下图所示。每两个模块装置板中心放置一个电池，构成5并3串的结构办法，串并联衔接运用长衔接排和短衔接排将电池衔接在一同，电池与长/短衔接排之间以螺丝螺母的衔接办法紧固。

极柱作为锂电池模块对外输出的接口，与短衔接排相连，衔接办法也为螺丝衔接。长衔接排与短衔接排之间以绝缘阻隔块进行电气阻隔。

动力软包锂电池模组规划关键

衔接办法一：全螺丝衔接的锂电池模块，即锂电池与长/短衔接排、短衔接排与极柱之间的衔接全部选用螺丝衔接的办法。

衔接办法二：半激光焊接半螺丝衔接的锂电池模块，即锂电池与长/短衔接排之间的衔接选用激光焊接，而短衔接排与极柱之间的衔接选用螺丝衔接的办法。

衔接办法三：激光焊接与一体式极柱的锂电池模块，即锂电池与长/短衔接排之间的衔接选用激光焊接，而短衔接排与极柱做成一个整体的零件。

测验办法，独自测验螺丝衔接和激光焊接的衔接阻抗，各取一块短衔接排与一节锂电池分别做螺丝衔接和激光焊接试验，丈量记录下各自的衔接阻抗。一同通过丈量锂电池模块正负极两头来得到整个模块的内阻值，然后比较不同衔接办法下锂电池模块的内阻差异。衔接阻抗和内阻均选用HIOKI电池测验仪丈量取得。

在锂电池模块内布置若干热电阻或热电偶作为温度丈量点，通过充放电试验测验锂电池模块不同温度点的温度状况。锂电池模块额外电流为100A，考虑到超负荷运行的极限电流大约为120A，故在试验测验中以电流120A的极限状况进行充放电。记录充放电过程中各温度丈量点的最高温度、温升和温差。衔接办法一的锂电池模块温度丈量点为4个(受其时条件约束，只测了4个关键点)，选用的是热电阻测温。衔接办法二和三的锂电池模块温度丈量点为12个，选用的是热电偶测温。

动力软包锂电池模组规划关键

通过试验测验，衔接阻抗和锂电池模块内阻如表2所示。不同衔接办法的锂电池模块通过120A充放电(一个充放电循环)试验，其丈量点的温度测验成果如下表所示。

试验成果剖析，从数据能够看出，螺丝衔接的衔接阻抗要远远大于激光焊接的衔接阻抗。构成螺丝衔接的衔接阻抗大的首要影响要素有：衔接面外表不平整(外表粗糙度较大);遭到环境要素影响，长/短衔接排和电池接触面产生氧化或腐蚀;螺丝拧紧力不行，每个螺丝的拧紧力矩不一致;外界要素搅扰引起螺丝松动，包含在运输、搬运过程中振动引起的螺丝松动。

因为激光焊接是将光能转化为热能，使资料熔化，然后到达焊接的意图，相当于将两者熔为一体，因而这种衔接办法的阻抗必定会比较小。从锂电池模块内阻上看，衔接办法三的锂电池模块内阻优于衔接办法一和衔接办法二。