动力锂电池的模组设计要求和连接方法

 公司新闻    |      2021-02-02
锂电池厂家浅谈动力锂电池模组设计要求和连接方法。动力锂电池模组系统设计要以满足整车的动力要求和其他设计为前提,同时要考虑电池系统自身的内部结构和安全及管理设计等方面。设计时要考虑到的一些整体和通用性原则包括安全性好、高比能量、高比功率、温度适应性强、使用寿命长等。
锂电池厂家浅谈动力锂电池模组设计要求有哪些?锂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。其结构必须对电芯起到支撑、固定和保护作用。


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:锂电池组易于维护、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。


随着人们对于高性能电动车的追求,迫使软包电芯也必须要有主动式的热管理结构。动力锂电池模组由电芯层叠而成,而电芯间有间隔排布的液冷板,其保证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,其必须考虑液冷板的固定,密封性,绝缘性等等。
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,设计锂电池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。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,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。常见的锂电池模组类型,根据电芯与导电母排的连接方式可以分成焊接、螺接、机械压接三种形式。


焊接应用于锂电池模组的焊接工艺,主要有激光焊接、超声波焊接和电阻焊。其中,激光焊配合工业机器人正在逐步成为自动化模组生产线的主力。焊接工艺,效率高,易于实现自动化生产。螺接,用防松螺钉固定电芯与母排之间的连接。这种形式,工艺上比较简单,但主要应用于单体容量比较大的电池系统中。尤其方形电池螺接结构比较多。


机械压接的好处在于拆装灵活,后期维护以及二次回收利用成功率高。缺点是组装效率难于大幅度提升,若机械连接结构设计不够合理,则在长期的道路车辆运行环境下,接触电阻发生变化的可能性高。


总结:同极柱类型的电池,在锂电池成组方式、连接工艺也会有很大不同,同时有各自的优缺点。对于当前的动力电池行业来说,模组的自动化程度要求都比较高,又因其工艺的复杂程度、工作环境的要求等,应用机器人和专用设备的优势显而易见。