動力鋰電池包的設(shè)計要點分析
來源：寶鄂實業(yè)
2021-10-20 10:59
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1、結(jié)構(gòu)設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)計要求較高，安全性不易把控，這都是需要結(jié)構(gòu)設(shè)計解決的問題。
2、熱設(shè)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(dāng)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(dāng)前國內(nèi)仍然較多應(yīng)用的工藝，灌膠。這里灌得是導(dǎo)熱系數(shù)遠大于空氣的導(dǎo)熱膠。由導(dǎo)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(dāng)然鋰電池包軟包電芯要將液冷技術(shù)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(shè)計要求
電氣設(shè)計，包含低壓和高壓兩個部分。
低壓設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)計，主要是電芯與電芯之間的串并聯(lián)，以及模組外部，設(shè)計模組與模組之間的連接導(dǎo)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(dǎo)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(shè)計要求
安全設(shè)計，可以分為3個倒退的要求：良好的設(shè)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(yù)警，給人以反映時間;故障已經(jīng)發(fā)生，則設(shè)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(shè)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(shè)置保險絲，模組和模組之間設(shè)置防火墻，設(shè)計強度冗余應(yīng)對災(zāi)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(shè)計要求
輕量化設(shè)計，最主要目的是追求續(xù)航里程，消滅所有多余負擔(dān)，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(shè)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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