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鋰電池PACK的小知識

發布時間:2022/07/05
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鋰電池自問世以來,以其高能量密度、高電壓、環保、長壽命、快速充電等優勢,受到3C數碼和電動工具行業的青睞,對新能源汽車產業的貢獻尤為突出。隨著世界能源危機和環境問題的日益突出,鋰電池產業作為新能源汽車的動力源,市場潛力巨大,是國家戰略發展的重要組成部分。


資料來源:網絡    整理:佳順智能

 

  • PACK電池包基礎介紹

 新能源汽車三電系統

新能源汽車三電系統

 

電池包(PACK)與底盤集成

電池包(PACK)與底盤集成

 

 

  • PACK電池包的分類

 


什么是電池組?

首先要了解鋰電池單體、鋰電池模塊、鋰電池組的一般區別:

電池:構成電池組和電池組的最基本元素。一般可以提供的電壓在3V到4V之間;

電池:單個物理模塊由多個單體組成,提供更高的電壓和容量;

Pack:一般由多個電池組組成。同時增加了電池管理系統(bms),這是電池廠提供給用戶的最后一個產品。

PACK的組成分類

PACK的組成分類

 

 

 

  電芯作為PACK的核心組成,目前以電芯的外形分類主流分為三大類:方殼、圓柱、軟包(聚合物電池)。正負極片通過不同的方式封裝到相應的外殼里面。

 

電池PACK 圓柱卷繞 方形卷繞 方形層疊

左圓柱卷繞 中-方形卷繞 右-方形層疊

 

電池PACK 圓柱電芯 方殼電芯 軟包電芯

 

左-圓柱電芯 中-方殼電芯 右-軟包電芯

 

 


  • 電池模組

通過組裝單體電芯,通過匯流排將電芯組成不同的串并聯,可用螺絲鎖緊、電阻焊、超聲焊接、超聲鋁絲焊及激光焊接。

 

綜合考慮生產良率、效率及連接點的內阻,目前激光焊接已經是很多電池廠商的首選。

新能源pack  電池模組

左-圓柱模組 中-方殼模組 右-軟包模組



 

 


  • PACK電池包


新能源PAC  圓柱PACK 方殼PACK 

左-圓柱PACK 右-方殼PACK

 

新能源  PACK電池包  軟包PACK

軟包PACK

 

 

 

  • PACK電池包的組成

 

主要包括電池模塊、機構系統、電氣系統、熱管理系統和BMS幾個部分。

 

電池模塊

 

如果把電池PACK比作一個人體,那么模塊就是“心臟”,負責儲存和釋放能量,為汽車提供動力。

 

機構系統

 

主要由電池PACK上蓋、托盤、各種金屬支架、端板和螺栓組成,可以看作是電池PACK的“骨骼”,起到支撐、抗機械沖擊、機械振動和環境保護(防水防塵)的作用。

 

電氣系統

 

主要由高壓跨接片或高壓線束、低壓線束和繼電器組成。高壓線束可以看作是電池PACK的“大動脈血管”,將動力電池系統心臟的動力不斷輸送到各個需要的部件中,低壓線束則可以看作電池PACK的“神經網絡”,實時傳輸檢測信號和控制信號。

 

熱管理系統

 

熱管理系統主要有4類:風冷、水冷、液冷、相變材料。以水冷系統為例,熱管理系統主要由冷卻板,冷卻水管、隔熱墊和導熱墊組成。熱管理系統相當于是給電池PACK裝了一個空調。

 

BMS

 

Battery management system 電池管理系統,可以看作是電池的“大腦”。主要由CMU和BMU組成。

 

 

CMU :Cell monitor Unit單體監控單元,負責測量電池的電壓、電流和溫度等參數,同時還有均衡等功能。當CMU測量到這些數據后,將數據通過前面講到的電池“神經網絡”傳送給BMU。

 

 

BMU:Battery management Unit電池管理單元。

 

 

負責評估CMU傳送的數據,如果數據異常,則對電池進行保護,發出降低電流的要求,或者切斷充放電通路,以避免電池超出許可的使用條件,同時還對電池的電量、溫度進行管理。根據先前設計的控制策略,判斷需要警示的參數和狀態,并且將警示發給整車控制器,最終傳達給駕駛人員。

 

 

 

 

 

新能源電池PACK電池包爆炸圖

PACK電池包爆炸圖

 

 

 

新能源PACK箱對比

 

 

 

  • 工藝流程

 

  電池PACK是新能源汽車核心能量源,為整車提供驅動電能。作為新能源汽車的核心部件,其品質直接決定了整車性能。鋰電池制造設備一般為前段設備、中段設備、后段設備三種,其設備精度和自動化水平將會直接影響產品的生產效率和一致性。

 

 

 

  雖然電芯及模組種類不同,但是PACK的組成和工藝流程大體是一樣的(并不是所有的廠商工藝流程一樣),下圖所示供參考。

 

新能源電池PACK裝配工藝流程

PACK裝配工藝流程

 

 主要分為裝配工藝、氣密性檢測工藝、軟件編寫工藝、電性能檢測工藝等。


  • 產線介紹

  PACK裝配過程中存在很多柔性線路及壓裝擰緊,要自動化的難度較高及投入產出比不高,所以后段設備的自動化程度相對于前段和中段會比較低,但是可兼容圓柱、方殼、及軟包三種PACK電池包裝配。

 

自動化的工位:

 

  • -下殼體自動上線


  • -模組自動上線入殼體


  • -模組固定擰緊


  • -上蓋上線及擰緊

     

  • -自動涂A/B導熱膠(根據工藝而定)

     

  • -自動涂密封膠(根據工藝而定)

     

  • -成品下線

 

  另外有些會提出銅牌安裝及螺絲擰緊、氣密性測試、EOL測試也需要自動的方式,這種比較少,且穩定性較難保證。

 

 

 

后段PACK線量產自動化設備AGV/AMR應用案例分享:佳順智能新能源行業智慧物流解決方案

 案例:比克電池新能源轉運項目

  以上就是鋰電池包PACK的基礎知識講解。

 

 

  隨著動力電池行業的逐漸成熟,電池組的模塊化技術必將越來越成熟。電池技術的發展涉及多學科、多領域的知識,需要跨學科的技術集成??偠灾?,車企要想最終生產出完全符合新能源汽車要求的大規模壽命、穩定性、可靠性、安全性的PACK產品,需要大量的工程實踐、測試驗證,以及產品不斷優化升級的過程。


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