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    常見問題
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    鋰電池PACK的小知識
    265 2022-07-11
    前 言:自問世以來,鋰電池因其能量密度高、電壓高、環保、壽命長以及可快速充電等優點,深受3C數碼、動力工具等行業的青睞,其對新能源汽車行業的貢獻尤為突出。隨著世界能源危機和環保問題日益突出,作為提供新能源汽車動力來源的鋰電池產業,市場潛力巨大,是國家戰略發展的重要一環。
    PACK電池包基礎介紹:

    新能源汽車三電系統 

    電池包(PACK)與底盤集成

    PACK電池包的分類:
    首先要了解鋰電池單體、鋰電池模組和鋰電池包的大致區分:
    電池單體(cell):組成電池組和電池包的最基本的元素,一般能提供的電壓是3v-4v之間;
    電池組(Batteries):由多個單體集合,構成一個單一的物理模塊,提供更高的電壓和容量;
    電池包(pack):一般是由多個電池組集合而成的,同時,還加入了電池管理系統(bms)等,也就是電池廠最后提供給用戶的產品。


    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。

    左圓柱卷繞 中-方形卷繞 右-方形層疊

    左-圓柱電芯 中-方殼電芯 右-軟包電芯

    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。
    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。
    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。
    電池PACK是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。

    PACK裝配工藝流程

    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。
    可能會要求自動化的工位:
    -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。
    總結:以上就是鋰電池包PACK的基礎知識講解。
        隨著動力電池行業發展的逐漸成熟,電池PACK模塊化技術必將越來越成熟。電池PACK技術的發展,涉及到多學科、多領域的知識,需要跨學科的技術融合??偠灾?,車企想要最終規?;纳a出壽命、穩定性、可靠性、安全性都完全符合新能源汽車級要求的PACK產品,還需要大量的工程實踐和測試驗證,以及產品不斷優化升級的過程。


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