一、什么是鋰電池PACK?
電池PACK一般指的是組合電池,主要指鋰電池組的加工組裝,主要是將電芯,電池保護板,電池連接片,標簽紙等通過電池PACK工藝組合加工成客戶需要的產(chǎn)品。電池PACK在現(xiàn)在主要集中在鋰電池包PACK廠,都捅有自己的PACK結(jié)構(gòu)設(shè)
計,PACK電子設(shè)計和PACK生產(chǎn)車間,能根據(jù)客戶的需求進行自主的開發(fā)設(shè)計,通過電池方案,電池規(guī)格書,電池樣品達到客戶的PACK鋰電池定制需求確認后,再讓PACK車間的PACK生產(chǎn)線進行生產(chǎn)加工,品質(zhì)檢驗合格后出貨。
二、認識鋰電池單體、鋰電池和鋰電池包
鋰電池單體(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;
鋰電池組(Batteries):由多個單體集合,構(gòu)成一個單一的物理模塊,提供更高的電壓和容量;
鋰電池包(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(tǒng)(bms)等,也就是電池廠最后提供給用戶的產(chǎn)品。也就是大家經(jīng)常說的鋰電池。
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(yīng)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
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(lián),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(chǎn)良率、效率及連接點的內(nèi)阻,目前激光焊接已經(jīng)是很多電池廠商的首選。
左-圓柱模組 中-方殼模組 右-軟包模組
PACK電池包
左-圓柱PACK 右-方殼PACK
PACK電池包的組成
主要包括電池模塊、機構(gòu)系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、熱管理系統(tǒng)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(gòu)系統(tǒng):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(huán)境保護(防水防塵)的作用。
電氣系統(tǒng):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(tǒng)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(jīng)網(wǎng)絡(luò)”,實時傳輸檢
測信號和控制信號。
熱管理系統(tǒng):熱管理系統(tǒng)主要有4類:風冷、水冷、液冷、相變材料。以水冷系統(tǒng)為例,熱管理系統(tǒng)主要由冷卻板,冷卻水管、隔熱墊和導(dǎo)熱墊組成。熱管理系統(tǒng)相當于是給電池PACK裝了一個空調(diào)。
BMS:Battery management system 電池管理系統(tǒng),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(jiān)控單元,負責測量電池的電壓、電流和溫度等參數(shù),同時還有均衡等功能。當CMU測量到這些數(shù)據(jù)后,將數(shù)據(jù)通過前面講到的電池“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”傳送給BMU。
BMU:Battery management Unit電池管理單元。
負責評估CMU傳送的數(shù)據(jù),如果數(shù)據(jù)異常,則對電池進行保護,發(fā)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(jù)先前設(shè)計的控制策略,判斷需要警示的參數(shù)和狀態(tài),
并且將警示發(fā)給整車控制器,最終傳達給駕駛?cè)藛T。
三、電池PACK組成
PACK包括電池組、匯流排、軟連接、保護板、外包裝、輸出(包括連接器),青稞紙、塑膠支架等輔助材料這幾項共同組成PACK。
四、鋰電池PACK的生產(chǎn)流程
五、鋰電池PACK的特點
有完整的功能,可直接應(yīng)用;種類的多樣性,同一應(yīng)用需求有多種PACK能實現(xiàn)。
鋰電池包PACK要求電池具有高度的一致性(容量,內(nèi)阻,電壓,放電曲線,壽命)。
鋰電池組PACK的循環(huán)壽命低于單只電池的循環(huán)壽命。
在限定的條件下使用(包括充電、放電電流,充電方式,溫度、濕度條件,振動情況,受力程度等)
鋰電池包PACK保護板要求有充電均衡功能。
高電壓、大電流電池包PACK(如電動車電池、儲能系統(tǒng))要求配備電池管理系統(tǒng)(BMS)、CAN、RS485等通迅總線。
鋰電池包PACK對充電器的要求較高,有些要求和BMS實現(xiàn)通迅,目的是使每只電池正常工作、完全發(fā)揮出電池儲存的能量,并保證使用安全、可靠。
六、鋰電池PACK工藝流程
鋰電池的PACK通過二種方式實現(xiàn),一是通過激光焊接或超聲波焊接或脈沖焊接,這是常用的焊接方法,優(yōu)點是可靠性較好,但不易更換。二是通過彈性金屬片接觸,優(yōu)點是不需焊接,電池更換容易,缺點是可能導(dǎo)致接觸不良。