动力电池模组系统安全设计(一)模组概述

电池包的电气、BDUCCS已经讲述差不多了,大家如果还有什么疑问,可以在留言区留言或者进群讨论,公众号还会不定时发布文章。

那么从今天开启电池包内的另外一个话题模组系统的安全设计

一、模组发展

在电池集成技术的发展历程中,先后历经了三次意义重大的变革,从最初的模组模式,演进至 CTP(Cell To Pack)技术,再到如今的 CTC(Cell To Chassis)技术。

在 CTP 和 CTC 技术盛行的当下,部分电池包在形式上似乎摒弃了传统模组的设计,然而深入探究其设计细节便会发现,模组的影子依旧无处不在。

动力电池模组系统安全设计(一)模组概述

某些新车型电池包内部还是典型模组成组模式。

动力电池模组系统安全设计(一)模组概述

在一些 CTP 电池包中,虽未设置独立的模组外壳,但电芯的排列方式、连接结构以及热管理布局,仍保留着对模组设计理念。

而在 CTC 技术里,电池与车身的集成设计,大部分也要参考模组积累的电芯固定、电气连接等设计和工艺经验。

比亚迪汉L EV 10C电池包,内部框架划分不同区域自然形成的模组。

动力电池模组系统安全设计(一)模组概述

因此,深入理解标准模组,并研究电池成组技术演变,对理解整个电池集成技术的发展至关重要。

二、模组概述

电池模组是连接电芯与电池包的关键中间单元,其核心功能是实现电能的高效存储与稳定输出,同时保障模组在振动、冲击及电芯膨胀等工况下的结构稳定与使用安全。

动力电池模组系统安全设计(一)模组概述

模组由多颗电芯通过串并联组合形成,包含电芯(电能存储核心)、端板与侧板(框架支撑)、汇流排(电流传导)、绝缘件(防漏电)及缓冲结构(吸收膨胀力)。

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三、标准模组

说起来模组不得不说 VDA标准模组。

1、由来

2015 年,德国汽车工业联合会发布了动力电池的 VDA 标准尺寸以及结构要求,旨在实现电池组件的标准化,提高不同厂商之间的兼容性,促进供应链的灵活性和效率,由此动力电池发展进入 1.0 时代。

2、标准

VDA 标准针对动力电池的尺寸规格进行规范,定义了多种方形电芯的尺寸,其中较为典型的是 355 模组,尺寸为 355*151*108,后来又逐渐过渡到 390 模组、590 模组等。其具体尺寸规格如下:

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3、355 模组

尺寸为 355mm151mm108mm,最早是德国汽车工业协会推出的 VDA 标准电芯尺寸后在大众内部应用的一款标准模组。

其单体电芯基础标准尺寸为 148mm90mm26mm,一个模组装 12 电芯,后来又发展出厚度为 52mm 和 78mm 的单体电芯,单个模组分别装 6 个和 4 个电芯。

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4、390 模组

长度为 390mm,高度与 355 模组一样均为 108mm,390 模组是在 355 模组的基础上,随着对续航里程需求的提升而推出的,其单体电池的尺寸和制造工艺与 355 模组有所不同。

5、590 模组

尺寸为 590mm225mm108mm,是为纯电动平台 MEB 开发的标准模组。大众 ID.4 使用 590 标准模组, ID.4 CROZZ 推出 3 种电池容量车型,分别为 55kWh、62kWh、82kWh,对应模组数量为 8 个、9 个、12 个,通过不同的模组数量和电芯组合方式实现不同的电量配置。

动力电池模组系统安全设计(一)模组概述

其单体方形电芯尺寸为 220mm100mm22mm,一个模组装 24 只单体电芯,同样也有发展出厚度为 44mm 和 66mm 的单体电芯,单个模组分别装 12 个和 8 个电芯。

动力电池模组系统安全设计(一)模组概述

VDA 标准还规定了电池模块的安装方式,包括固定方式、连接方式等,以确保车辆行驶过程中电池模块的稳定性和安全性。

6、国标规定

GBT 34013-2017 电动汽车用动力蓄电池产品规格尺寸,相应对模组尺寸要求:

动力电池模组系统安全设计(一)模组概述

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三、模组发展

VDA 标准模组在行业发展初期得到了广泛应用,国内早期许多企业以 VDA 标准为基础调整尺寸生产电芯。但随着技术的发展,VDA 标准模组面临一些挑战,如制造难度大、结构复杂、续航能力受限等。

CTP 、CTB、CTC等新技术的出现,模组应用优势逐渐减弱,但并没有消失。

电池包设计上即使模组形式不存在了,但是电芯之间的膨胀力、预紧力、绝缘、热失控、安全等在设计上还是绕不过去的,那我们就从模组的基础开始吧。

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图片均来自网络。

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