动力电池模组系统安全设计(十九)模组设计串讲

国庆八天,为方便大家阅读,抽出时间把各个板块的知识进行串讲一下,今天就先讲述模组。

一、模组概述

电池模组不是把电芯捆绑起来连上线那么简单的,不但要满足容量要求,还要满足安全和可靠性要求。

模组是电芯到电池包的之间过渡,设计上先规划好电池包尺寸和容量,再根据这些计算采用电芯的数量和成组方式。

从模组技术演进来看,其已从传统标准模组向无模组形态发展。CTP、CTB、CTC 是当前动力电池包的主流技术路径,而储能领域仍以标准模组为主。

动力电池模组系统安全设计(十九)模组设计串讲

在模组概述中,讲述了从标准模组到无模组的演变。CTP 、CTB、CTC为动力电池包的主要方式,但是储能还采用标准模组方式。

二、电芯设计

电芯是模组设计的核心,不但选型符合电池包需求,还要重点关注膨胀力和预紧力。因为这两个力是模组设计的基础,也是确保可靠性与耐久性达标的保障。

所以在电芯选型时,不仅要考虑长宽高这些物理尺寸,还要获取膨胀力和预紧力等关键参数。

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三、成组设计

成组设计时,需要结合电池包的空间和电芯参数来计算模组尺寸,既要考虑装配产线的安装需求(尺寸链计算),还要针对电芯膨胀预留间隙以吸收膨胀力,同时通过端板、钢带、压条、缓冲件等结构提供预紧力和膨胀力。

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四、间隙填充

电芯之间填充的俗称为气凝胶的,并非单纯的气凝胶,而是回形框+ 气凝胶的复合结构。回形框硅胶缓冲件,是用来吸收电芯充放电过程中产生的膨胀力;气凝胶则是用来阻断电芯热失控后的电芯之间热扩散的。

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五、绝缘防护

此外,电芯与端板、侧板的接触面之间,需要通过绝缘板、绝缘隔热复合板进行绝缘。

六、元器件选型

模组的元器件包括:电芯、端板、侧板、钢带、输出级底座、压条、气凝胶、绝缘板等。这些元器件不但要满足尺寸、外观要求,还要电池包的环境和可靠性要求。设计选型时,需要特别关注。

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七、仿真和验证

模组设计完成后,不但要进行膨胀力仿真,还需要进行振动、冲击等可靠性仿真。

现在的模组验证大多随电池包进行,但是也有部分单独进行,后期公众号将进行讲解。

今天的文章和参考资料,均已放入知识星球。

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电池系统结构及安全设计摘要:

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