通俗易懂电池pack到底是什么?

(来源:AEE)

2021/08/13
动力电池pack一般是指包装、封装和装配,譬如:2个电池串联起来,安照客户要求组成某一特定形状,我们就叫它pack。在Pack行业,常常把没有组装成可以直接使用的电池叫做电芯,而把连接上PCM板,有充放控制等功能的成品电池叫做电池。


PACK成组工艺是动力电池包生产的关键性步骤,其重要性也随着电动汽车市场的不断扩大而显得越来越明显。目前,汽车用动力电池基本上由以下几个系统组成:电池模组、电池管理系统、热管理系统、电气及机械系统。以奥迪A3 Sportback-etron混合动力车的PACK为例,可以更直观的看下它的构造。
2-0.jpg

不同种类电动汽车的结构和工作模式的不同,导致对动力电池的性能要求也不一样。动力电池系统的设计流程一般如下:确定整车的设计要求;确定车辆的功率及能量要求;选择所能匹配合适的电芯;确定电池模块的组合结构形式;确定电池管理系统设计及热管理系统设计要求;仿真模拟及具体试验验证。

纯电动汽车行驶完全依赖于动力电池系统的能量,电池系统容量越大,可以续航里程越长,但所需电池系统的体积和重量也越大,充放电的电流也相对较大。整车厂会针对要设计的整车,在考虑安全设计、线束连接线设计、接插件设计等相关要求后,形成一个有限的动力电池系统空间大小。

动力电池系统设计要以整车的设计为标准,首先要满足动力和空间的要求,同时要考虑电池系统自身的内部结构和安全及管理设计等方面。这时PACK就要考虑的就相对多些,载流量与发热量的关系、模块之间连接的稳定可靠性、模组间的温差、整包的抗震性、防水性等等。

其中,电芯除了要对其正极材料做出选择外,还要选择它的形状。现在市场上的电芯,主要分为圆柱、方形以及软包这三种,各自的优缺点也十分明显,具体如下表所示:
2-1.jpg
在一定程度上,电芯的性能决定了电池模组的性能进而影响整个动力电池系统的性能。因此在进行动力电池系统设计,一定要根据整车的设计要求去选择电芯的材料及形状,保证电池单体及模块均匀散热,保证电池的一致性,提高电池系统的寿命与安全。

除此之外,电池管理系统(BMS),主要功能是通过检测电池组中各单体电池的状态,来确定整个电池系统的状态,并根据它们的状态对动力电池系统进行对应的控制调整和策略实施,实现对动力电池系统及各单体的充放电管理以保证动力电池系统安全稳定地运行。

在动力电池管理系统中的软件设计功能一般包括电压检测、温度采集、电流检测、绝缘检测、SOC 估算、CAN 通讯、放电均衡功能、系统自检功能、系统检测功能、充电管理、热管理等。整体的设计指标包括最高可测量总电压、最大可测量电流、SOC估算误差、单体电压测量精度、电流测量精度、温度测量精度、工作温度范围、CAN通讯、故障诊断、故障记忆功能、在线监测与调试功能等。

电气及机械系统主要包括高压系统、电池箱体、连接线束、机械接插件等,其中高压系统主要由继电器、电流传感器、电阻和熔断器等器件组成。电气系统能够保证设备运行的可靠与安全,实现某项控制功能。电池系统的箱体则要固定安装到整车上,是电动汽车的一个重要的零部件组成。因此,电池箱体必须具备一些基本功能,如与整车的信号通信,电源输出,增程器充电输入,维护开关设计等。
2-2.jpg

其中,高压系统的安全设计尤为重要,在高压线路上配置手动维修开关,自动断路器、动力控制继电器、系统互锁和高压熔断器。整个箱体内采用电木和环氧板进行高压电绝缘;箱体外部与车底盘可靠连接;电池管理系统对系统绝缘电阻实施监控。

电池热管理系统是从使角度出发,用来确保电池系统工作在适宜温度范围内的一套管理系统,主要由电池箱、传热介质、监测设备等部件构成。动力电池的冷却性能的好坏直接影响电池的效率,同时也会影响到电池寿命和使用安全。目前常规的冷却方式有四种:自然冷却、强制风冷、液冷、直冷四种,这几种制冷方式的优缺点如下表:
2-3.jpg
随着电池能量密度的提高,PACK热管理技术日益突出,未来液冷、直冷等冷却方式将会成为主流。

;