动力电池模组汇流排及软硬连接选择要素
动力电池组是指动力电池单体经由串并联方式组合并加保护线路板及外壳后,能够直接提供电能的组合体,动力电池组是组成动力电池系统的次级结构之一。动力电池模组是由多个单体电芯串并联组装而成,单体电芯之间连接与紧固,要求连接片与电池的极柱接触电阻小、抗振动、牢靠程度高。
无论是用激光焊焊接、电阻焊焊接还是螺栓机械锁紧,都必须保证成组后的电池系统在电动车辆实际行驶过程中的可靠性和耐久度。在不同的动力电池系统设计需求里,其体积能量密度、质量比能量密度以及体积功率密度等都会与动力电池系统中单体电池之间连接结构与工艺相关。
按动力电池组电芯的结构形状来分,主要分为圆柱电芯和方形电芯,各自的优缺点也十分明显,从外壳材质上可分为金属壳(钢壳或铝壳)和铝塑膜封装(聚合物锂电池)。从极柱类型上又可以分为外螺纹极柱、内螺纹型极柱、平台型极柱以及铝镍长条型极耳(聚合物锂电池类型的极耳)。不同极柱类型的电池,在电池成组方式、连接工艺也会有很大不同,同时有各自的优缺点。动力电池模组是由多个单体电池连接组成,而单体电池之间连接的方法和工艺的选择需根据电池类型及其极柱(极耳)的类型来定。在一定程度上,电芯的性能决定了电池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。
(1)动力电池模组汇流排
动力电池模组常用的汇流排有:镍片、铜铝复合汇流排、铜汇流排、总正总负汇流排、铝汇流排,也会用到铜软连接、铝软连接、铜箔软连接等。汇流排和软连接的加工质量需要从以下方面去评估:
1)汇流排材料材质是否符合要求,汇流排的材质不达标将会增加电阻率,尤其需要确认是否符合ROHS相关要求。
2)汇流排关键尺寸加工是否到位,关键尺寸的超差有可能会在装配过程中导致高压器件之间的安全距离不够,并造成严重的安全隐患。
3)软连接与硬区的结合力,以及软区的应力吸收状况。
4)实际加工的软连接及汇流排的过流能力是否达到设计标准,绝缘的热塑套管部位是否存在破损的情况。
(2)动力电池模组软硬连接选择要素
选择动力电池模组软硬连接时需要考虑的要素有:
1)大电流通过能力。电流通过导体的时候,是从导体的外表面经过,软连接是由多层铜箔叠加而成,电流可以通过每一层铜箔的表面进行传输,大大增强了电流的通过能力。
2)抗震性。电动汽车在使用过程中难免会有颠簸,动力电池也将随之颠簸,所以抗震性也是选择动力电池连接方式时需要考虑的要素之一,在动力电池颠簸时,如果选用硬连接,会造成动力电池极柱断裂等安全问题。
通常动力电池模组的软连接是由0.10mm(标准设计)或者按设计要求使用0.03、0.05、0.20、0.30、0.40、0.50mm的铜箔组成的,安装接触面采用压焊设计生产。