自問世以來,鋰電池因其能量密度高、電壓高、環(huán)保、壽命長以及可快速充電等優(yōu)點,深受3C數(shù)碼、動力工具等行業(yè)的青睞,其對新能源汽車行業(yè)的貢獻尤為突出。隨著世界能源危機和環(huán)保問題日益突出,作為提供新能源汽車動力來源的鋰電池產(chǎn)業(yè),市場潛力巨大,是國家戰(zhàn)略發(fā)展的重要一環(huán)。
1. PACK電池包基礎介紹
一文帶你了解鋰電池包PACK!
新能源汽車三電系統(tǒng)?
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電池包(PACK)與底盤集成
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2. PACK電池包的分類
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什么叫PACK電池包?
首先要了解鋰電池單體、鋰電池模組和鋰電池包的大致區(qū)分:
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;
電池組(Batteries):由多個單體集合,構成一個單一的物理模塊,提供更高的電壓和容量;
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。
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PACK的組成分類
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的外殼里面。
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左圓柱卷繞 中-方形卷繞 右-方形層疊
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左-圓柱電芯 中-方殼電芯 右-軟包電芯
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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。
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左-圓柱模組 中-方殼模組 右-軟包模組
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PACK電池包
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左-圓柱PACK 右-方殼PACK?
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軟包PACK
3. PACK電池包的組成
主要包括電池模塊、機構系統(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”,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、隔熱墊和導熱墊組成。熱管理系統(tǒng)相當于是給電池PACK裝了一個空調。

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”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,最終傳達給駕駛人員。
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PACK電池包爆炸圖
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4. 工藝流程
電池PACK是新能源汽車核心能量源,為整車提供驅動電能。作為新能源汽車的核心部件,其品質直接決定了整車性能。鋰電池制造設備一般為前段設備、中段設備、后段設備三種,其設備精度和自動化水平將會直接影響產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和一致性。
雖然電芯及模組種類不同,但是PACK的組成和工藝流程大體是一樣的(并不是所有的廠商工藝流程一樣),下圖所示供參考。
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PACK裝配工藝流程
主要分為裝配工藝、氣密性檢測工藝、軟件編寫工藝、電性能檢測工藝等。
5. 產(chǎn)線介紹
PACK裝配過程中存在很多柔性線路及壓裝擰緊,要自動化的難度較高及投入產(chǎn)出比不高,所以后段設備的自動化程度相對于前段和中段會比較低,但是可兼容圓柱、方殼、及軟包三種PACK電池包裝配。
可能會要求自動化的工位:
-下殼體自動上線
-模組自動上線入殼體
-模組固定擰緊
-上蓋上線及擰緊
-自動涂A/B導熱膠(根據(jù)工藝而定)
-自動涂密封膠(根據(jù)工藝而定)
-成品下線
另外有些會提出銅牌安裝及螺絲擰緊、氣密性測試、EOL測試也需要自動的方式,這種比較少,且穩(wěn)定性較難保證。
后段PACK線量產(chǎn)設備的主要有兩種運轉類型:
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1.?AGV+裝配臺車
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以往主要在車廠使用較多,現(xiàn)電池廠也慢慢在推此種模式。
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AGV輸送方式產(chǎn)線
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AGV產(chǎn)線物流仿真模擬
2.?輸送線+托盤的模式
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滾筒線/輥道摩擦線/倍數(shù)鏈輸送線
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輸送線方式產(chǎn)線
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左-倍數(shù)鏈 ??右-摩擦輥道線
6. 總 結
以上就是鋰電池包PACK的基礎知識講解。
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來源:鋰電那些事
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原文始發(fā)于微信公眾號(鋰電產(chǎn)業(yè)通):一文帶你了解鋰電池包PACK!

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作者 li, meiyong

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