動力電池組的案例
動力電池組的連接與可靠性剖析
如果考慮到動力電池單體的不均勻性，那么這種先并聯后在串聯的連接方式對防止出現兩組動力電池組偏流有利。
淺析汽車動力電池包的組成、成組技術及成組效率對比
通過減小電芯間距和模組輕量化，可使模組成組效率得到較大提高。
軟包電池
軟包電芯模組成組效率約為85％，系統成組效率約為60％。軟包電芯的單體能量密度比圓柱和方形有更高的提升空間，但對模組設計要求較高，安全性不易把控。
在成組效率方面，相較于軟包和圓柱動力電池，方形動力電池成組效率更高。方形電芯的模組成組效率約為89％，系統成組效率約為70％。方型電芯更適用于規則箱體，電芯體積變大有利于提高電芯能量密度，后續模組成組效率提升空間有限，有賴于單體電芯能量密度的提升。
如果按照目前的系統成組效率計算，要達到《促進汽車動力電池產業發展行動方案》提出的2020年新型鋰離子動力電池包能量密度260Wh／kg的要求，那么，圓柱單體電芯就需要達到400Wh／kg，軟包單體電芯能量密度要達到433Wh／kg，方形單體電芯能量密度需要達到371Wh／kg。顯然，2020年單體電芯能量密度要達到這個水平有難度，那么進一步提高動力電池的成組效率就變得十分必要和緊迫。
模組優化設計可以從多個方面著手，對于圓柱來說，業內新研發了21700電芯，相較于18650，電芯直徑變大后，動力電池支架板和集流片孔變大，相應重量減輕，動力電池包中電芯數量減少，同時焊接配件的數量也相應減少。
在鋰動力電池成組技術中，最重要的是電池管理系統，它是動力電池包的“大腦”，它像“管家”一樣，包攬所有的工作，從監控每一級動力電池物理變量，環境溫度，到系統級動力電池包性能估計，在線診斷與預警，充、放電與預充控制，熱、冷管理等。
展開 淺析汽車動力電池包的組成、成組技術及成組效率對比
③通過CAN通訊連接動力電池模組控制器和主控板，將動力電池模組信息傳遞出去。
2）高壓設計。高壓設計主要是電芯與電芯之間的串并聯，以及動力電池模組之間的連接導電方式設計，一般模組之間只是考慮串聯方式。這些高壓連接需要達到兩個方面的要求：
①電芯之間的導電件和接觸電阻分布要均勻，否則單體電壓檢測將受到干擾。
②電阻要足夠小，避免電能在傳遞路徑上的浪費。
7）標準化設計
標準化是大工業以來的長期追求，標準化是降低成本提高互換性的基石所在。具體到動力電池模組，還多了一個梯次利用的目的。目前我國動力電池單體還沒有標準化，模組標準化還有更遠的路要探索。
3.動力電池成組效率比較
目前，行業內圓柱電芯的模組成組效率約為87％，系統成組效率約為65％。對于不規則的動力電池箱體，圓柱動力電池可充分利用空間，相對方形和軟包更有優勢。通過減小電芯間距和模組輕量化，可使模組成組效率得到較大提高。
軟包電池
軟包電芯模組成組效率約為85％，系統成組效率約為60％。軟包電芯的單體能量密度比圓柱和方形有更高的提升空間，但對模組設計要求較高，安全性不易把控。
在成組效率方面，相較于軟包和圓柱動力電池，方形動力電池成組效率更高。方形電芯的模組成組效率約為89％，系統成組效率約為70％。方型電芯更適用于規則箱體，電芯體積變大有利于提高電芯能量密度，后續模組成組效率提升空間有限，有賴于單體電芯能量密度的提升。
如果按照目前的系統成組效率計算，要達到《促進汽車動力電池產業發展行動方案》提出的2020年新型鋰離子動力電池包能量密度260Wh／kg的要求，那么，圓柱單體電芯就需要達到400Wh／kg，軟包單體電芯能量密度要達到433Wh／kg，方形單體電芯能量密度需要達到371Wh／kg。
展開 比亞迪秦EV300之動力電池組
動力電池組概述
動力電池包概述
動力電池包
磷酸鐵鋰電池：13個電池組串聯，13個BIC；2個分壓接觸器、1個正極接觸器、1個負極接觸器、采樣線束、電池模組連接片和鏈接電纜等。
外觀、接口：
電池包密封蓋上粘貼有電池參數標簽和電池編號、托盤，高、低壓線束接口。
動力電池包高壓端接口：拆裝高壓接口時，注意鎖止機構鎖片的字母提示。
動力電池包高壓母線：帶高壓互鎖端子
2. 動力電池包組成結構
組成結構
電池包外部結構：密封蓋板、鋼板壓條、密封條、電池托盤
內部結構：電池模組、動力連接片、連接電纜、采集器、采樣線，電池組固定壓條，密封條。
電池組連接方式：
13個模組串聯組成。（電池包接口：1#電池負極、13#電池正極）
動力電池包內部含有4個接觸器和2個保險：(接觸器影響電池組是否可以串聯）
1#--負極接觸器；
13#--正極接觸器；
6#、10#--分壓接觸器、保險
3. 動力電池包模組種類
組成結構
兩類電池模組（單列和雙列模組：電壓采樣線板，溫度采樣線板、電芯保護蓋）單列模組結構圖--電池模組尾端裝有信息采集器
（單列模組）
BIC—電池信息采集器（電壓采樣、溫度采樣、通訊端口）
雙列模組結構圖--電池模組尾端裝有信息采集器
（雙列模組）
BIC—電池信息采集器（電壓采樣、溫度采樣、通訊端口）
電池信息采集器連接方式
12Pin接插件通訊接口（與分布式BMS進行通訊）
動力電池包采樣線接口定義
4. 電池管理系統
分布式電池管理系統
1個電池管理控制器（BMC）和13個電池信息采集器（BIC）及1套動力電池采樣線組成。
展開 
電動汽車電池組散熱仿真研究
其中，（a）圖是平行型布置形式的簡圖，平行型布置形式的所有進風口吹進電池間隙，出風口也從電池的間隙中吹出，風從間隙中流過使得風遇到的湍流少，風的流速不會降低太多，可以帶走更多熱量；（b）圖是X形布置形式的簡圖，X形布置形式的所有進風口吹進電池間隙，出風口也都對應電池間隙，同樣的風從間隙中流過使得風遇到的湍流少，風的流速不會降低太多，可以最大限度地對單體電池進行散熱；（c）圖表示梯形布置形式的二維模型，梯形布置形式進風口正對電池間隙，出風口正對右邊三個電池的中心，梯形布置形式的出風口相對其他兩種布置形式面積一樣，但是較為集中。
┃圖1圓柱電池模型布置形式
2.2 電池組二維模型仿真放電條件
電動汽車日常使用工況復雜，由于電池內阻越小，電動汽車行駛時能達到的放電電流越大，并且車輛行駛時，動力電池的放電電流又會隨著車速的變化不停地增加減少，快速加速時電流會非常大，減速時的放電電流又較小。溫度的變化也會影響電池放電，溫度較高時電池電化學反應速率會加快，因此動力電池組的溫度也不宜過低。車輛負載的電路消耗電流大小也會影響動力電池箱的放電電流大小。因此，動力電池箱放電電流大小是一個瞬態值，隨著多種因素的變化而變化。使用COMSOL對圓柱電池組模型進行固體和流體傳熱（ht）仿真計算時，選擇了0.5C恒流放電倍率下的仿真分析[2]。箱體內部初始溫度以及進風口的仿真溫度均設置為293.15K(20℃），進口風速設為0.5m/s以及1.0m/s，選擇0.5C恒流放電倍率放電，時間長短設置為1h，圓柱電池模組的自然對流換熱系數設置為10W/m2·K。
展開 純電動物流車的結構布置及動力傳動系統匹配
本文選取某型純電動物流車為研究對象，進行結構布置研究，并對其進行動力傳動系統的匹配。
1 結構布置
電動汽車的結構布置可以參考傳統燃油汽車的布置方案，但其靈活性更強。這主要是由于電動汽車的能量主要是通過柔性的線束而不是通過剛性機構零部件傳遞的。電動汽車的結構布置主要是三電系統（電機、電控、動力電池組）的布置，首先要解決的問題是動力電池組的布置。
1.1 動力電池組布置
電動汽車選用的電池并不像傳統燃油汽車用的啟動電池那么簡單，其使用和排布更加復雜。動力電池組質量較大，占據整車質量的比重也較大，單體電池個數多，占據的空間大。動力電池組固定方式有兩種：一是托底；二是吊裝。托底方案是電池箱本體無固定耳，只在底板開四組固定螺孔，通過螺孔將電池箱螺裝在一塊轉接板（類似大平板）上，由轉接板轉接至整車上的焊接固定腳。吊裝方案是電池箱本體帶固定耳，直接與車上螺孔或焊接固定腳進行螺裝，具體設計方案見圖1。
圖1 動力電池組吊裝方案布置圖
托底方案與吊裝方案相比：裝配關系增多，裝配難度增大，整車重量也會增加。同時，托底方案需要電池箱本體與轉接板之間分裝，裝配效率也會降低。
綜合上述兩種方案的優缺點，本文動力電池組布置選擇吊裝方案。確定好動力電池組的結構布置后，驅動電機和電機控制器的布置（包括傳動軸的布置）依據與驅動橋的空間距離展開排布。然后，依據總體設計和質量排布，對車輛的其他系統進行結構布置。
1.2 底盤布置
電動汽車總體結構布置（主要是底盤布置）方案是根據三電系統（電機、電控、動力電池組）的設計需求，在傳統燃油汽車平臺的基礎上進行設計，保持傳統車輛整體框架不變，傳統車輛底盤的四大系統（傳動系統、行駛系統、制動系統和轉向系統）在保持工作原理不變的前提下做相應的設計調整。
①傳動系統。傳動系統在動力電池組布置完畢后依據總體布置重新排布。
展開 新能源汽車高電壓組件結構淺析
圖17 比亞迪e5車的充電口
4.5 動力電池組的廢棄處理
電動汽車制造商和電池供應商都會使用回收和再利用動力電池組。部分動力電池組制造商還會將舊動力電池組的某些部件重新應用到所更換的電池組上。用于替換的動力電池組通常放在特殊的裝運箱中（圖19）被運送到汽車維修點。技術人員從裝運箱中取出替換電池組后，把故障電池組安全牢固地裝入這個裝運箱內并寄回發貨處。裝運箱內通常帶有包裝說明和安全防護須知。
圖18 充電口防潮保護裝置
圖19 運輸動力電池組的裝運箱
文章來源：EDC電驅未來
展開 新能源汽車高電壓組件結構淺析
低壓信號端子同時向車輛和充電機傳輸充電q是否正確插入信號，并提供充電機能提供的最大充電電流及動力電池組可接收的最大充電電流等信號。
為了達到動力電池組充電時整車防水密封性要求，充電口通過另一個端蓋（圖18）防止充電接口受潮。另外，車載充電接口要能夠承受瞬時大電流的充電過程。
圖17 比亞迪e5車的充電口
4.5 動力電池組的廢棄處理
電動汽車制造商和電池供應商都會使用回收和再利用動力電池組。部分動力電池組制造商還會將舊動力電池組的某些部件重新應用到所更換的電池組上。用于替換的動力電池組通常放在特殊的裝運箱中（圖19）被運送到汽車維修點。技術人員從裝運箱中取出替換電池組后，把故障電池組安全牢固地裝入這個裝運箱內并寄回發貨處。裝運箱內通常帶有包裝說明和安全防護須知。
圖18 充電口防潮保護裝置
圖19 運輸動力電池組的裝運箱
展開 純電動汽車動力系統選型匹配與仿真
表3 驅動電機參數
1.2 動力電池組選型計算
動力電池組的最大輸出功率應滿足整車驅動及附件所需，計算公式如下：
（9）
式中：
Pbmax——動力電池組最大輸出功率；
Pmmax——驅動電機的最大輸出功率；
Pas——車輛電動附件部分的平均功率；
ηm——驅動電機的效率，取0.96；
ηme——動力電池組放電效率，取0.95。
由上述公式計算得到，動力電池組所需輸出的最大功率為239.97 kW。
另外，整車續駛里程是評價純電動汽車的一大重要指標，純電動汽車所配備的電池組容量越大，續駛里程越長。然而大容量的電池組會影響整車的整備質量，增加整車電池包成本。所以應該合理匹配整車動力電池組容量，從而提升整車性能。
電池組電壓取537.6V，采用等速法（40km/h）并利用續駛里程設計目標值對電池容量進行反向計算。
展開 純電動汽車動力系統選型匹配與仿真
表3 驅動電機參數
1.2 動力電池組選型計算
動力電池組的最大輸出功率應滿足整車驅動及附件所需，計算公式如下：
（9）
式中：
Pbmax——動力電池組最大輸出功率；
Pmmax——驅動電機的最大輸出功率；
Pas——車輛電動附件部分的平均功率；
ηm——驅動電機的效率，取0.96；
ηme——動力電池組放電效率，取0.95。
由上述公式計算得到，動力電池組所需輸出的最大功率為239.97 kW。
另外，整車續駛里程是評價純電動汽車的一大重要指標，純電動汽車所配備的電池組容量越大，續駛里程越長。然而大容量的電池組會影響整車的整備質量，增加整車電池包成本。所以應該合理匹配整車動力電池組容量，從而提升整車性能。
電池組電壓取537.6V，采用等速法（40km/h）并利用續駛里程設計目標值對電池容量進行反向計算。
展開 純電動汽車動力系統選型匹配與仿真
表3 驅動電機參數
1.2 動力電池組選型計算
動力電池組的最大輸出功率應滿足整車驅動及附件所需，計算公式如下：
（9）
式中：
Pbmax——動力電池組最大輸出功率；
Pmmax——驅動電機的最大輸出功率；
Pas——車輛電動附件部分的平均功率；
ηm——驅動電機的效率，取0.96；
ηme——動力電池組放電效率，取0.95。
由上述公式計算得到，動力電池組所需輸出的最大功率為239.97 kW。
另外，整車續駛里程是評價純電動汽車的一大重要指標，純電動汽車所配備的電池組容量越大，續駛里程越長。然而大容量的電池組會影響整車的整備質量，增加整車電池包成本。所以應該合理匹配整車動力電池組容量，從而提升整車性能。
電池組電壓取537.6V，采用等速法（40km/h）并利用續駛里程設計目標值對電池容量進行反向計算。
展開 
CAE在動力電池散熱系統分析中的應用
而動力電池作為新能源汽車的核心部件，其使用性能和壽命嚴重影響著其產業的發展。
面對動力電池產品研發中所面臨的熱安全問題，使用傳統的熱成像技術只能采集到電池表面的溫度變化情況，無法全面地獲悉產品完整的熱分布情況，且局限于較簡單的電池組結構。通過使用CAE仿真技術，可以幫助研發人員建立虛擬的電池組和散熱通道的三維模型，在此基礎上分析散熱效果并對不同方案進行對比和優化，取代了試驗方法，大大提高了設計效率。
下面以使用Flotherm對動力電池組散熱系統進行仿真分析為例，為電池組的結構優化提供依據。
案例背景
對某電池組在25℃環境溫度下，1C放電一小時進行模擬仿真，分析在電池組散熱系統中，截面溫度分布情況。
展開 新能源汽車動力電池用雙組分聚氨酯灌封膠應用研究
新能源汽車的整體性能
在很大程度上取決于其電機、電池和電控的性能，
其中熱管理是重中之重。目前新能源汽車動力電
池大多數是鋰離子電池，汽車電池包中的鋰離子電
池在充放電過程中會產生熱量。為了將電池產生
的熱量傳遞至電池包的降溫系統中，需要用導熱材
料。電池包中電池組裝結構緊湊，電池之間的空隙
小，需要導熱材料在固化前具有優異的流動性，從
而填滿電池的空隙。另外，在汽車行駛過程中，電
池包難免會受到震動，因此導熱材料需要具有優異
的粘接性能和減震性
。
導熱灌封膠是目前新能源電動汽車應用較為
廣泛的一種熱管理材料。導熱灌封膠主要可以分
為環氧導熱灌封膠、聚氨酯導熱灌封膠和有機硅導
熱灌封膠三大類。環氧導熱灌封膠韌性差、易開
裂、不耐冷熱沖擊，有機硅導熱灌封膠硬度低、粘接
強度低，而聚氨酯灌封膠具有軟硬度可調、粘接強
度適中、高彈性、高抗沖擊性、高耐磨性和優異的耐
低溫性能等特點，因此聚氨酯導熱灌封膠在新能源
電池中的使用越來越廣泛。
雙組分聚氨酯導熱灌封膠在固化前兩個組分為具有良好流動性的液體，在施工過程中兩個組分按一定的配比混合即可灌封，通過調節催化劑的用量可以方便地控制可操作時間和固化時間。雙組分聚氨酯導熱灌封膠固化后具有阻燃性、吸震性、耐低溫性，對電池殼體材料的粘接性也很好。
展開 【STAR-CCM+電池冷卻】基于直流道液冷板的動力電池冷卻性能仿真
摘 要：
為了改善某商用車動力電池組的散熱能力，降低電池組冷卻系統的能耗，提出了一種并聯非等長直流道的液冷板結構。以方形鋰離子電池組為研究對象，建立液冷式鋰離子電池組冷卻系統的仿真模型，對液冷板結構進行優化。結果表明：該液冷板在滿足電池組散熱能力的同時能夠較好地控制液冷板壓降；結構優化后的液冷板流動阻力最大降低12.5 kPa，電池組的最高溫度和最大溫差的最大降幅分別為0.26 ℃和0.27 ℃。調整冷卻液流量和溫度能夠提升電池組散熱能力，確保電池組在合理的溫度范圍內工作。
大力發展純電動汽車是解決全球能源危機和環境污染問題的重要措施，也將是汽車行業持續發展的方向。鋰離子電池具有高能量密度和高功率密度且無記憶效應、自放電率低等優點，已經成為電動汽車的首選動力電池[1]。然而，鋰離子電池的安全性、壽命、低溫性能、充放電效率等方面存在的問題亟待解決，溫度是影響鋰離子電池容量、充放電性能、循環壽命及安全性最為關鍵的因素[2]。電池在充放電過程中會釋放大量的熱量，使得電池溫度會急劇上升，甚至引發熱失控[3] ；低溫下電池在充電過程中鋰離子遷移困難會引發金屬鋰枝晶反應，易刺穿電池內部隔膜引發電池內短路，存在安全隱患[4-6]。另外，電池的溫度過高和過低都會加速電池的老化過程，這就要求電池工作溫度保持在20 ~ 45 ℃，電池模組間的溫差應該控制在5 ℃以內。
電池在工作過程中出現高溫的情況需要冷卻系統進行有效散熱，最常見的冷卻方式有空氣冷卻和液體冷卻。空氣冷卻散熱系統具有結構簡單、成本低廉、能耗少、易于安裝維護等優點，但是存在對流換熱系數小、響應時間長、散熱能力低等缺點，主要用于早期電池容量小的純電動汽車或某些混合動力車型。
展開 CAE技術助力新能源汽車動力電池開發
而提升續航的主要手段則是提升動力電池的能量密度。
能量密度是一項評價電池在單位重量下存儲電量的指標，能量密度越高，意味著可以在同樣重量體積下，搭載更多的電量。特斯拉Model 3之所以作為A型轎車能夠實現590公里的續航，正是搭載了能量密度達到300Wh/kg的21700電池。而蔚來去年12月發布的ES6也因為搭載單體能量密度超過260Wh/kg的NCM811電池，得以實現NECD工況法510公里續航里程。
中國和國外的汽車品牌都已經把精力從概念炒作轉為了電池技術的深度開發。前不久，中俄科學家在俄羅斯圣彼得大帝理工學院科技實驗室合作實現了將現有鋰電池容量增加了15%；日本在這方面也不甘寂寞，推出了日本鋰電池改進方案。日本嘗試改變現有碳材料的組合，找到了更適合電子流動的結構，擴大了電池正極的通道，使電子流通率比過去高了10倍。同時他們還將電池的負極注入了氧化硅，使電池儲存電子的數量增加了2倍，使原有的鋰電池增加了接近3倍的續航能力。
新能源汽車終究會成為主流，雖然目前受限于技術水平，無法大范圍推廣，但是在未來五年內，新能源汽車將會迎來強勢期，引領汽車行業的潮流。目前新能源汽車產業發展主要集中在混合動力汽車、純電動汽車和燃料電池汽車上。作為電動汽車的“心臟”，動力電池一直是新能源汽車產業發展的關鍵。就像內燃機車對發動機有各種要求，新能源汽車對電池組也有著苛刻的性能要求，包括安全性、穩定性、成本、充放電效率、比功率、比能量等，這些直接關系到新能源車在電動驅動上的表現。
一顆電芯是如何誕生的？
單個的電芯是不能使用的，只有將眾多電芯組合在一起，再加上保護電路和保護殼，才能直接使用，這就是所謂的電池模組。
電池模組(module)是由眾多電芯組成的。需要通過嚴格篩選，將一致性好的電芯按照精密設計組裝成為模塊化的電池模組，并加裝單體電池監控與管理裝置。
展開 