动力电池PACK是什么意思 动力电池PACK结构设计及组成

2018-01-10 09:48:49      来源:电池在线      编辑:马昆秀      人气:

电池PACK 系统利用机械结构将众多单个电芯通过串并联的连接起来,并考虑系统机械强度、热管理、BMS 匹配等问题。其主要的技术体现在整体结构设计、焊接和加工工艺控制、防护等级、主动热管理系统等

动力电池PACK是什么意思 动力电池PACK结构设计及组成

  动力电池PACK是什么意思

  电池PACK 系统利用机械结构将众多单个电芯通过串并联的连接起来,并考虑系统机械强度、热管理、BMS 匹配等问题。其主要的技术体现在整体结构设计、焊接和加工工艺控制、防护等级、主动热管理系统等,国内目前PACK 大多采用简单的风冷散热,并有像特斯拉一样有主动的液体冷却系统,整个PACK 技术壁垒也相对降低。

  PACK是包装、封装、装配的意思,其工序分为加工、组装、包装三大部分。PACK产线一般只需要承担两个功能:传送和检测。目前,各厂家普遍应用了半自动的PACK组装产线,主要用于PACK的上线、下线、检测、厂内传输和包装。

  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。目前电池PACK行业在我国还属于新兴行业,技术、设备等还不成熟,技术人员的整体素质不高。其技术门槛较高,也令企业进入该行业面临不小的难度。而即将在天津举行的”2017动力锂离子电池pack生产工艺培训”则有助于解决这些问题。据了解,这是一次专门针对动力电池PACK行业一线的技术人员举办的培训班,将对电池PACK工艺中的连接工艺、封装工艺、焊接工艺、注塑工艺等进行详细培训,还会讲解动力电池系统设计、动力电池pack下线检测、实际生产过程中发生的各种问题及其解决方案等内容。

  动力电池PACK结构设计及组成

  1)E-BOM :Engineer-Bill of material  工程零件清单,主要是产品设计部门将总成做成爆炸图,且炸到零件的最小层级,然后将子零件进行分类后逐一编制零件号,最后形成的一张清单。

  一般公司工程部都有专门的E-BOM工程师,因为产品零件由于各种原因(比如产品质量改进,VAVE等),经常需要更改零件号,维护零件状态,并告知相关部门,因此需要专门的工程师来维护E-BOM。

  2)M-BOM:Manufacture-Bill of material 制造零件清单,主要是制造部门根据现场的总成装配情况,确定需要哪些实物零件(参考E-BOM中的零件),然后将实物零件进行汇总,形成的一张清单。

  通常M-BOM由工艺工程师来负责编制,维护及更新。物流部门的物料拉动是根据M-BOM来拉动的。

  M-BOM来源于E-BOM,但是不等同于E-BOM。

  总而言之,E-BOM关注的是产品设计结构中的零件,而M-BOM关注的是制造现场的实物。

  以上述模块系统为例,在E-BOM中其实是有4个零件,4个零件号,但是如果模块系统全部由模块供应商供应,那么在M-BOM中就只有1个总成零件,1个零件号。如果上述的CMU和螺栓均是在电池PACK工厂完成装配,那么PACK的M-BOM中就有3种零件,3个零件号。

动力电池PACK是什么意思 动力电池PACK结构设计及组成

  1)动力电池模块系统

  这个不用多说,如果把电池PACK比作一个人体,那么模块就是“心脏”,负责储存和释放能量,为汽车提供动力。

  2)结构系统

  结构系统主要由电池PACK上盖、托盘、各种金属支架、端板和螺栓组成,可以看作是电池PACK的“骨骼”,起到支撑、抗机械冲击、机械振动和环境保护(防水防尘)的作用。

  3)电气系统

  电气系统主要由高压跨接片或高压线束、低压线束和继电器组成。高压线束可以看作是电池PACK的“大动脉血管”,将动力电池系统心脏的动力不断输送到各个需要的部件中,低压线束则可以看作电池PACK的“神经网络”,实时传输检测信号和控制信号。

  4)热管理系统

  热管理系统主要有4类:风冷、水冷、液冷、相变材料。以水冷系统为例,热管理系统主要由冷却板,冷却水管、隔热垫和导热垫组成。热管理系统相当于是给电池PACK装了一个空调。

  有的人会问,为什么电池需要热管理系统?其实很简单,因为电池充放电的过程实际上就是化学反应的过程,化学反应会释放大量的热量,需要将热量带走,让电池处于一个合理的工作温度范围内,以提高电池的寿命和可靠性。

  5)BMS

  BMS:Battery management system 电池管理系统,可以看作是电池的“大脑”。主要由CMU和BMU组成。

  CMU :Cell monitor Unit单体监控单元,负责测量电池的电压、电流和温度等参数,同时还有均衡等功能。(上图的模组图片右端的绿色电路板即CMU)。当CMU测量到这些数据后,将数据通过前面讲到的电池“神经网络”传送给BMU。

  BMU:Battery  management Unit电池管理单元。

  负责评估CMU传送的数据,如果数据异常,则对电池进行保护,发出降低电流的要求,或者切断充放电通路,以避免电池超出许可的使用条件,同时还对电池的电量、温度进行管理。根据先前设计的控制策略,判断需要警示的参数和状态,并且将警示发给整车控制器,最终传达给驾驶人员。

  【顺带说下】:

  为什么Tesla短短几年就能站在新能源汽车行业的巅峰?其出身既非电池生产商,又不是传统汽车生产商。很大的原因就在于其强大的软件和电子工程团队开发的BMS。

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