动力软包锂电池模组设计要点
来源：宝鄂实业
2019-10-22 05:28
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结构设计要求。结构可靠：抗震动 抗疲劳；工艺可控：无过焊、虚焊，确保电芯100%无损伤；成本低廉：PACK产线自动化成本低，包括生产设备、生产损耗；易分拆：电池组易于维护、维修，低成本，电芯可梯次利用性好；做到必要的热传递隔离，避免热失控过快蔓延，也可以把这一步放到pack设计再考虑。
据了解，目前，行业内圆柱电芯的模组成组效率约为87%，系统成组效率约为65%；软包电芯模组成组效率约为85%，系统成组效率约为60%；方形电芯的模组成组效率约为89%，系统成组效率约为70%。软包电芯的单体能量密度比圆柱和方形有更高的提升空间，但对模组设计要求较高，安全性不易把控，这都是需要结构设计解决的问题。
一般模组优化途径。提升空间利用率也是优化模组的一个重要途径。动力电池PACK企业可以通过改进模组和热管理系统设计，缩小电芯间距，从而提升电池箱体内空间的利用率。还有一种解决方案，即使用新材料。比如，动力电池系统内的汇流排（并联电路中的总线，一般用铜板做成）由铜替换成铝，模组固定件由钣金材料替换为高强钢和铝，这样也能减轻动力电池重量。
热设计
软包电芯的物理结构决定了其不易爆炸，一般只有外壳能承受的压力足够高，才有可能炸，而软包电芯内部压力一大，便会从铝塑膜边缘开始泄压、漏液。同时软包电芯也是几种电芯结构中，散热最好的。
软包电池的著名代表，日产的Leaf，其模组结构为全密封式的，并未考虑散热，即不散热。而Leaf在市场上频繁反馈的容量衰减过快，与此热管理也不无关系。显然随着人们对于高性能电动车的追求，迫使软包电芯也必须要有主动式的热管理结构。
当前主流的冷却方式，已经转变为液冷以及相变材料冷却。相变材料冷却可以配合液冷一起使用，或者单独在环境不太恶劣的条件下使用。另外还有一种当前国内仍然较多应用的工艺，灌胶。这里灌得是导热系数远大于空气的导热胶。由导热胶将电信散发的热量传递到模组壳体上，再进一步散发到环境中。这种方式，电芯再次单独替换不太可能但也在一定程度上阻止了热失控的传播。
液冷，在前面说明模组组成的图片中，冷板与液冷水管正是液冷系统的组成部件。模组由电芯层叠而成，而电芯间有间隔排布的液冷板，其保证每颗电芯都有一个大面接触到液冷板。当然软包电芯要将液冷技术做成熟也并非易事，其必须考虑液冷板的固定，密封性，绝缘性等等。
电气设计
电气设计，包含低压和高压两个部分。
低压设计，一般需要考虑几个方面的功能。通过信号采集线束，将电池电压、温度信息采集到模组从控板或者安装在模组上的所谓模组控制器上；模组控制器上一般设计均衡功能（主动均衡或者被动均衡或者二者并存）；少量的继电器通断控制功能可以设计在从控板上，也可以在模组控制器上；通过CAN通讯连接模组控制器和主控板，将模组信息传递出去。
高压设计，主要是电芯与电芯之间的串并联，以及模组外部，设计模组与模组之间的连接导电方式，一般模组之间只是考虑串联方式。这些高压连接需要达到两个方面的要求：一是电芯之间的导电件和接触电阻分布要均匀，否则单体电压检测将受到干扰；其次，电阻要足够小，避免电能在传递路径上的浪费。
