摘要：随着锂电池的快速发展，锂电池模拟器开始被研究人员提出，并进行了深入的研究。模拟锂电池不同的特性，比如放电电流大小不同、容量不同，锂电池模拟器方案就会有所改变。目前，锂电池模拟器中现有两种方案，一种是数字电压源结构模拟方案和三相电压型脉冲宽度调整变换结构模拟方案。众所周知，从锂电池单体电芯到自动化模组再到生产线的整个过程中，组装线的自动化程度是决定产品质量与生产效率的重要因素。本文介绍了软包锂离子电池模组的常见形式，对其设计过程中的结构设计、电气设计以及热管理设计的设计要点进行了简要说明。
关键词：锂离子电池模组结构设计
引言：锂离子动力电池目前广泛应用于电动汽车领域，是电动汽车的重要组成零部件之一，其安全性、能量密度等性能对车辆性能有重要影响，电池模组是动力电池的重要组成部分，其自身的机械强度，电性能，热性能和故障处理能力，直接影响到整个动力电池系统的性能，而动力电池系统的性能表现又决定了电动车辆的整体性能。因此，动力电池模组设计，已成为电动车辆开发中的重要一环。目前，市场上常见的锂离子动力电池单体，按照封装方amadori
式基本上可以分为铝壳方形电池、招塑膜软包电池和圆柱形电池等三种，本文主要探讨铝塑膜软包电池的模组设计。
一、锂离子电池模组简介
目前，由于市场上各家汽车厂商的要求不同，几乎没有一家的模组和生产工艺是一样的，而这也对自动化产线提出了更多的要求。好的自动化生产线除了满足以上硬件配置和工艺要求以外，还需要重点关注兼容性和“整线节拍”。由于模组的不固定，故来料的电芯、壳体、PCB板、连接片等都可能发生变化，产线的兼容性也就显得尤其重要。对于当前的动力电池行业来说，模组的自动化程度要求都比较高，又因其工艺的复杂程度、工作环境的要求等，应用机器人和专用设备的优势显而易见。
二、锂离子电池模组系统原理
保安接线排功放型推挽式线性结构模拟电池模组，其主要作用是为各类芯片供电。该结构方案主要包括充电回路和放电回路。放电回路包括电压控制电路、检测电路、驱动电路和调整管；充电回路包括电流控制电路、检测电阻、检测电路、驱动电路和调整管。充放电功能是两种
工作模式，并不是并行同时工作，而是单独工作。推挽式结构的作用是可以实现能量的双向流动，从而实现充放电功能。其中调整管是工作在线性状态，并非开关状态。
脉康合剂三、锂离子电池模组结构设计
1.设计种类
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常见软包裡离子电池模组软包电池的封装方式，使其的能量密度在三种锂电池中最容易做高，但是也使软包电池自身的强度和刚度较差，因此，软包电池模组在设计时，对产品整体安全性的考虑任务也最重。软包锂离子电池的基本组成部件有电芯、保护框架、汇流排、端板、捆扎带等，随着保护框架的不同，其有两种典型机构，如下图所示，一种是有用塑料材质的电池保护框架，使用捆扎带、盖板和托盘在多个电芯串并联之后固定形成模组；另一种，是将使用使用铝保护框架，将多个串并联电芯纳人其中，在端部增加端板组成模组。
2.模组设计要点
电动汽车用动力电池系统的安全性和可靠性的要求非常高，电池模组作为动力电池系统的
关键组成部件，其自身的结构设计、电气连接设计、热设计、安全设计就尤为重要需要在设计时重点考虑。
2.1模组结构设计电池模组结构设计需保证并联单元内部电芯间的固定牢靠、并联单元与并联单元之间的定位牢靠，以及电池模组在电池箱内部固定牢靠，从而保证从基础的单元电芯，到过渡的并联单位，再到最终的电池模组在车辆行驶过程中均不会发生松动现象，从而保证电池模组在动力电池使用过程中安全、可靠。同时，由于软包电池相比圆柱电池、方形电池其自身的强度较差，因此在进行软包电池模组结构设计时，需要重点考虑电池固定框架结构强度以及框架间相互约束设计，从而更好的对电芯进行保护。在加强结构设计的同时，也要考虑轻量化设计，例如电池固定框架使用塑料件，同时挖空中间部分，在边缘处重点进行加强筋设计，这样即保证了框架结构强度，还可以实现轻量化。同时可以考虑将模组固定件由钣金材料替换为高强钢和铝，也可以实现轻量化。
2.2模组电气连接设计高压设计，主要是汇流排设计以及铜排设计，汇流排用于电芯与电芯之间的并联连接以及各并联单元间的串联连接，铜排用于各模组间的串联连接。汇流排设计应重点考虑其自身的载流能力以及散热性能，在实际设计时汇流排应尽可能的做的薄而
宽大，这样其截面积容易满足承载电流的需求，同时较大的表面积也可以提升汇流排的散热性能，也可以对汇流排形状进行加强筋设计，这样对模组强度提升也有一定程度的帮助。汇流排和电芯的连接有焊接和螺接两种方式，建议采用焊接的方式，结构强度强、性能可靠。铜牌的设计应重点考虑轻量化设计，可以使用铝排表面镀镍的形式，在保证导电能力的同时，可以大幅度减轻重量。低压设计需要重点考虑采集系统对模组空间利用率、采集精度以及装配便利性等方面的影响。
2.3目前常见有两种方式，一种是直接将信号采集线布置于并联单元表面进行采集，另一种是使用印刷电路板代替采集线束，PCB板采集具有空间利用率高，简化模组装配工艺灯优点。
2.4模组热管理设计软包电池模组的热管理设计需要重点考虑电芯温度的精准控制，避免热管理系统未起到作用或滥用。目前有两种常见形式，一种是将冷板放置在并联电芯内部，直接通过冷板内物质的问题控制电芯温度。另一种是在并联电芯之间放置导热铝板，将冷板放置在模组的外侧与导热铝板接触，通过导热铝板的温度控制电芯的温度。第一种方案对冷板的加工工艺、热管理系统的控制策略，电芯的温度采集等要求较高，成本也较高。
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通常使用第二种方案进行热管理系统的设计。还有其他的冷却方式，例如在模组内灌胶、使用相变冷却材料等，目前应用较少。
结语：本文对软包锂离子电池模组的常见形式，以及其设计过程中的结构设计、电气设计及热管理设计的设计要点进行了阐述。本文所述锂离子电池模组结构包括模组框架，所述模组框架的内部固定有导热硅胶片，所述导热硅胶片的两侧分别设置有电芯体，所述电芯体中靠近所述导热硅胶片的端面与所述导热硅胶片相贴合，所述模组框架的两端还分别可拆卸地固定有外壳板，所述电芯体位于所述外壳板和所述导热硅胶片之间。该锂离子电池模组结构的各个组成件具备良好的通用性，方便各组件之间的拆卸和安装，同时锂离子电池模组整体具备优良的抗震能力和散热性能。在设计时进行重点关注，可以有效地提升设计质量，有效提升电池可靠性。
参考文献：
[1]郑天阳，锂离子电池模组的设计及应用[J].吉林电子科技，2017（12）
[2]林晓然，锂离子电池模组到机构设计简析[J].贵州电子报，2014（10）
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