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如何为电动汽车选择最佳储能CCS母排

特普生科技 特普生科技 2023-03-21 12 765

电动汽车(EV) 和油电混合动力汽车(HEV) 依赖于强大的电动机驱动、大容量电池组、电源逆变器以及从充电源到电池和整个车辆的高效电力分配。链接包括一个用于收集和分配电流的电导体系统,它提供了一种有效地将电力分配给车辆各种子系统的方法。包括电线、电缆和母线在内的许多不同类型的连接都可以在市场上买到,因此为 EV/HEV 应用指定最佳匹配是了解各种要求以及不同类型的电源连接如何以最佳方式满足这些要求的问题。

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电池单元的连接以及完整的电池组是 EV/HEV 电池设计的重要组成部分,可提供热稳定性、电气保护和性能。如今,现代汽车电池组通常由大量电池单元组成,有时甚至是数千个电池单元。这些电池必须通过坚固的机械和电气连接组装在一起。

传统的电池连接(焊接线、条或接线片)在电池运行期间甚至轻微错位时都容易发生故障,例如,由于移动车辆的振动。这就是为什么引入了使用不同母线解决方案的新互连技术来克服这些挑战的原因,特别是对于圆柱形电池。

电气方面

连接必须处理来自电池的高电流,但也增加电压水平,因为未来的电池将高达每个电池 5.0V。因此,对电气绝缘的电气间隙和爬电距离的影响将很大。

机械方面

用于 EV/HEV 电池组的母线必须耐用,能够承受高水平振动,同时提供刚性以保持电池模块组件的完整性,同时还具有足够的柔韧性以应对弹性、热性能和重力。

连接的性能还取决于用于构造母线的复合材料。他们采用各种厚度的铜或铝导体:铜的标准厚度为 0.5至2.5 毫米,电池的铝的标准厚度为1.0至2.0毫米。由于其更高的载流要求,用于连接到电池模块本身(意味着组装的电池单元阵列)的母线需要更高的厚度。铜具有优于铝的热特性,铜的热导率为401W/mK,铝为237W/mK,铜的热膨胀率为16.5ppm/K,铝为23.1ppm/K。铝母线对电池单元连接很有吸引力,因为它们提供可靠的电气性能,同时有助于减轻电池组的总重量,因为铝母线通常比铜母线轻50%。

然而,对于等效的电气/热性能,铝母线的横截面将大于铜母线的横截面,例如,用1毫米的铜导体代替 2 毫米的铝导体。铜母线可在空间狭小的情况下提供出色的解决方案,而铝母线可实现高效的能量分配,并且与铜相比重量更轻。铝也比铜便宜。

下一个挑战是热管理,正确选择的母线可以帮助热管理,特别是对于圆柱形电池连接,母线可以连接数百个电池以构成一个完整的模块。对于圆柱形电池,可以从顶部和底部或仅从顶部连接正极和负极。顶部和底部设计的缺点是它可能会阻止基于空气或基于液体冷却剂的冷却系统的有效运行,该系统用于去除电池在运行期间产生的热量。这就是为什么一些汽车制造商只选择电池单元的顶部连接,尽管汇流排更复杂。在这种情况下,母线由两个导体(通常镀锡或镀镍以防止氧化)组成,中间由绝缘膜隔开。该薄膜还用于在外部密封/层压单个结构中的母线结构。

另一方面是电池和母线之间的连接。重要的是最小化接触电阻以减少沿母线在连接点处产生热量的电损耗。在某些情况下,用于提高连接完整性的焊点可能与电损耗和发热有关。为最大限度地降低接触电阻,建议将电池组激光焊接到汇流条上,以组装用于 EV/HEV 的大型高功率电池组。激光焊接连接也可以作为自动化装配过程的一部分,以最大限度地降低大批量生产中的制造成本。

总的来说,汇流排形式取决于电池组中使用的电池单元类型。圆柱形电池的母线通常由大的扁平独立导体或层压成一个结构的导体组成,而没有在其上安装额外的组件。虽然一些用于方形电池的复杂母线可能具有混合格式,例如混合母线,它不仅可以提供电力,还可以将来自电流或温度传感器的控制信号传输到 EV/HEV 电池组中的电池管理系统 (BMS)。

棱柱形电池还可以使用非常简单的母线设计,其中每个单独电池的连接主要由机械接头执行,例如插入集成外壳解决方案的螺钉连接电接线片。汇流排连接串联的单个电池,它包含许多用于 BMS 的小接线片和电线。

软包电池的机械连接可以在有或没有汇流条的情况下实现。一些电池制造商正在使用复杂的母线,这些母线结合了接线片/小型母线和用于 BMS 和外壳的布线。该解决方案需要对母线和电池进行非常准确的定位,这有时很难实现。这就是为什么更常见的做法是取消汇流条并制作一个包含最多四个电池的小模块,其中使用超声波或激光焊接将极耳焊接在一起。焊接后,它们被放置在金属外壳中以形成一个小模块。一旦模块形成,它们将组装在模块的堆叠中以制成更大的电池模块。堆叠模块的连接是使用类似的棱柱形电池集成外壳解决方案实现的。

总的来说,我们必须记住,电池连接是电池组设计的一个基本要素,电池母线的选择并不总是像人们想象的那么简单。

特普生,成立于2011年,是国家高新技术、专精特新企业。主要研制NTC芯片热敏电阻温度传感器储能线束储能CCS集成采集母排储能模组铝巴等温度采集产品系列。一体化研制、一致性品质的特普生,竞争力优势明显:自主研制NTC芯片核心技术及实现医用0.3%精度;专利百项,保留不公开技术2项;为全球新能源产品、大消费品与工业品提供了定制化的温度采集技术。

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