从 电芯 到 模组 再到 电池包 - 2
往期回顾：从 电芯 到 模组 再到 电池包 - 1上期我们介绍了不同的电芯设计，下面我们进入模组部分。模组通常由多个电芯通过串联或并联构成，串联的目的是得到足够高的的电压（模组电压=电芯电压*电芯串联数），而并联的目的是得到足够大的容量（模组容量=电芯容量*电芯并联数）。例如大众MEB常用的6.9度电的模组，是由24个软包电芯，2并12串的电芯构成，模组标称电压=电芯标称电压*12（43.8V=3.65V*12），模组容量=电芯容量*2（156Ah=78Ah*2）。而对于 Cell to Pack 的无模组电池包设计，情况会更简单。以小米SU7 MAX麒麟电池（相关阅读）为例，电池包包含198个电芯，是1并198串的结构，则电池包标称电压=电芯标称电压*198（726V=3.67V*198），电池包容量=电芯容量*1（139Ah=139Ah*1）。假设我们将21700的圆柱电芯组装成模组，可以看到上图 Lucid Air 的模组里，现将圆柱电芯排列好，然后在电芯上方放置busbar（母排），然后焊接电芯和母排之间的连接片，这里是细细的铝带，这样将每个电芯的正负极按一定顺序串并联，即可得到需要的容量和电压。相比之下，特斯拉的4680电芯成组的连接片显然面积更大，因为需要提供更大的过流能力并降低接触电阻。那么在busbar之上，通常会布置FPCB（柔性印刷电路板），用于采集电芯的电压、电流、温度等基础信息，并将它们传输给CMU（Cell Monitor Unit 下图），CMU再传递给BMS进行实时的SOC计算，从而根据计算的SOC做出充放电的决策；如果温度过高，BMS也会给出预警，降低热失控的风险。此外，在圆柱电芯模组中还可以看到没列电芯之间的蛇形冷却板，用于对电芯进行热管理，保证电芯在适合的温度区间工作。这种蛇形冷却板与电芯接触的面积较大，相对于大部分软包或方壳模组的底部冷却方案，传热效率较高，电芯之间的温度更均匀，这也是特斯拉（相关阅读）可以精准调控SOC从而获得更长电池使用寿命的原因之一。然后我们来看一下软包电芯模组的组装方式。下图是Ioniq 5（相关阅读）的模组，软包电芯竖直放置，每两个电芯之间加入了泡棉，一方面用于吸收电芯充放电过程中产生的膨胀力，另一方面在某个电芯热失控时可以阻隔电芯之间热传导，降低热蔓延风险。因为这种长条软包电芯的极耳在对侧，所以它们与 busbar 焊接的位置也在模组的两端。当我们把电芯排列好，焊接好busbar，固定好FPCB后，就可以在一定的预紧力的束缚下安装模组的前后端板了。预紧力的大小需要根据模组最终的外轮廓尺寸、电芯的可承受压力和整个寿命周期电芯产生的膨胀力决定。最后是将模组底板、侧板和上盖通过焊接安装完毕，这样就得到了一个完整的模组。不难发现，模组的制造过程相对复杂，对于电芯的一致性和生产过程中的对齐度要求较高，且模组中除了电芯还加入了许多非能量部件，这些对于电池包的成本提出了不小的挑战，正因为如此，Cell to Pack 的无模组设计才应运而生。以上是模组部分的简单介绍，希望对感兴趣的小伙伴有所帮助。来源：小明来电
