動力電池pack是什么_動力電池pack結構設計介紹

動力電池pack是什么

動力電池pack一般是指包裝、封裝和裝配。譬如：2個電池串聯起來，安照客戶要求組成某一特定形狀，我們就叫它PACK。

PACK成組工藝是動力電池包生產的關鍵性步驟，其重要性也隨著電動汽車市場的不斷擴大而顯得越來越明顯。目前電池PACK行業在我國還屬于新興行業，技術、設備等還不成熟，技術人員的整體素質不高。其技術門檻較高，也令企業進入該行業面臨不小的難度。而即將在天津舉行的”2017動力鋰離子電池pack生產工藝培訓”則有助于解決這些問題。據了解，這是一次專門針對動力電池PACK行業一線的技術人員舉辦的培訓班，將對電池PACK工藝中的連接工藝、封裝工藝、焊接工藝、注塑工藝等進行詳細培訓，還會講解動力電池系統設計、動力電池pack下線檢測、實際生產過程中發生的各種問題及其解決方案等內容。

在電池包中，BMS（電池管理系統）是核心，它決定了電池包的各個部件、功能能否協調一致，并直接關系到電池包能否安全、可靠的為電動汽車提供動力輸出。當然，結構件的連接工藝、空間設計、結構強度、系統接口等也對電池包性能產生著重要的影響。

總之，電池包的PACK成組工藝水平，直接關系著電動汽車的動力性能和安全性能?？芍^成也電池，敗也電池。動力電池包PACK做的好不好，實在是一件性命攸關的大事。

汽車動力電池的組成

1）動力電池模塊

這個不用多說，如果把電池PACK比作一個人體，那么模塊就是“心臟”，負責儲存和釋放能量，為汽車提供動力。

2）結構系統

結構系統主要由電池PACK上蓋、托盤、各種金屬支架、端板和螺栓組成，可以看作是電池PACK的“骨骼”，起到支撐、抗機械沖擊、機械振動和環境保護（防水防塵）的作用。

3）電氣系統

電氣系統主要由高壓跨接片或高壓線束、低壓線束和繼電器組成。高壓線束可以看作是電池PACK的“大動脈血管”，將動力電池系統心臟的動力不斷輸送到各個需要的部件中，低壓線束則可以看作電池PACK的“神經網絡”，實時傳輸檢測信號和控制信號。

4）熱管理系統

熱管理系統主要有4類：風冷、水冷、液冷、相變材料。以水冷系統為例，熱管理系統主要由冷卻板，冷卻水管、隔熱墊和導熱墊組成。熱管理系統相當于是給電池PACK裝了一個空調。

有的人會問，為什么電池需要熱管理系統？其實很簡單，因為電池充放電的過程實際上就是化學反應的過程，化學反應會釋放大量的熱量，需要將熱量帶走，讓電池處于一個合理的工作溫度范圍內，以提高電池的壽命和可靠性。

5）BMS

BMS：Batterymanagementsystem電池管理系統，可以看作是電池的“大腦”。主要由CMU和BMU組成。

CMU：CellmonitorUnit單體監控單元，負責測量電池的電壓、電流和溫度等參數，同時還有均衡等功能。（上圖的模組圖片右端的綠色電路板即CMU）。當CMU測量到這些數據后，將數據通過前面講到的電池“神經網絡”傳送給BMU。

BMU：BatterymanagementUnit電池管理單元。

負責評估CMU傳送的數據，如果數據異常，則對電池進行保護，發出降低電流的要求，或者切斷充放電通路，以避免電池超出許可的使用條件，同時還對電池的電量、溫度進行管理。根據先前設計的控制策略，判斷需要警示的參數和狀態，并且將警示發給整車控制器，最終傳達給駕駛人員。

動力電池PACK結構防護設計

受益于國內政策對新能源汽車和動力鋰電池行業發展的大力扶持，動力電池出貨量快速增長。對于動力電池長期應用趨勢毋庸置疑，但安全性能是消費者選擇產品的首要標準。在使用安全方面，現在大部分的動力電池PACK結構設計都會從以下幾個方面保障電池使用的安全性：

（1）電池單體可以靈活選擇，并且安全性好，不易發生著火及爆炸。小容量單體電池的比能量可達140Wh／kg，在充電終止電壓為4．1V的條件下，循環壽命可達1000次，電池組與之相比差很多，串聯的電池數越多，電池組的循環壽命越短。

（2）增加自動滅火器，檢測到火源后進行自動滅火。電池箱自動滅火能夠有效探測到儲能裝置艙內的鋰離子電池或超級電容器等的早期火災并給予報警，同時實現火災自動撲滅并持續抑制，杜絕電池、電容器的火災復燃。

（3）電池PACK箱體增加PUW泄壓閥，防止腔體壓力累積。

（4）箱體及各模塊選擇耐高溫及阻燃材料。電池箱體采用耐高溫材料，當電池箱內部運行時，會發出大量的熱量，同時防止電池發生異常出現的問題，所以采用耐高溫阻燃材料比較好。

前段時間，Tesla在設計電池組時，在PACK前部頂面上設計了防水透氣閥（又稱PUW泄壓閥），利用氣體分子與液體及灰塵顆粒的體積大小數量級差，讓氣體分子通過而液體、灰塵無法通過，從而實現防水透氣的目的，避免水蒸氣在PACK內部凝結。

我國動力電池PACK市場格局

我國大部分純電動乘用車續駛里程<200km

目前來看，我國動力電池單體電芯的技術水平，與國外水平相差無幾，但是動力電池系統的技術、質量等指標，卻與國外有不小差距。一方面是因為動力電池單體電芯的一致性差，另一方面，電池PACK工藝也有所欠缺，導致電池系統的質量不能達到預期。

動力電池系統質量的不足，也使得我國純電動汽車的續駛里程普遍較短，特別是低溫環境下，用戶經常出現“里程憂慮”。雖然近兩年動力電池技術有所提高，但目前，我國大部分純電動乘用車的續駛里程仍未超過200km，不能明顯緩解“里程憂慮”。

多細分領域有助于加快技術突破

目前，我國動力電池PACK市場格局被主機廠、電池廠、第三方PACK公司三方分割。其中，主機廠占了乘用車市場一半以上的市場份額，而電池廠則在專用車和客車領域占絕對主導地位，第三方PACK公司雖然都有一定份額，但是占比并不高。

2016年中國PACK市場格局

未來，動力電池系統業務將逐漸被主機廠拆分，其技術將更加明晰。結構件、電池單組、模組、BMS（電池管理系統）、高壓配電等，都有可能形成不同的細分市場。

以BMS這一細分市場為例，2016年，獨立的國內第三方BMS企業占據主導地位，占市場份額的43%。幾家位于“第一梯隊”的動力電池企業和整車企業，以及部分PACK企業雖然具備BMS的研發能力，但市場份額卻無法和第三方BMS企業相比。

2016年中國BMS市場競爭格局

實際上，一旦形成多細分市場，將打破原有的市場格局，使專攻某一細分領域，具備一定技術積累的企業，能夠快速發展，有更多的資本可以投入研發，加快細分領域的技術進步。而且，大而全的企業會受到資產、設備等因素的制約，缺乏靈活性去應對快速迭代的市場環境。在轉型升級的過程中，細分領域的企業會比大而全的企業更具備市場靈敏性，容易搶得發展先機。