螺栓平墊反裝對電池模塊電氣性能影響的研究

韓輝輝

摘 要：科技進步、環境需要、國家政策等各個方面的趨勢，使電動汽車產業進入爆發期，目前電源系統串并聯仍采用螺栓、彈墊、平墊的組合方式對電源系統進行連接。文章通過試驗驗證了平墊反裝對電池模塊電氣性能影響很小，可忽略不計。由于穿平彈墊設備無法識別平墊正反面，該項結論為設備穿平彈墊提供依據，對電池模塊裝配集成研究具有重要的理論指導意義。

關鍵詞：電氣性能；電池模塊；平彈墊

引言

進入“十二五”時期，我國大力支持發展新能源電動汽車高新科技的規劃，政府政策、成本和便利性三項關鍵成功因素，促使了電動車市場的蓬勃發展。尤其是自去年以來，新能源汽車市場已逐步打開，2016年新能源車產量同比增長近4倍。

電動車發展的主要影響因素就是動力電池，近年來，東風、比亞迪等主流的電動車企開始大量采用動力電池，動力電池以其高安全性能、高能量密度、低成本、長壽命等優勢，受到越來越多的青睞。主要電池生產企業包括三星SDI、東莞ATL、日本索尼、LG等，紛紛加大動力電池研究力度，而動力電池組的集成技術研究卻稍稍落后于電動車市場的發展。本文從平墊反裝對單體電池電壓、交流內阻、模塊交流內阻及電壓、模塊直流內阻等方面進行研究，系統的論述了平墊反裝對電池模塊電氣性能的影響，對電動汽車用電池模塊的集成研究具有重要的現實意義。

1 研究現狀

金屬殼鋰離子電池具有體積小、重量輕、比能量高、安全性高、設計靈活等多種優點。電池極柱采用螺紋結構，導電條通過極柱螺栓實現串并聯連接，因此每套電源系統需要使用大量的極柱螺栓及平彈墊，穿平彈墊工序消耗大量的人力，且效率較低。

目前，一些企業開始使用穿螺栓設備實現穿平彈墊工作，但是，設備無法識別平墊正反面，而專門針對平墊反裝對電池模塊電氣性能方面的影響的研究還較少，難以評估對電池模塊質量的影響。

文章從電池模塊電氣性能關鍵參數，單體電池電壓、交流內阻、模塊交流內阻及電壓、模塊直流內阻等方面進行研究，通過試驗驗證平墊反裝對電池模塊電氣性能的影響很小，對電動汽車用電池模塊的集成研究具有重要的現實意義，為使用設備穿平彈墊提供依據。

2 試驗方案

本試驗中，選取1組1P10S電池模塊，分析平墊反裝可能影響的電氣參數，針對電池模塊電氣性能關鍵參數確定試驗內容，如表1所示：

表1 平墊正反裝試驗內容

2.1 試驗步驟

（1）使用M6*12極柱螺栓（含平彈墊）通過1并2串導電條將10支CAM72電池串聯成模塊，其中平墊光面朝上，每支電池負極柱連接同規格的電壓采集線，極柱緊固力矩9NM。

（2）使用交流內阻測試儀，通過電壓采集線測量每支電池的交流內阻及電壓并記錄，測量時注意測量每支電池的同一位置。

（3）將電池模塊連接德普充放電設備，按表2設置直流內阻測試工步，記錄測試過程中電壓電流，計算出電池模塊直流內阻。

（4）將模塊回充至原荷電狀態，拆除電池模塊，將極柱螺栓平墊反裝，靜置30min，重復1～3步驟。

2.2 試驗結果

每支電池交流內阻如表3所示，每支電池電壓如表4所示，模塊交流內阻及電壓如表5所示，平墊正裝直流內阻測試結果如圖1所示，平墊反裝直流內阻測試結果如圖2所示。

圖1 平墊正裝直流內阻測試結果

直流內阻計算公式為：

R=■

其中：R為模塊直流內阻；U0為工步3放電結束電壓；U1為靜置結束電壓；I0為工步3放電結束電流。

計算結果：

平墊正裝直流內阻：R正=（32.404-31.353）/54.007=0.019460Ω=19.460mΩ

平墊反裝直流內阻：R反=（32.438-31.389）/54.000=0.019426Ω=19.426mΩ

通過試驗結果可以得出，平墊正、反裝電池交流內阻差最大為0.01mΩ，各個單體電池電壓保持一致；平墊正、反裝模塊交流內阻差為0.02mΩ，模塊電壓保持一致，模塊直流內阻差為0.034mΩ。

3 結論

根據以上試驗結果可得到以下結論：

通過測試平墊正反裝對電池交流內阻、電壓采集及模塊交流內阻和直流內阻，分析數據可知平墊正反裝對螺栓連接電氣性能影響很小，可忽略不計，平墊反裝可以滿足螺栓連接電氣性能，為極柱螺栓使用設備穿平彈墊提供數據支撐。

參考文獻

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