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(jìn)步、環(huán)境需要、國家政策等各個方面的趨勢，使電動汽車產(chǎn)業(yè)進(jìn)入爆發(fā)期，目前電源系統(tǒng)串并聯(lián)仍采用螺栓、彈墊、平墊的組合方式對電源系統(tǒng)進(jìn)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(shè)備無法識別平墊正反面，該項結(jié)論為設(shè)備穿平彈墊提供依據(jù)，對電池模塊裝配集成研究具有重要的理論指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：電氣性能；電池模塊；平彈墊

引言

進(jìn)入“十二五”時期，我國大力支持發(fā)展新能源電動汽車高新科技的規(guī)劃，政府政策、成本和便利性三項關(guān)鍵成功因素，促使了電動車市場的蓬勃發(fā)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(chǎn)量同比增長近4倍。

電動車發(fā)展的主要影響因素就是動力電池，近年來，東風(fēng)、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(yōu)勢，受到越來越多的青睞。主要電池生產(chǎn)企業(yè)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(shù)研究卻稍稍落后于電動車市場的發(fā)展。本文從平墊反裝對單體電池電壓、交流內(nèi)阻、模塊交流內(nèi)阻及電壓、模塊直流內(nèi)阻等方面進(jìn)行研究，系統(tǒng)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(xiàn)實意義。

1 研究現(xiàn)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(shè)計靈活等多種優(yōu)點。電池極柱采用螺紋結(jié)構(gòu)，導(dǎo)電條通過極柱螺栓實現(xiàn)串并聯(lián)連接，因此每套電源系統(tǒng)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(yè)開始使用穿螺栓設(shè)備實現(xiàn)穿平彈墊工作，但是，設(shè)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(zhì)量的影響。

文章從電池模塊電氣性能關(guān)鍵參數(shù)，單體電池電壓、交流內(nèi)阻、模塊交流內(nèi)阻及電壓、模塊直流內(nèi)阻等方面進(jìn)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(xiàn)實意義，為使用設(shè)備穿平彈墊提供依據(jù)。

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(shù)，針對電池模塊電氣性能關(guān)鍵參數(shù)確定試驗內(nèi)容，如表1所示：

表1 平墊正反裝試驗內(nèi)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(dǎo)電條將10支CAM72電池串聯(lián)成模塊，其中平墊光面朝上，每支電池負(fù)極柱連接同規(guī)格的電壓采集線，極柱緊固力矩9NM。

（2）使用交流內(nèi)阻測試儀，通過電壓采集線測量每支電池的交流內(nèi)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(shè)備，按表2設(shè)置直流內(nèi)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(nèi)阻。

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

2.2 試驗結(jié)果

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

圖1 平墊正裝直流內(nèi)阻測試結(jié)果

直流內(nèi)阻計算公式為：

R=■

其中：R為模塊直流內(nèi)阻；U0為工步3放電結(jié)束電壓；U1為靜置結(jié)束電壓；I0為工步3放電結(jié)束電流。

計算結(jié)果：

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

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

通過試驗結(jié)果可以得出，平墊正、反裝電池交流內(nèi)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(nèi)阻差為0.02mΩ，模塊電壓保持一致，模塊直流內(nèi)阻差為0.034mΩ。

3 結(jié)論

根據(jù)以上試驗結(jié)果可得到以下結(jié)論：

通過測試平墊正反裝對電池交流內(nèi)阻、電壓采集及模塊交流內(nèi)阻和直流內(nèi)阻，分析數(shù)據(jù)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(shè)備穿平彈墊提供數(shù)據(jù)支撐。

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