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聊聊刀片電池的BMS采樣板連接方式

04/25 13:35
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下周就要到五一了,感覺(jué)過(guò)完年還沒(méi)多久??;五一計(jì)劃了好多事情,不知道最終能做多少,估計(jì)還是在家躺平。

刀片電芯是最近幾年在汽車電池包上應(yīng)用得比較廣泛的產(chǎn)品,作為一種新的產(chǎn)品應(yīng)用,它給BMS采樣板也帶來(lái)了一些新的使用場(chǎng)景。

刀片電芯典型的特征是本體比較長(zhǎng),正極柱與負(fù)極柱分別在電芯長(zhǎng)邊的兩端,所以其在成組時(shí)的串聯(lián)形式就會(huì)和之前的方形電池不太一樣。

具體畫一下哈,以8串刀片電芯為例,每一節(jié)電芯的正極柱和負(fù)極柱分布在上下兩端,如下圖:電芯方向交替放置,在電芯的兩端用銅排或鋁排把8串電芯串聯(lián)起來(lái),目前一切都是OK的。

然后我們?cè)诘镀娦镜囊欢瞬贾昧瞬蓸影?,并且需要將采樣線束連接到采樣板,此時(shí)就有問(wèn)題產(chǎn)生了,如下圖:我們發(fā)現(xiàn)只有5條采樣線可以連接到采集板,遠(yuǎn)端的4條采樣線是拉不過(guò)來(lái)的,或者說(shuō)想要拉過(guò)來(lái)會(huì)付出很大的成本代價(jià)。

實(shí)際看下刀片電池成組后的樣子,如下圖,左右兩端分布為刀片電芯的正負(fù)極,在這么長(zhǎng)的距離下,電芯又是彼此緊緊挨在一起,確實(shí)把一側(cè)的采樣線引到另外一側(cè)是一件不容易的事情。

然后工程師們就想到了一個(gè)辦法,即借用刀片電芯的金屬鋁外殼作為導(dǎo)體,將遠(yuǎn)離采樣板的電芯采樣點(diǎn)連接到對(duì)應(yīng)電芯的外殼上,這樣在采樣板端就可以通過(guò)連接電芯的外殼來(lái)獲得采樣點(diǎn),畫個(gè)圖示意下:下圖中的1、3、5、7號(hào)奇數(shù)電芯在上端將正極與外殼短路到了一起,然后在下端的采樣板處,就可以從1、3、5、7號(hào)電芯的外殼上取采樣點(diǎn),這樣就湊齊了9條采樣線,來(lái)采集8串電芯。

這個(gè)方案具體實(shí)現(xiàn)方法如下:即通過(guò)FPC與鎳片結(jié)合的方式,對(duì)應(yīng)的電芯上焊接了兩個(gè)鎳片,一個(gè)焊接到電芯電極處,另外一個(gè)焊接到殼體,然后這兩個(gè)鎳片又通過(guò)FPC短接到一起,就完成了將外殼與電芯電極相連。

然后在另外一端的采樣板,也是通過(guò)PCB+鎳片這種形式焊接到電芯處,之前學(xué)習(xí)過(guò)比亞迪漢的采集板,里面有介紹過(guò)這種形式,如下圖。

然后采集板焊接到刀片電芯后的樣子如下圖,PCBA上下都布置有鎳片。

至此,刀片電池采樣線的問(wèn)題就解釋清楚了,然后再引申出另外一個(gè)事情,在某一些刀片電芯模組的采集板上發(fā)現(xiàn)其鎳片的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于需要的采樣點(diǎn)數(shù)量,如下圖,這個(gè)采集板上側(cè)的鎳片一個(gè)挨著一個(gè),而且都焊接到了電芯的外殼上,鎳片總數(shù)量是遠(yuǎn)超需求數(shù)量的,這個(gè)是為什么呢?

所以我找了一下這個(gè)板子,如下圖:發(fā)現(xiàn)多出來(lái)的鎳片都是偶數(shù)節(jié)正極,即偶數(shù)節(jié)正極同時(shí)有兩個(gè)鎳片在PCBA上。

到這里,事情就比較明朗了,我們通過(guò)FPC將奇數(shù)節(jié)電芯的外殼與正極相連,而上面的板子又通過(guò)PCB將偶數(shù)節(jié)電芯的正極與外殼相連,這樣所有電芯的外殼都與其正極連在了一起,這樣的目的是為了避免鋁殼腐蝕,咨詢了電芯專家,其腐蝕的電化學(xué)原理比較復(fù)雜,我是搞不懂的,簡(jiǎn)要講當(dāng)鋁殼比負(fù)極電位高出某個(gè)值時(shí),就可以減少鋁殼腐蝕的問(wèn)題。

最后,通過(guò)電芯工藝的不斷改善,目前很多電芯也不需要讓外殼短接到正極來(lái)解決殼體腐蝕問(wèn)題了,所以目前的采樣板也不需要這么多的鎳片了。

總結(jié):

通過(guò)以上了解,還可以發(fā)現(xiàn)刀片電池的采集板確實(shí)不好維修,既不容易拆下來(lái),也不容易安裝上去,哈哈;以上所有,僅供參考。

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公眾號(hào)“新能源BMS”主筆,從事新能源汽車電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作,具體為BMS硬件設(shè)計(jì)工作將近10年,在幾個(gè)大的主機(jī)廠都工作過(guò);希望通過(guò)文字,把一些設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和總結(jié)分享給大家,共同成長(zhǎng)。