螺栓平垫反装对电池模块电气性能影响的研究

韩辉辉

摘 要：科技进步、环境需要、国家政策等各个方面的趋势，使电动汽车产业进入爆发期，目前电源系统串并联仍采用螺栓、弹垫、平垫的组合方式对电源系统进行连接。文章通过试验验证了平垫反装对电池模块电气性能影响很小，可忽略不计。由于穿平弹垫设备无法识别平垫正反面，该项结论为设备穿平弹垫提供依据，对电池模块装配集成研究具有重要的理论指导意义。

关键词：电气性能；电池模块；平弹垫

引言

进入“十二五”时期，我国大力支持发展新能源电动汽车高新科技的规划，政府政策、成本和便利性三项关键成功因素，促使了电动车市场的蓬勃发展。尤其是自去年以来，新能源汽车市场已逐步打开，2016年新能源车产量同比增长近4倍。

电动车发展的主要影响因素就是动力电池，近年来，东风、比亚迪等主流的电动车企开始大量采用动力电池，动力电池以其高安全性能、高能量密度、低成本、长寿命等优势，受到越来越多的青睐。主要电池生产企业包括三星SDI、东莞ATL、日本索尼、LG等，纷纷加大动力电池研究力度，而動力电池组的集成技术研究却稍稍落后于电动车市场的发展。本文从平垫反装对单体电池电压、交流内阻、模块交流内阻及电压、模块直流内阻等方面进行研究，系统的论述了平垫反装对电池模块电气性能的影响，对电动汽车用电池模块的集成研究具有重要的现实意义。

1 研究现状

金属壳锂离子电池具有体积小、重量轻、比能量高、安全性高、设计灵活等多种优点。电池极柱采用螺纹结构，导电条通过极柱螺栓实现串并联连接，因此每套电源系统需要使用大量的极柱螺栓及平弹垫，穿平弹垫工序消耗大量的人力，且效率较低。

目前，一些企业开始使用穿螺栓设备实现穿平弹垫工作，但是，设备无法识别平垫正反面，而专门针对平垫反装对电池模块电气性能方面的影响的研究还较少，难以评估对电池模块质量的影响。

文章从电池模块电气性能关键参数，单体电池电压、交流内阻、模块交流内阻及电压、模块直流内阻等方面进行研究，通过试验验证平垫反装对电池模块电气性能的影响很小，对电动汽车用电池模块的集成研究具有重要的现实意义，为使用设备穿平弹垫提供依据。

2 试验方案

本试验中，选取1组1P10S电池模块，分析平垫反装可能影响的电气参数，针对电池模块电气性能关键参数确定试验内容，如表1所示：

表1 平垫正反装试验内容

2.1 试验步骤

（1）使用M6*12极柱螺栓（含平弹垫）通过1并2串导电条将10支CAM72电池串联成模块，其中平垫光面朝上，每支电池负极柱连接同规格的电压采集线，极柱紧固力矩9NM。

（2）使用交流内阻测试仪，通过电压采集线测量每支电池的交流内阻及电压并记录，测量时注意测量每支电池的同一位置。

（3）将电池模块连接德普充放电设备，按表2设置直流内阻测试工步，记录测试过程中电压电流，计算出电池模块直流内阻。

（4）将模块回充至原荷电状态，拆除电池模块，将极柱螺栓平垫反装，静置30min，重复1～3步骤。

2.2 试验结果

每支电池交流内阻如表3所示，每支电池电压如表4所示，模块交流内阻及电压如表5所示，平垫正装直流内阻测试结果如图1所示，平垫反装直流内阻测试结果如图2所示。

图1 平垫正装直流内阻测试结果

直流内阻计算公式为：

R=■

其中：R为模块直流内阻；U0为工步3放电结束电压；U1为静置结束电压；I0为工步3放电结束电流。

计算结果：

平垫正装直流内阻：R正=（32.404-31.353）/54.007=0.019460Ω=19.460mΩ

平垫反装直流内阻：R反=（32.438-31.389）/54.000=0.019426Ω=19.426mΩ

通过试验结果可以得出，平垫正、反装电池交流内阻差最大为0.01mΩ，各个单体电池电压保持一致；平垫正、反装模块交流内阻差为0.02mΩ，模块电压保持一致，模块直流内阻差为0.034mΩ。

3 结论

根据以上试验结果可得到以下结论：

通过测试平垫正反装对电池交流内阻、电压采集及模块交流内阻和直流内阻，分析数据可知平垫正反装对螺栓连接电气性能影响很小，可忽略不计，平垫反装可以满足螺栓连接电气性能，为极柱螺栓使用设备穿平弹垫提供数据支撑。

参考文献

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