[发明专利]一种软包电池大模组结构设计方法

说明书

本发明属于电动汽车技术领域，尤其是一种软包电池大模组结构设计方法，首先依据电池系统的形状，确定电池包的X,Y，Z向尺寸，然后以矩阵排布法，确定X向，Y向，Z向的模组数量，数量越少越好，最后反向计算，确定合理的电池尺寸区间，正向计算，确定大模组尺寸。本发明可提高电池系统能量密度，提高系统体积利用率，降低物料种类及数量，简化生产工序，降低成本。

技术领域

本发明属于电动汽车技术领域，涉及电池系统中软包电池的模组结构，尤其涉及一种软包电池大模组结构设计方法。

背景技术

电动汽车已是当今汽车技术发展主要趋势，电动汽车的续航一直关注的焦点，因此电池系统作为电动汽车的能源来源，其能量密度是重点关注的参数。近年来动力电池行业一直推行标准化模组，以便在有限的电池包体积内能够填充更多的能量。但由于各个汽车厂商给出的电池包尺寸不一，市场上流行的VDA355,390,590模组因为模组内包含的电芯数量只有12片或24片，电池模组的宽度或长度相对于整包系统来讲尺寸较小，在电池包系统中无论X向或Y向都存在多个模组的排布，进行模组分布时，容易出现数量无法取整，导致大量空间浪费。模组数量越多排布时同时需要考虑模组间高压线束，以及采样线束的种类及数量越多，留给其空间越多，导致空间利用率不高，难以满足客户苛刻的能量需求。

发明内容

本发明针对目前由于电池模组尺寸固定，电池系统空间利用率低的的情况，提出一种软包电池大模组结构设计方法以便充分的利用系统空间。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种软包电池大模组结构设计方法，其中a-电池系统X向尺寸；b-电池系统Y向尺寸；c-电池系统Z向尺寸；d-加强梁宽度；e-模组安装间隙；f-高低压走线或安全空间；g-冷却空间，具体包括以下步骤：

步骤1：假设电池系统为长方体结构，电池系统内部空间在X，Y，Z方向的尺寸分别为a,b,c；

步骤2：假设在X方向模组的数量为m个，在Y方向模组的数量为n个，在Z向的模组为k个，m≥1,n≥1,k≥1，且均为整数；按照矩阵式排布，为保证电池系统的结构强度，在电池系统内部空间的X向或/和Y向设置加强梁，加强梁的宽度为d,模组分别与加强梁和电池系统内壁之间具有安装间隙，模组与电池系统内壁之间具有高低压走线空间，设安装间隙为e,高低压走线空间为f，模组高度与电池系统在Z向长度之差为冷却空间g，则模组在X向的长度尺寸为[a-(m-1)d-2m*e-mf]/m，在Y向的模组长度为[b-(n-1)d-2n*e-nf]/n，在Z向模组的长度尺寸:(c-kg)/k；

步骤3：按步骤2，分别给a,m,d,f进行赋值，得到模组在X向的长度尺寸，假设为h,且该长度为软包电芯双侧出极耳方向，预留极耳所需的绝缘或机械方面的保护尺寸p，则电芯尺寸为j＝h-2p,假设现有技术水平下的电芯长度尺寸为L,若j＝h-2p≤L，则X向模组及电芯尺寸成立；若h-2p＞L，则需要增大m值，以缩短模组尺寸，满足现有电芯的工艺长度；同理按步骤2得到模组在Y向的长度尺寸，假设为r,即为电芯的厚度方向，电芯数量为u,电芯膨胀率为q,包括缓冲空间尺寸与绝缘护板尺寸之和为t,则电芯厚度尺寸为i＝(r-t)/[u(1+q)]，假设现有工艺下的电芯厚度尺寸为T1-T2，(T2＞T1)若T1≤(r-t)/[u(1+q)]≤T2，则Y向模组及电芯厚度尺寸成立，若(r-t)/[u(1+q)]＜T1，则需减少电芯数量，将u值减少；若(r-t)/[u(1+q)]＞T2，则需增大电芯数量，将u值增大；同理按步骤2得到模组在Z向的长度尺寸，假设为s,即为电芯的宽度方向，模组中电芯宽度单方向的保护尺寸为v,现有工艺下电芯的宽度尺寸为w,若o＝(s-2v)≤w,则Z向模组及电芯宽度尺寸成立；若o＝(s-2v)＞w，则需要对k值增加，减小电芯宽度；

步骤4：按步骤3推算出电芯的长度尺寸、厚度尺寸以及宽度尺寸区间；模组X方向的长度h＝j+2p，j为取整的电芯长度尺寸；模组Y方向的长度r＝i*u*(1+q)+t，i为取整的电芯厚度尺寸，模组Z方向的长度s＝o+2v，o为取整的电芯宽度尺寸。