如何计算电池包成本？- 6

这些模组被设计成包含所有的电芯，以及用于热和电气控制的支持组件。本节解释模组的尺寸和各个组件的设计。作为第2.3节的复习，图5.6显示了该模组中的主要组件。

5.3.1 模组尺寸

图5.7给出了该模组及其尺寸的示意图。模组尺寸由式5.37至5.39定义。假设模组的长度等于电芯的长度加上前面(Lexcess,front)和后面(Lexcess,back)的额外长度，以考虑气体释放规定、和外壳体(参见图5.7c)。前端板和后端板的默认值分别为6和2毫米。注意，从模组挤出的端柱的长度不包括在其长度中。

模组的高度(图5.7b)等于电芯的宽度加上模组壁和铝导体的厚度。回想一下，向上延伸到电芯的侧面，这增加了它们在模组中组装时的宽度(见图5.6)。

在式5.39中，δAl为铝导体的厚度(mildHEV默认为0.2 mm，所有其他车辆默认为0.4 mm)， δwall为钢模组壁的厚度(0.3 mm)。模组的宽度与所有电芯、铝导体和模组壁的总厚度有关(图5.7b)。计算方法如下：

5.3.1 模组零件设计

回想一下，该模组由电芯、每个电芯之间的铝热导体、电芯互连面板、连接片、模组极耳、模组管理系统、模组端柱和模组外壳组成。本节提供了在质量和ASI计算中使用的它们的尺寸。参见图5.6和图5.7了解组件的参考。首先，互连板为聚合物，其长度等于所有电芯和铝导体的总和，如式5.40所示：

在这个方程中，-0.5δcell是一个校正因子，用于考虑面板不需要延伸到电芯堆顶部的事实。面板宽度(Winct,panel)等于电芯宽度(Wcell)的90%。面板的默认厚度(δ，面板)为2毫米。

电芯的连接片是由铜制成的。其面积如式5.21所示，其长度计算公式为：

连接端柱到电芯的模组极耳的长度(Ltab,mod)等于ext,term加上20mm，以向上延伸到电芯堆的一侧(见图5.6)。模组端柱长度(Lterm,mod)默认为35mm。极耳和端柱的面积使用第5.6节中描述的过程计算。

模组管理系统和气体释放的体积在Lexess,front和Lexess,back计算，而它们的质量分别为每个模组46 g和5 g。铝热导体的长度和宽度如下：

其中长度包括超过正极长度的额外6mm，以增加冷却面积，宽度假设热导体的唇部覆盖电芯厚度的95%。

5.4 模组排架设计

BatPaC中的pack由成排的模组构成，这些模组最初被组装成具有结构和热支撑的排架。图2.6显示了排架的所有组成部分：模组之间有聚合物垫片，模组连接片，不锈钢冷却板，钢结构支撑。图5.8提供了一个示意图，演示了这些组件如何控制模组排架(MRR)的大小。排架的长度，公式5.44，是所有模组的宽度和聚合物垫的厚度(δpad)加上约束(Ladd,rstrnt)，冷却剂(Ladd,clnt)和母线(Ladd,BB)的额外长度。

Ladd,rstrnt和Ladd,BB的默认值分别为15 mm和10 mm。另外，为了容纳排架前后的约束板(默认2mm厚)和后部的压缩系统，需要增加额外的长度。大部分的Ladd,rstrnt在排架的后部与压缩系统配合。Ladd,BB在排架的前部和后部提供了多余的空间，用于潜在的母线连接(参见第5.5.1节)Ladd,clnt取决于排架前部的进/出口和后部的冷却剂连接管的尺寸。其计算方法如下，其中下标I/O和ct分别表示进/出口和连接管。∅为直径(I/O和ct默认分别为25和12mm)， δwall为壁厚(I/O和ct默认分别为0.5和0.4 mm)。

由式5.46可知，MRR的宽度等于模组长度加上钢支撑结构装配的多余宽度(默认为5mm)。请注意，模组连接片厚度不包括在此计算中。当计算pack尺寸时，它将被添加。

模组排架高度如式5.47所示。等于模组高度、两块冷却液板厚度、上部钢槽厚度(默认为1mm)、底部支撑钢槽厚度(默认为1mm)。冷却液面板的厚度为冷却液通道厚度(默认为5mm)加上面板壁厚度(默认为0.3 mm)的两倍。冷却剂面板的尺寸也影响冷却剂泵送功率和第8节中描述的冷却计算的充分性。

上通道和支撑通道均具有沿模组排架的一侧向下延伸的侧轨/唇。默认的扩展是10mm。支撑系统还具有垂直排架梁，其连接上部和支撑通道。BatPaC假设在每个角落有一个纵梁，在所有模组之间有两个额外的梁(一个在模组的前面和后面)。BatPaC还包括四个对角梁，每行有多个模组(没有显示在图5.8中，以提高图像清晰度)，以增加结构稳定性。所有纵梁的默认横截面积为15 mm²。

5.5 Pack设计

5.5.1 母线

电池包可能需要内部汇流排，这取决于模组行数。本节介绍BatPaC在电池包中包含的两种母线类型和轮廓。图5.9显示了a)一排，b)二排，c)四排的模组配置示意图。BatPaC假设两个终端(正极和负极)都存在于电池组的同一侧。因此，只有一排模组的包(图5.9a)需要一个母线将包后面的模组连接到终端。对于所有具有奇数个模组的包(未显示)也是如此。

有两排模组的包(图5.9b)不需要这个汇流排，因为一串模组将电流从前面传递到后面，另一串模组将电流从后面传递到前面。带有四排模组的包(图5.9c)也不需要这个汇流排。然而，它们需要另一条汇流排来桥接一排模组到另一排模组。这是因为连接两排模组的最有效方法是使它们的端子彼此面对。当有四行模组时，有两组模组行彼此相对。这在两组之间产生了一个间隙，必须用母线桥接。所有大于两行的分组都需要至少一条汇流排来桥接模组行。

3.2.3.1节提到，当行数不是1、2或4时，BatPaC提供警告。上述讨论为这一警告提供了依据。例如，三排模组需要两种类型的汇流排：一根汇流排连接第一行和第二行与第三行的模组，另一根汇流排连接第三行的后面与电池组的前面。五排模组需要与三排相同的母线，再加上一个额外的母线来桥接排。具有六排模组的分组，不需要汇流排连接到分组终端，但它们确实需要两个汇流排用于桥接模组。因此，具有1、2或4行模组的包是最有效的，因为它们分别需要1、0或1个汇流排。所有其他配置需要至少两个，这增加了多余的质量和体积的包。

除了确定母线的数量外，BatPaC还确定母线的大小。它们的长度很简单，因为它对应于需要连接的距离。横截面积的计算是为了适应额定功率下的允许温升。第5.6节详细介绍了这一点，其中讨论了模组和封装级别上所有电气连接组件的尺寸。