动力电池组的连接与可靠性剖析

　　动力电池组

　　动力电池组是指动力电池单体经由串并联方式组合并加保护线路板及外壳后，能够直接提供电能的组合体，动力电池组是组成动力电池系统的次级结构之一。动力电池模组是由多个单体电芯串并联组装而成，单体电芯之间连接与紧固，要求连接片与电池的极柱接触电阻小、抗振动、牢靠程度高。

　　无论是用激光焊焊接、电阻焊焊接还是螺栓机械锁紧，都必须保证成组后的电池系统在电动车辆实际行驶过程中的可靠性和耐久度。在不同的动力电池系统设计需求里，其体积能量密度、质量比能量密度以及体积功率密度等都会与动力电池系统中单体电池之间连接结构与工艺相关。

　　按动力电池组电芯的结构形状来分，主要分为圆柱电芯和方形电芯，各自的优缺点也十分明显，从外壳材质上可分为金属壳(钢壳或铝壳)和铝塑膜封装(聚合物锂电池)。从极柱类型上又可以分为外螺纹极柱、内螺纹型极柱、平台型极柱以及铝镍长条型极耳(聚合物锂电池类型的极耳)。

　　不同极柱类型的电池，在电池成组方式、连接工艺也会有很大不同，同时有各自的优缺点。动力电池模组是由多个单体电池连接组成，而单体电池之间连接的方法和工艺的选择需根据电池类型及其极柱(极耳)的类型来定。在一定程度上，电芯的性能决定了电池组的性能进而影响整个动力电池系统的性能。

　　因此在进行动力电池系统设计，一定要根据整车的设计要求去选择电芯的材料及形状。

　　动力电池组连接与可靠性

　　在采用动力电池单体构成动力电池组时，常采用以下两种连接方式：

　　1、将动力电池单体先串联后在并联的组合方式。

　　2、将动力电池单体先并联后在串联的组合方式。

　　(1)先串联后在并联组合方式的可靠性

　　将动力电池单体先串联后在并联的组合方式可用来提高供电系统的可靠性，是当动力电池单体先串联后已不能保证用户提出的可靠性要求时，就可以再并联一组同规格的动力电池单体来提高可靠性。

　　假定各动力电池单体的可靠度相同Pi=0.99，这两部分是串并联冗余的关系。那么根据可靠性并联的计算公式，动力电池单体的可靠性PU是：PU=Pi/n(n为动力电池单体的个数)。动力电池单体串联后在并联的组合方式的系统可靠性Pa是：Pa=1-(1-PU)(1-PU)×……×(1-PU)。

　　由上面的结果可以看出，两个可靠性都为0.99的单元并联后，其可靠性增加到100倍，不可靠性由百分之一下降到万分之一。

　　(2)先并联后在串联组合方式的可靠性

　　将动力电池单体先并联后在串联的组合方式可用来提高供电系统的可靠性，是当动力电池单体先串联后已不能保证用户提出的可靠性要求时，就可以再将同规格的单动力电池单体并联后在串联来提高可靠性。

　　如果假定动力电池单体的可靠度为Pi=0.99，Pe是动力电池单体的可靠性，这两部分是并联冗余的关系。那么根据可靠性并联的计算公式，动力电池单体的可靠性PU就是：Pe=nPi，动力电池单体串联后在并联的组合方式的系统可靠性Pp是：Pp=1-(1-Pe)(1-Pe)×……×(1-Pe)。

　　由上面的计算公式可以从理论上定性和定量地看出可靠性的趋势是：PP>Pi。显然，采用先并联后串联的方式组成的动力电池组，其可靠度将比先串联后并联的方式要高。如果考虑到动力电池单体的不均匀性，那么这种先并联后在串联的连接方式对防止出现两组动力电池组偏流有利。

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