弹性连接,集成散热板,宁德时代电池包无模组CTP技术详解

电池巨头宁德时代最近在法兰克福车展上发布了CTP(Cell to Pack)技术,即电池无模组化,查询了宁德时代的相关专利,与读者分享如何具体实现CTP。

发明专利(一)

关注领域:

电芯与BMS的连接

具体方案:

(图一)

图一为系统爆炸图,电芯和电池管理系统BMS通过固定结构固定在电池包壳体中,BMS壳体内部和电芯与电芯之间都填充导热胶,用于散热和减震。

(图二)

图二为电芯结构图,电芯内置在上下壳体中,壳体里面填充导热胶,电芯侧壁和电芯壳体间内置压力或者温度传感器,压力传感器用于检测电芯外形的变化,温度传感器用于检测电芯温度的变化,两个传感器主要作用是能够排查不良电芯,并且提前探测到电芯发生热失控等安全事故。

(图三)

BMS与电芯可以采用三种连接方式,如图三,第一种方式BMS和电芯上带有导电弹片,用导电螺栓将两者固定连接,第二种方式采用弹性抵接方式,第三种方式采用公母对接导电连接器。

好处:

1. 易于散热;

2. 可降低电池包外壳防护等级(采用电芯和BMS单独加强防护等级);

3. 不采用模组,电芯单独装配,降低装配难度,提高了生产效率;

4. 便于电芯单体的更换。

发明专利(二)

关注领域:

电芯的装配以及冷却方式

目前市场主流电池包问题:

1. 电芯到模组,模组到电池包,装配复杂;

2. 电芯大面被挤压,热量在电芯间相互传递,会缩短电芯使用寿命,大面热量无法被导出;

3. 电芯仅能通过底部与电池壳体底部接触进行热量传递,而底部散热分布少,散热效率低;

4. 目前采用导热硅胶或液态灌封胶填充进电芯的侧面与电池壳体的侧壁,进行底部或侧壁热传导,底部粘贴硅胶片,散热面积有限,而侧壁灌封工艺则相当复杂,灌封量难控制,填充不均匀,硬化时间长,且难以返修;

具体方案:

(图四)

图四为系统爆炸图,采用塑料的电池壳体集成散热板,散热板与塑料壳体底部凸台形成电芯收容空间,电芯侧壁贴上导热硅胶垫片,导热硅胶片可压缩,导热系数为4W/(m·K),电芯与导热硅胶片一起可直接插入到散热板中间。

其中,电池壳体外壁与散热板连通(通过钎焊和密封圈密封),塑料壳体通过注塑成型,注塑时将散热板嵌入箱体的成型模具内,可以实现散热板与壳体一次成型。

(图五)

图五为散热板结构,其内部有贯穿的筋条相互隔开的通孔,形成沿着壳体宽度方向的散热通道,散热通道可以直接与外部冷却管路连通。

(图六)

除此之外,电池壳体侧壁有保护罩以及风机,风机可向散热板内部散热通道吹风,电池壳的上盖与下壳体通过发泡胶密封。

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