CN117313281B - 一种电池模组缓冲垫确认方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种电池模组缓冲垫确认方法，其包括以下步骤：确认电池模组所需的压缩应力范围值[P1，P2]；基于预设厚度下不同材料缓冲垫的压缩应力曲线图，找出在同一压缩应力范围值[P1，P2]下，不同材料缓冲垫各自的压缩形变量范围值[φ1，φ2]；根据电池模组设计要求，计算出电池模组的缓冲垫压缩量理论最大值φmax；其中，若缓冲垫压缩量理论最大值φmax在其中一款缓冲垫的压缩形变量范围值[φ1，φ2]内，则该缓冲垫符合设计要求。可以在根据在确认电池模组所需的压缩应力范围值情况下，找出不同材料缓冲垫各自的压缩形变量范围值，若缓冲垫压缩量理论最大值属于其中一款压缩形变量范围内，则该缓冲垫符合设计要求，改善传统缓冲垫选取依赖于经验的问题。

Description

一种电池模组缓冲垫确认方法
技术领域
本发明涉及电池领域，具体涉及一种电池模组缓冲垫确认方法。
背景技术
二次电池作为新能源技术中最常用的新型电池，具有能量密度和功率密度大、工作电压高、重量轻、体积小、循环寿命长、安全性好、绿色环保等优点，在动力和储能等电源等方面具有广阔的应用前景。为了适应不同电芯参数，模组结构的不确定性，需要设计缓冲垫，确保模组公差尺寸要求，以避免电芯在使用过程中存在的安全隐患，同时可以保证模组安装时的准确性。
相关技术中，对于电芯间缓冲垫的面积采用与电芯大面等比例方式，忽略了不同材料本体的压缩性能，从而导致在堆叠模组时，在同等预紧力下，电池模组长度不一，甚至出现电池模组侧板或者绑带安装不上的情况。
发明内容
本申请提供一种电池模组缓冲垫确认方法，可以在根据在确认电池模组所需的压缩应力范围值情况下，找出不同材料缓冲垫各自的压缩形变量范围值，若缓冲垫压缩量理论最大值属于其中一款压缩形变量范围内，则该缓冲垫符合设计要求，改善传统缓冲垫选取依赖于经验的问题。
本申请实施例提供一种电池模组缓冲垫确认方法，其包括以下步骤：
确认电池模组所需的压缩应力范围值[P1，P2]；
基于预设厚度下不同材料缓冲垫的压缩应力曲线图，找出在同一压缩应力范围值[P1，P2]下，不同材料缓冲垫各自的压缩形变量范围值[φ1，φ2]；
根据电池模组设计要求，计算出电池模组的缓冲垫压缩量理论最大值φmax；其中，若缓冲垫压缩量理论最大值φmax在其中一款缓冲垫的压缩形变量范围值[φ1，φ2]内，则该缓冲垫符合设计要求。
在一种实施方式中，所述根据电池模组设计要求，计算出电池模组的缓冲垫压缩量理论最大值φmax，包括：
确定缓冲垫的预设厚度T；
计算出缓冲垫压缩后的最小厚度Tmin；
计算出缓冲垫压缩量理论最大值φmax=（T-Tmin）/T。
在一种实施方式中，所述计算出缓冲垫压缩后的最小厚度Tmin，包括：
根据电池模组设计要求，计算出电池模组各个电芯间尺寸间隙的总和最小值TLmin；
计算出缓冲垫压缩后的最小厚度Tmin=TLmin/N，其中，N为电芯的数量。
在一种实施方式中，所述根据电池模组设计要求，计算出电池模组各个电芯间尺寸间隙的总和最小值TLmin，包括：
根据电池模组设计要求，确认各电芯的间隙设计值TA1和电芯与端板的间隙设计值TA2；
计算出电池模组的总公差TD；
基于各电芯的间隙设计值TA1、电芯与端板的间隙设计值TA2和电池模组的总公差TD，计算出电芯间尺寸总间隙最小值TLmin；其中，TLmin=（N-1）TA1+2TA2-TD。
在一种实施方式中，所述计算出电池模组的总公差TD，包括：
TD=∕2；Ta为端板上、下公差之差，Tb为绝缘纸的上、下公差之差，Tc为电芯与端板间缓冲垫的上、下公差之差，Td为电芯的上、下公差之差，Te为电芯与电芯间缓冲垫的上、下公差之差。
在一种实施方式中，所述计算出电池模组的总公差TD，包括：
TD=∕2；Ta为端板上、下公差之差，Tc为电芯与端板间缓冲垫的上、下公差之差，Td为电芯的上、下公差之差，Te为电芯与电芯间缓冲垫的上、下公差之差。
在一种实施方式中，所述确认电池模组所需的压缩应力范围值[P1，P2]，包括：
确认电池模组的预紧力范围值[F1，F2]；
确认缓冲垫的有效接触面积S；
计算出电池模组所需的压缩应力范围值[P1，P2]；其中，P1=F1/S，P2=F2/S。
在一种实施方式中，所述确认缓冲垫的有效接触面积S，包括：
缓冲垫的有效接触面积S小于或等于电芯大面面积A。
在一种实施方式中，所述根据电池模组设计要求，计算出电池模组的缓冲垫压缩量理论最大值φmax之后，包括：
根据电池模组的压缩应力设计要求，确认电池模组所需的最佳压缩应力值PX；
基于所述压缩应力曲线图获取多款符合设计要求的缓冲垫在压缩形变量为φmax时对应的压缩应力值为Pmax，Pmax与PX最接近的缓冲垫为最佳缓冲垫。
在一种实施方式中，所述根据电池模组设计要求，计算出电池模组的缓冲垫压缩量理论最大值φmax之后，包括：
根据电池模组的压缩应力设计要求，确认电池模组所需的最佳压缩应力值PX；
基于所述获取多款符合设计要求的缓冲垫在压缩应力值为Px对应的压缩形变量为φx，φx与φmax最接近的缓冲垫为最佳缓冲垫。
本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
通过确认电池模组所需的压缩应力范围值，并基于同一厚度下不同材料缓冲垫的压缩应力曲线图，找出在同一压缩应力范围值下，不同材料缓冲垫各自的压缩形变量范围值；根据电池模组设计要求，计算出电池模组的缓冲垫压缩量理论最大值，若缓冲垫压缩量理论最大值属于其中一款缓冲垫压缩形变量范围内，则该缓冲垫符合设计要求。在后续堆叠模组时，保证选取的缓冲垫具有足够的形变量，从而可以保证电池模组侧板或者绑带能够顺利安装。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为电池模组缓冲垫确认方法的流程示意图；
图2为电池模组的正视结构示意图；
图3为电池模组的局部立体结构示意图；
图4为不同材料缓冲垫同一厚度下的压缩应力曲线示意图。
图中：T1、电池模组整体；T2、端板；T3、绝缘纸；T4、电芯与端板间缓冲垫；T5、电芯；T6、电芯间缓冲垫。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请提供一种电池模组缓冲垫确认方法，可以在根据在确认电池模组所需的压缩应力范围值情况下，找出不同材料缓冲垫各自的压缩形变量范围值，若缓冲垫压缩量理论最大值属于其中一款压缩形变量范围内，则该缓冲垫符合设计要求，改善传统缓冲垫选取依赖于经验的问题。
如图1所示，本申请实施例提供一种电池模组缓冲垫确认方法，其包括以下步骤：
步骤S100：确认电池模组所需的压缩应力范围值[P1，P2]；
步骤S200：基于同一厚度下不同材料缓冲垫的压缩应力曲线图，找出在同一压缩应力范围值[P1，P2]下，不同材料缓冲垫各自的压缩形变量范围值[φ1，φ2]；
步骤S300：根据电池模组设计要求，计算出电池模组的缓冲垫压缩量理论最大值φmax；其中，若缓冲垫压缩量理论最大值φmax在其中一款缓冲垫的压缩形变量范围值[φ1，φ2]内，则该缓冲垫符合设计要求。也就是若缓冲垫压缩量理论最大值φmax满足φ1≤φmax≤φ2，表示该缓冲垫符合设计要求。
其中，通过确认电池模组所需的压缩应力范围值[P1，P2]，并基于同一厚度下不同材料缓冲垫的压缩应力曲线图，找出在同一压缩应力范围值下，不同材料缓冲垫各自的压缩形变量范围值[φ1，φ2]；根据电池模组设计要求，计算出电池模组的缓冲垫压缩量理论最大值φmax，若缓冲垫压缩量理论最大值φmax属于其中一款缓冲垫的压缩形变量范围内，则该缓冲垫符合设计要求。在后续堆叠模组时，一方面保证选取的缓冲垫具有足够的形变量，从而可以保证电池模组侧板或者绑带能够顺利安装，另一方面可以避免选取的缓冲垫太软，起不到有效的缓冲效果。
一些实施例中，于步骤S300中，可以包括以下步骤：
步骤S310：确定缓冲垫的自身厚度T；
步骤S320：计算出缓冲垫压缩后的最小厚度Tmin；
步骤S330：计算出缓冲垫压缩量理论最大值φmax=（T-Tmin）/T。
其中，于步骤S320中，可以包括以下步骤：
步骤S321：根据电池模组设计要求，计算出电池模组各个电芯间尺寸间隙的总和最小值TLmin；
步骤S322：计算出缓冲垫压缩后的最小厚度Tmin=TLmin/N，其中，N为电芯的数量。
其中，Tmin为缓冲垫在电池模组设计要求下压缩后的理论最小厚度。当然，Tmin也可以在该压缩应力值P下，测出缓冲垫在实际的状态下压缩后的最小厚度，来求缓冲垫压缩量理论最大值φmax。
进一步的，于步骤S321中，可以包括以下步骤：
步骤S321-1：根据电池模组设计要求，确认各电芯的间隙设计值TA1和电芯与端板的间隙设计值TA2；
步骤S321-2：计算出电池模组的总公差TD；
步骤S321-3：基于各电芯的间隙设计值TA1、电芯与端板的间隙设计值TA2和电池模组的总公差TD，计算出电芯间尺寸总间隙最小值TLmin；其中，TLmin=（N-1）TA1+2TA2-TD。
其中，各电芯的间隙设计值TA1和电芯与端板的间隙设计值TA2可以设计成相等，即TLmin=（N+1）TA1-TD或（N+1）TA2-TD。
其中，于步骤S321-2中，可以包括以下步骤：
TD=∕2；Ta为端板上、下公差之差，Tb为绝缘纸的上、下公差之差，Tc为电芯与端板间缓冲垫的上、下公差之差，Td为电芯的上、下公差之差，Te为电芯与电芯间缓冲垫的上、下公差之差。其中，在此实施例中，求出该电池模组两端具备绝缘纸的情景下的TD。
或者于步骤S321-2中，也可以包括以下步骤：
TD=∕2；Ta为端板上、下公差之差，Tc为电芯与端板间缓冲垫的上、下公差之差，Td为电芯的上、下公差之差，Te为电芯与电芯间缓冲垫的上、下公差之差。其中，在此实施例中，因绝缘纸本身过薄，对最终求得TD误差不会过大，因此可以省去绝缘纸的上、下公差之差的参数步骤，求出该电池模组两端不具备绝缘纸的情景下的TD。
其中，于步骤S100中，可以包括以下步骤：
步骤S110：确认电池模组的预紧力范围值[F1，F2]；
步骤S120：确认缓冲垫的有效接触面积S；
步骤S130：计算出电池模组所需的压缩应力范围值[P1，P2]；其中，P1=F1/S，P2=F2/S。
其中，于步骤S120中，可以包括以下步骤：
步骤S121：缓冲垫的有效接触面积S小于或等于电芯大面面积A。
其中，于步骤S300之后，可以包括以下步骤：
步骤S400：根据电池模组的压缩应力设计要求，确认电池模组所需的最佳压缩应力值PX；
步骤S500：基于所述压缩应力曲线图获取多款符合设计要求的缓冲垫在压缩形变量为φmax时对应的压缩应力值为Pmax，Pmax与PX最接近的缓冲垫为最佳缓冲垫。或者，基于所述获取多款符合设计要求的缓冲垫在压缩应力值为Px对应的压缩形变量为φx，φx与φmax最接近的缓冲垫为最佳缓冲垫。
示例性的，可以先确认电池模组的尺寸参数，电芯大面面积A可以选取15640mm²，即缓冲垫有效接触面积小于或等于15640mm²，缓冲垫的有效接触面积S可以选取为15000mm²，为了使电芯性能更好的发挥，一般电芯预紧力会在3000N-5000N内进行选取，电芯循环测试会选择在最佳预紧力F=3000N的状态下进行，也就是确定压缩应力范围值会在[200Kpa-333Kpa]内，并确定确认电池模组所需的最佳压缩应力值PX=200Kpa。
具体的，以电池模组的设计选取如下表格为例：
其中，如图2和图3所示，T2为端板，T3为绝缘纸，T4为电芯与端板间缓冲垫，T5为电芯，T6为电芯间缓冲垫，T1为模组总长。
根据统计法计算出压缩后缓冲垫总公差TD，其中，计算公式为：TD=√（2*0.6^2+2*0.1^2+2*0.2^2+6*0.6^2+5*0.2^2）∕2=0.89mm。根据电芯性能与模组设计要求，各电芯的间隙设计值TA1和电芯与端板的间隙设计值TA2均可以为1mm，TLmin=（N-1）TA1+2TA2-TD=6.11mm，所以Tmin=TLmin/7=0.872mm。
其中，当零件都呈现正公差时，T1总长一定的情况下，电芯间隙最小，以电芯与端板间的缓冲垫T4为例，其预设厚度为T，确定公式φmax=（T-Tmin）/T=27.3%，确定电芯循环测试压缩应力范围值会在[200Kpa-333Kpa]内，基于图4为不同材料缓冲垫同一厚度下的压缩应力曲线示意图，可以得知材料 C的压缩量范围为【23.6%,32.7%】；材料D的压缩量范围为【25.7%，36.8%】；材料E的压缩量范围为大于43.4%；材料B的压缩量范围为【10.5%，17.1%】，在此阶段可首先排出材料B和E，再根据最佳压缩应力值PX=200Kpa，材料C在压缩量为27.3%的应力为258Kpa，材料D在压缩量为27.3%的应力为225Kpa，其225Kpa更接近最佳压缩应力值PX=200Kpa，故选材料D。当然也可以根据最佳压缩应力值PX=200Kpa，获得材料C在压缩应力值为200Kpa的压缩量为23.6%，材料D在压缩应力值为200Kpa的压缩量为25.7%，由于25.7%更接近27.3%，故选材料D。
一些实施例中，本申请实施例可以提供一种电子设备，包括：处理器、存储器和总线；所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当所述电子设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过总线通信，所述机器可读指令被所述处理器执行时执行如以上一些实施例中所述的电池模组缓冲垫确认方法的步骤。
一些实施例中，本申请实施例还可以提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行如一些实施例中所述的电池模组缓冲垫确认方法的步骤。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种电池模组缓冲垫确认方法，其特征在于，其包括以下步骤：
确认电池模组所需的压缩应力范围值[P1，P2]；
基于预设厚度下不同材料缓冲垫的压缩应力曲线图，找出在同一压缩应力范围值[P1，P2]下，不同材料缓冲垫各自的压缩形变量范围值[φ1，φ2]；
根据电池模组设计要求，计算出电池模组的缓冲垫压缩量理论最大值φmax；其中，若缓冲垫压缩量理论最大值φmax在其中一款缓冲垫的压缩形变量范围值[φ1，φ2]内，则该缓冲垫符合设计要求；
所述根据电池模组设计要求，计算出电池模组的缓冲垫压缩量理论最大值φmax，包括：
确定缓冲垫的预设厚度T；
计算出缓冲垫压缩后的最小厚度Tmin；
计算出缓冲垫压缩量理论最大值φmax=（T-Tmin）/T。
2.如权利要求1所述的电池模组缓冲垫确认方法，其特征在于，
所述计算出缓冲垫压缩后的最小厚度Tmin，包括：
根据电池模组设计要求，计算出电池模组各个电芯间尺寸间隙的总和最小值TLmin；
计算出缓冲垫压缩后的最小厚度Tmin=TLmin/N，其中，N为电芯的数量。
3.如权利要求2所述的电池模组缓冲垫确认方法，其特征在于，
所述根据电池模组设计要求，计算出电池模组各个电芯间尺寸间隙的总和最小值TLmin，包括：
根据电池模组设计要求，确认各电芯的间隙设计值TA1和电芯与端板的间隙设计值TA2；
计算出电池模组的总公差TD；
基于各电芯的间隙设计值TA1、电芯与端板的间隙设计值TA2和电池模组的总公差TD，计算出电芯间尺寸总间隙最小值TLmin；其中，TLmin=（N-1）TA1+2TA2-TD。
4.如权利要求3所述的电池模组缓冲垫确认方法，其特征在于，
所述计算出电池模组的总公差TD，包括：
TD=∕2；Ta为端板上、下公差之差，Tb为绝缘纸的上、下公差之差，Tc为电芯与端板间缓冲垫的上、下公差之差，Td为电芯的上、下公差之差，Te为电芯与电芯间缓冲垫的上、下公差之差。
5.如权利要求3所述的电池模组缓冲垫确认方法，其特征在于，
所述计算出电池模组的总公差TD，包括：
TD=∕2；Ta为端板上、下公差之差，Tc为电芯与端板间缓冲垫的上、下公差之差，Td为电芯的上、下公差之差，Te为电芯与电芯间缓冲垫的上、下公差之差。
6.如权利要求1所述的电池模组缓冲垫确认方法，其特征在于，
所述确认电池模组所需的压缩应力范围值[P1，P2]，包括：
确认电池模组的预紧力范围值[F1，F2]；
确认缓冲垫的有效接触面积S；
计算出电池模组所需的压缩应力范围值[P1，P2]；其中，P1=F1/S，P2=F2/S。
7.如权利要求6所述的电池模组缓冲垫确认方法，其特征在于，
所述确认缓冲垫的有效接触面积S，包括：
缓冲垫的有效接触面积S小于或等于电芯大面面积A。
8.如权利要求1所述的电池模组缓冲垫确认方法，其特征在于，
所述根据电池模组设计要求，计算出电池模组的缓冲垫压缩量理论最大值φmax之后，包括：
根据电池模组的压缩应力设计要求，确认电池模组所需的最佳压缩应力值PX；
基于所述压缩应力曲线图获取多款符合设计要求的缓冲垫在压缩形变量为φmax时对应的压缩应力值为Pmax，Pmax与PX最接近的缓冲垫为最佳缓冲垫。
9.如权利要求1所述的电池模组缓冲垫确认方法，其特征在于，所述根据电池模组设计要求，计算出电池模组的缓冲垫压缩量理论最大值φmax之后，包括：
根据电池模组的压缩应力设计要求，确认电池模组所需的最佳压缩应力值PX；
获取多款符合设计要求的缓冲垫在压缩应力值为Px对应的压缩形变量为φx，φx与φmax最接近的缓冲垫为最佳缓冲垫。
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