科普丨如何设计锂电池PACK？

什么是锂电池PACK？

1.电芯（Cell）：最小的化学储电单元，只分正负极。

2.模组（Module）：把电芯串并联后加支架、采集线，可维修。

3.PACK：模组再叠加BMS、母排、接口、外壳，形成“即插即用”的能量块。

电芯=面粉，模组=面团，PACK=可直接上桌的切片面包。

PACK尺寸进化史

2012：VDA模组，长度355mm，成组效率55%；

2016：MEB590，长度590mm，效率65%；

2020：CTP3.0，无模组，效率70%；

2024：CTC/CTB，电池即底盘，CTB体积利用率约73%，接近75%，但维修需整体吊出，保险费用上涨8%。

PACK产线

1.分选：电芯静态搁置24h后测OCV（开路电压），压差≤2mV方可同档配组；

2.串并：激光焊接把铝极柱与镍片熔成一体，焊缝拉拔力≥200 N，低于此值易形成“微裂纹”，1000次循环后裂纹扩展→内阻翻倍；

3.采样：阻值尽量<15mΩ，超长线路加粗至0.5mm²，温感NTC10kΩ±1%，线序错一颗，BMS即报“采样掉线”；

4.老化：45℃、0.5C充放2循环，挑出早期失效单元，行业俗称“burn-in”，良率目标≥99.5%。

PACK设计公开案例

①宁德时代“麒麟电池”PACK：体积利用率72%，底部液冷板与箱体一体，极柱倒置，10-80%SOC约10min，2023-03上市。

②比亚迪刀片电池PACK：电芯即模组，无横梁，120Ah磷酸铁锂直接排布成包，整包针刺后表面温度<60℃。

③特斯拉4680CTCPACK：圆柱电芯4680与车身地板共用，结构胶+泡沫填充，长续航版约82kWh，电芯为4680。

BMS：

功能链：采集→均衡→保护→通信。

均衡电流：被动式50-100mA，主动均衡0.5-1A，可并联至2A；铁锂差异小，50mA够用；三元高镍压差>10mV就要上主动均衡，否则循环掉8%。

通信：乘用车用CAN-FD2Mbit/s；储能柜多用RS-485+Modbus，距离>100m要加120Ω终端电阻，否则波形反射报“CRC错误”。

热管理设计：

导热路径：电芯→极柱→铝排→液冷板，每层热阻<0.2K/W；

液冷流速：0.3-0.4m/s即可把电池温差控制在5℃以内，再快只会增加泵耗；

保温：北方储能柜冬季-20℃启动，PACK底部加1cm气凝胶，加热功耗降30%。

安全系统

1.机械：侧碰≥10g时，保险丝+SBR（可断开母排）2ms切断高压；

2.电气：主正主负双继电器，粘连检测用“电感脉冲法”，避免假粘连；

3.热失控：单芯触发热失控，高温气体经铝排背面“排气槽”定向释放，不波及邻芯。