本合集旨在深入剖析PACK设计相关技术，从基础理论到典型案例，提供干货满满、实用的独家电池包设计秘籍。无论你是行业新手，还是资深从业者，这个合集都继续您提供满满的干货，感谢关注~

动力电池包的模组，不仅是一个结构单元，更是一个高能量密度的电气系统核心。目前模组设计正在从传统有线连接向无线化、从模组化向无模组化逐步“进化”。

模组电连接的主要功能：能量传输：确保电芯间电流的高效、稳定传导，满足整车动力需求数据采集：实现电压、温度等关键参数的精准测量，为BMS提供准确信息机械固定：提供可靠的机械支撑，抵抗外部冲击和振动安全防护：防止电化学腐蚀、热失控蔓延等安全隐患

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主要电连接方式和技术特点

（1）焊接连接技术

a）激光焊接

技术原理：利用高能激光束熔化金属，实现电芯极耳与汇流排的结合

优点：连接强度高，导电性能优异，体积利用率高，工艺成熟稳定

缺点：设备投资大，工艺复杂，需解决异种金属（如铜铝）焊接问题，虚焊检测困难

适用场景：方形/软包电芯模组、高能量密度电池包、CTP/CTC集成化设计

常见焊接不良：漏焊、虚焊、炸点、焊偏、焊点不全等

b）超声焊接

技术原理：利用高频振动使金属表面产生摩擦热，形成金属间的固态连接

优点：无需填充材料，无焊缝，环保，适合异种金属连接

缺点：工艺控制难度大，对材料厚度敏感，连接强度受焊接参数影响大

适用场景：软包电芯连接、薄型电芯模组、对焊接热敏感的电池系统

软包电芯的超声焊接

（2）螺栓连接技术

技术原理：通过螺栓、螺母等标准紧固件实现电芯间或模组间的电气连接

优点：工艺成熟，可靠性高，维护方便，成本低

缺点：占用空间大，重量高，接触电阻受螺栓预紧力影响大（预紧力不足时，接触电阻升高30%-50%），长期振动易松动

适用场景：一般用于模组对外连接处，便于模组拆卸维修

电连接螺栓的拧紧和定扭属于关键工序，核心目标是确保螺栓获得稳定的夹紧力。

拧紧的过程主要可以分为3个阶段：寻帽、快速旋进、最终拧紧。然而，在最终拧紧阶段，有90%的扭矩都被摩擦力消耗了，只有10%的扭矩能量转化为夹紧力。（扭矩控制的50-40-10规则）

常见的拧紧方法有：

扭矩控制法：通过设定目标扭矩值控制拧紧，操作简单但精度较低（轴力偏差±25%），适用于一般紧固场景。

扭矩-转角法：先施加小扭矩预紧，再转至设定角度，精度提升至±15%，适用于发动机主轴承等高精度需求场景。

屈服点控制法：动态监测扭矩-转角曲线斜率，在螺栓进入塑性变形前停止，精度可达±8%，需专用设备支持。

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模组电连接设计

电连接设计的主要内容：采样部分（温度和电压）、主回路过流部分（电芯间连接、模组对外连接）

（1）温度采样（排布位置、连接可靠）

温度传感器很难直接接触电芯本体，布置温度传感器时，要尽量布置在能直接接触电芯并且导热良好的位置（如汇流排）。

温度传感器的布置：需要根据热仿真结果确定温度场分布，从而确定温度传感器的布置。

温度传感器的安装：需要完全贴合安装部位，减少由于热阻较大引起的采样不准，因此，在安装方式时，需要一些考究。

（2）电压采样

采样点布置原则：所有采样点必须位于相同极性位置，避免因电位差导致采样误差，影响SOC估算、充放电保护阈值，甚至引发安全风险。

一并n串模组需n+1个采样点（如从总负B1-起，后续点为B2+、B3+…Bn+）；多串多并模组（如5并12串）需统一布置在相同并联位置（如均选第2并电芯）。

连接方式：首选焊接，因为电压采样直连电芯正负极，连接阻抗过大会显著降低采样精度。

阻抗过大引起电压测量精度较小，可能导致SOC估算、充放电阈值计算误差增大，导致安全事故

（3）电芯间连接

针对不同封装形式的电芯，电芯间电连接的方式也有所不同：

（1）方形电芯：多使用铝排或者铜排过流，激光焊接或者锁螺栓固定的连接方式：

（2）圆柱电芯：多使用镍片+铜排/铝丝+铝排过流，电阻或者超声焊接的连接方式：

（3）软包电芯：多使用铜排或者铜铝复合排过流，锁螺栓或者焊接的连接方式

汇流片通常采用铜、铝或镍，这些材质的过电流能力可以通过国标得出。除了材料自身的过电流能力，还需要考虑汇流片形状和周围环境。

建议：满足电流密度和电压分布的范围后，尽量采用薄而宽的界面，这样既能降低焊接设备的要求，也可以增加散热面积，还可以适当降低对汇流片的平面度要求。

汇流排电压和电流密度分布图

环境的影响：

如果汇流片的温升大于电池在过同样电流下的温升，那么汇流片的截面积需要增加；反之，出于成本和轻量化等多方面因素的考虑，则可以减小汇流片的截面积。

汇流排需要设计一定的弧度，以应对电芯在未来长期循环下的鼓胀。

（4）模组对外电连接端口

主要类型：锁螺栓/螺母、快插连接器

使用锁螺栓/螺母时，应避免电连接部位受载，该部位的作用可能会传导到电芯极柱，导致极柱焊接失效，从而导致电连接失效。

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电气安全设计

（1）绝缘设计

绝缘设计在动力电池系统中主要通过以下三个层级实现：

电芯层级：电芯外壳和内部绝缘材料的设计，确保电芯内部的带电体与外部隔离。

模块层级：汇流排绝缘层、电芯间绝缘衬垫和防指触设计，防止模块内部高压带电体与外部接触。

系统层级：电池包的整体绝缘设计，包括绝缘衬垫、绝缘涂层等，确保整个系统的高压安全。

材料选择：绝缘材料需能承受电池系统的温度等级（-40℃至150℃）和最大工作电压（通常为400V-800V DC）。对于汇流排的绝缘层，一般有如下图几种材料可供选择。

（2）电位均衡设计

电位均衡设计是防触电安全的“最后一道防线”，通过消除电位差保障人身与系统安全。

原理：将可导电部件与车身或安装架等电位连接（如通过黑色地线或粗螺栓）；

国标GB/T 18384-2020：任意两点间电阻≤0.1Ω；一般车企标准更严格（如蔚来），例如≤0.01Ω，提升冗余安全。

设计要求：

连接可靠性：接触面强制去绝缘涂层，确保金属直连；连接线长度≤1m，避免路径过长导致失效；

监测系统：BMS实时检测电池系统与车身电位差，单点失效时仍维持通路，响应时间<100ms。

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       原文标题 : PACK产品开发与设计(18)：模组电连接设计（连接方式、设计要求、安全）