引

言

作者：祁鹏飞，微信：qipengfei-yp

从2016年商用车标准包到2019年北汽EU5电池包，再到《宁德时代CTP-LFP电池“出海”德国》一文中透露的CTP方案将应用至荷兰电动巴士制造商VDL Bus＆Coach的电动巴士和德国亚琛卡车制造商Trailer Dynamics的第一款电动半挂车Newton e Trailer。CTP方案发展至今约5年。本文以商用车标准包和北汽EU5电池包为基础，并结合大众MEB平台下箱体结构特点，分CTP电池包结构设计和CTP电池包设计关注点两部分对CTP电池包进行探讨。

01

CTP电池包结构设计

1、模组结构

传统方形电池模组外框由端板和侧板围合并焊接而成，电芯侧面和侧板涂胶粘接。CTP方形电池模组将侧板替换成绑带，相邻电芯大面之间粘接。这种结构类似于早期某些软包模组，例如A123的模组。下面分零部件进行说明。

A123软包模组

1）绑带

绑带常用材质有不锈钢、高强钢和塑料。对于CTP方案，由于模组上方膨胀主要由绑带限制，采用金属绑带；模组下方膨胀主要由电芯底部和液冷板胶黏限制，不依赖绑带，可以采用塑料绑带。下图为某PET绑带基本参数，由拉伸应变-载荷曲线可知，这种绑带不能有效限制电芯膨胀，仅可作为模组装配时临时成组用途。

PET绑带性能参数

打绑带的方式有两种：

第一种是模组堆叠后在模组线上打绑带，例如塑料绑带以及上述A123电池模组的绑带。

第二种是绑带来料为环形，模组堆叠挤压后将绑带套在端板上。金属绑带的接头可以是激光焊接、金属锁扣等。塑料绑带的接头是热熔连接。考虑尺寸需求、绝缘防护等问题，接头一般设置在端板位置。

金属锁扣接头-1

金属锁扣接头-2

2）端板

端板常用材质有塑料、铝合金和镁合金。由于三元电芯膨胀力较大，一般选择金属端板。在膨胀、振动、冲击等工况时，相对于传统方形电池模组CTP模组端板受力较小，更易实现轻量化。

端板边缘和绑带配合处为圆角过渡

模组通过长螺栓与端板下方螺母固定

模组通过端板上伸出的固定耳与下箱体固定

3）电芯间隔框

相邻电芯之间设置回型框用于吸收膨胀和抑制热扩散，以及对于热扩散风险高的情况电芯之间设置隔热垫都是常用的方案。

相邻电芯之间隔框尺寸示意图

4）CCS组件

CCS组件最初应用塑料支架+母排+线束方案，再到由吸塑支撑件、热压膜代替塑料支架，由FPC代替线束，甚至采用无线束载体方案，下次机会再作专门讨论。

热压膜方案CCS组件

5）其他

对于采用宽度148mm电芯的双排模组，如果电芯宽度变为300mm（特斯拉磷酸铁锂电芯宽度300mm），电芯厚度减半，模组可以变为单排。双排电芯的模组装配时，需先将两个电芯侧面粘接再进行码垛，从工艺角度考虑，改为单排模组有较大优势；从模组整体刚度、热扩散抑制考虑,单排模组也有优势；从体积和重量成组效率，宽度翻倍厚度减半可能由于电芯壳体所占比例增多造成成组效率降低。这种改变在其他方面的影响大家有何见解？

02

箱体结构

2、箱体结构

EU5电池包下箱体和大众MEB平台下箱体方案类似，属于框架式下箱体，液冷板作为下箱体的底板与边框密封，液冷板下方还设置钢制底护板防护底部碰撞刮擦。不同的是MEB采用590模组，框架设置更多更密的横梁和纵梁，并且590模组刚度好，所以MEB整包刚度更好。

1）框架式结构

框架式下箱体横梁受力大，横梁和边框连接处焊缝容易开裂，CTP模组尺寸大、刚度差更增加了焊缝失效风险。

横梁与纵梁加强连接方案-1

横梁与纵梁加强连接方案-2

我们还可以借鉴Model3和Bolt梁和边框连接方式，两者都是通过设置转接块，转接块与边框和梁通过螺栓连接。虽然Model3和Bolt的出发点是将梁做成独立于下箱体的可拆卸梁，而不都是为了加强梁与箱体的连接强度，但这种借助转接块并通过螺栓连接或铆接的方式，避免焊接对材料的软化，确实更灵活也更强壮。

Model3电池包&Bolt电池包

2）液冷板和底护板

框架式下箱体

液冷板、底护板和边框的连接与密封结构-1

液冷板、底护板和边框的连接与密封结构-2

小结：文章比较长，我拆成了两篇文章。

1）《宁德时代CTP-LFP电池“出海”德国》

2）《全球首款CTP电池包量产下线 率先搭载于北汽新能源EU5》