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CCS集成母排4種集成工藝簡(jiǎn)介

發(fā)布時(shí)間：2024-01-24 來(lái)源：元祿光電

CCS集成母排主要由信號(hào)采集組件、塑膠結(jié)構(gòu)件、銅鋁排等組成，通過(guò)熱壓合或鉚接等工藝連接成一個(gè)整體，應(yīng)用于新能源汽車、儲(chǔ)能電池模組內(nèi)，實(shí)現(xiàn)電芯高壓串并聯(lián)以及電池的溫度采樣、電芯電壓采樣功能，并通過(guò)信息采樣組件與連接器將溫度和電壓等信息傳輸至BMS系統(tǒng)，屬于BMS系統(tǒng)的一部分。


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圖 輕卡標(biāo)準(zhǔn)箱，攝自CIBF2023中創(chuàng)新航展臺(tái)

作為電池pack/模組內(nèi)部重要的電連接組件，不同的電芯成組方式，電池包標(biāo)定參數(shù)，使用環(huán)境，以及對(duì)電池包內(nèi)部空間、重量等的要求，都會(huì)對(duì)CCS集成母排的采樣組件、生產(chǎn)工藝、材質(zhì)選擇等有不同的要求。因此，為了滿足應(yīng)用端多樣性的需求，CCS產(chǎn)品也在不斷升級(jí)信號(hào)采集組件、優(yōu)化集成工藝等，發(fā)展出了多種技術(shù)路線，包括線束、PCB、FPC、FFC、FDC等多種采樣方案，以及注塑支架、拼接、PET熱壓膜、吸塑隔離板等多種集成方案。

此前，我們簡(jiǎn)單介紹過(guò) CCS集成母排技術(shù)路線 以及 采集組件 。今天，我們來(lái)看一下CCS的集成方案。


一、注塑支架+鉚接工藝



在行業(yè)發(fā)展初期，CCS產(chǎn)品主要采用注塑支架的集成方案，通過(guò)熱鉚或者卡扣固定支架、信號(hào)采集組件及銅鋁排等。

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圖 采用注塑支架+熱鉚工藝的線束CCS，攝自CIBF2023硅翔展臺(tái)

注塑支架通常采用阻燃PC+ABS或PA66注塑而成，塑件需要通過(guò)內(nèi)應(yīng)力、雙85、高低溫沖擊等測(cè)試，具有機(jī)械強(qiáng)度牢固，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度好、工藝成熟穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。

不過(guò)，由于注塑支架厚度較厚，且重量相對(duì)較重，會(huì)在一定程度上影響動(dòng)力電池內(nèi)部空間利用率及續(xù)航里程的提升。此外，注塑支架尺寸受注塑機(jī)噸位限制，大尺寸CCS注塑支架，成型難度大，模具開(kāi)發(fā)難度大、設(shè)備成本高等。因此，業(yè)內(nèi)開(kāi)發(fā)出了拼接隔離板方案，運(yùn)用數(shù)塊拼接支撐板替代一體注塑支架，以減少注塑工藝的難度和設(shè)備投資。


二、吸塑隔離板+熱鉚工藝



CCS吸塑隔離板使用阻燃PC薄膜吸塑、裁切成型，通過(guò)熱鉚工藝與信號(hào)采集組件、鋁巴連接整合成一個(gè)整體。

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圖  采用吸塑集成的FFC-CCS，圖源中航光電

采用更為輕薄的吸塑隔離板替代注塑支架，可以有效降低重量，提高電池包空間利用率，且吸塑成型模具費(fèi)用低，專用設(shè)備投入少，生產(chǎn)效率高，靈活性高，具有一定的成本優(yōu)勢(shì)。

但是，吸塑產(chǎn)品比較薄，承重能力相對(duì)較差，同時(shí)也可能存在漲縮、尺寸偏差大等問(wèn)題。


三、熱壓絕緣膜集成



CCS集成母排熱壓工藝是使用 PET絕緣膜替代傳統(tǒng)隔離板，經(jīng)加熱粘合將鋁巴及信號(hào)采集組件等組件壓合成一塊薄片，可以有效減小產(chǎn)品體積、重量以及減少配件數(shù)量，使CCS集成母排結(jié)構(gòu)更加輕薄、規(guī)整，集成度高，密封絕緣可靠，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化裝配，有助于提升電池模組的空間利用率和生產(chǎn)效率，符合行業(yè)輕量化、集成化以及大模組的發(fā)展趨勢(shì)，近年來(lái)得到較快發(fā)展。

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圖 CCS集成母排熱壓工藝流程，截取自西典新能招股書(shū)

與注塑、拼接方案結(jié)構(gòu)相比，熱壓CCS更加輕薄，與吸塑方案相比，熱壓CCS產(chǎn)品完全集成化，穩(wěn)固性更高。不過(guò)，熱壓工藝也存在設(shè)備投入大，熱壓時(shí)間長(zhǎng)，生產(chǎn)效率較低，總體成本較高等問(wèn)題。

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圖 熱壓CCS，攝自CIBF2023 湖北永創(chuàng)鑫展臺(tái)


四、平板結(jié)構(gòu)+鉚接



除了上述目前應(yīng)用較多的集成方案外，行業(yè)內(nèi)也推出了一些新的技術(shù)來(lái)進(jìn)一步降低成本。例如，瑞浦蘭鈞在2022年9月申請(qǐng)的相關(guān)專利中提到的平板結(jié)構(gòu)：CCS集成母排采用平面板體結(jié)構(gòu)的絕緣支撐板，利用鉚釘連接方式，連接固定絕緣支撐板、信號(hào)采集組件、鋁巴。相比注塑/吸塑/熱壓的集成方案，可以進(jìn)一步降低集成母排的生產(chǎn)成本。

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當(dāng)然這種結(jié)構(gòu)并不一定適合新能源汽車動(dòng)力電池需要經(jīng)受頻繁的顛簸和振動(dòng)的使用環(huán)境，而是更適用于室內(nèi)儲(chǔ)能這類不需移動(dòng)的使用場(chǎng)景。

具體工藝細(xì)節(jié)可以查閱專利文本，而采用平板結(jié)構(gòu)/鉚接工藝的產(chǎn)品也有在此前的展會(huì)中展出過(guò)。

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圖 拍攝于CIBF2023瑞浦蘭鈞展臺(tái)

總體來(lái)說(shuō)，CCS集成母排的不同集成工藝各有優(yōu)勢(shì)，終端可以根據(jù)不同應(yīng)用需求選擇適配的方案。



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