CCS集成母排是将电池模组中的导电排、控制电路(电压、温度采集)等部件整合成一个模块,以实现电芯高压串并联、温度采集、电压采集、过流熔断等功能,具有集成度高、可靠性好、结构紧凑、体积小等特点,可以节省空间,便于自动化装配,适用于规模化批量生产,在新能源汽车和储能设备等领域广泛应用。
图 奥迪Q6 e-tron 高压电池中的CCS集成母排
近年来,新能源电动汽车行业蓬勃发展,电动车动力核心——动力电池技术也不断进步,不断朝着高安全性、高集成度、轻量化、低成本等方向发展。而作为新能源电池包的关键部件之一,CCS集成母排的材料和集成工艺等也在朝着相同的方向发展着。
目前,CCS集成母排除了传统的线束方案外,集成化、轻量化等FPC/PCB方案正在快速渗透,此外,更具成本优势的FFC、FDC、FCC方案也在不断推进中,同时集成工艺也有注塑支架、吸塑热铆、PET膜热压、模切PC等。总的来说,目前CCS集成母排形式多样,各有优势,应用终端可根据不同应用场景选择最佳方案。
产品类别 | 常用集成工艺 | 特点 |
线束采样电芯连接组件 | 注塑支架、吸塑热铆工艺 | 信号传输稳定,高可靠性,成本低 |
PCB采样电芯连接组件 | 热压工艺、吸塑热铆工艺 | 信号传输稳定,高可靠性,结构轻薄规整,自动化程度高 |
FPC采样电芯连接组件 | 热压工艺、吸塑热铆工艺 | 信号传输稳定,高可靠性,结构轻薄规整,自动化程度高 |
FFC采样电芯连接组件 | 热压工艺、吸塑热铆工艺 | 一体化集成度高,信号采集能力强,高可靠性,是FPC的低成本替代方案 |
FDC采样电芯连接组件 | 热压工艺、吸塑热铆工艺 | 相比FPC工序少,工艺成本低,适合大批量生产 |
FCC采样电芯连接组件 | 热压工艺 | FFC工艺的优化方案,焊接分支的改良 |
下面,我们来看看几种常见的CCS集成母排:
图 线束+吸塑板的CCS,摄自CIBF2024 硅翔展台
常用结构:线束+采集端子+NTC+导电铝排+注塑/吸塑支架
特点:
➢ 一体化结构,工艺成熟
➢ 信号传输稳定、可靠,电压、温度采集均采用独立的线束连接
➢ 具有成本优势
➢ 自动化程度较低
特点:
➢ 一体化集成结构,产品轻量化
➢ 信号传输稳定、可靠,电压、温度采集采用一体设计的PCB实现
➢ 自动化程度高
图 采用FPC-CCS的电池包,摄自CIBF 宁德时代展台
常用结构:FPC+镍片+导电铝排+吸塑板或PET膜热压
特点:
➢ 超轻量化结构,整体强度和绝缘性能优异
➢ 信号传输稳定、可靠,电压、温度采集采用一体设计的FPC实现
➢ 自动化程度高
➢ 相对成本较高
图 采用FFC-CCS的电池模组,摄自上海车展 瑞浦兰钧展台
常用结构:FFC+镍片+导电铝排+吸塑热铆或PET膜热压
特点:
➢ 轻量化结构,适用于长款模组采集设计和降本
➢ 优异的信号采集能力,信号输出稳定、可靠
➢ 自动化程度高
图 FDC-CCS,图片来自 ENNOVI
上图中ENNOVI发布方形CCS,采用模切FDC替代FPC,还实现了直接从线路板延伸出铜片以采集电压信号,而无需使用额外的镍片。
图 FCC采集线结构示意图,图片来自精实电子
柔性扁平电缆连接柔性模切电路(Flexible flat cableconnect flexible die-cut circuit,FCC)是采用FFC接枝FPC/FDC的一种新型信号采集组件,属于FFC工艺的优化方案。
FCC信号采集组件主体为FFC,在FFC上开窗锡焊接枝FPC或FDC,通过 FPC或FDC 与铝巴进行超声波焊接,替代锡焊镍片与铝巴的激光焊接实现电压采样需求,实现无镍片电压采样,降低成本。目前,FCC方案还在打样测试验证中。