如今,電動(dòng)汽車行業(yè)已成為創(chuàng)新的沃土,伴隨800V電壓平臺(tái)浮出水面,功率傳輸方面呈現(xiàn)出一些新的趨勢:多合一集成化系統(tǒng)的電池底盤一體化(CTC,Cell to Chassis)大幅簡化了電池結(jié)構(gòu),在性能最大化的同時(shí)優(yōu)化了車輛空間;逆變器的小型化、高功率化及高壓化也使具有低電感、高可靠及布局靈活等特點(diǎn)的層迭母排(Laminated Busbar),特別是采用柔性電路板(FPC,F(xiàn)lexible Printed Circuit)的集成母排(CCS,Cells Contact System)備受關(guān)注。
CTC成為競爭致勝的關(guān)鍵技術(shù)
CTC進(jìn)一步深化了電池系統(tǒng)與電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)、底盤的集成,在提高結(jié)構(gòu)效率,優(yōu)化動(dòng)力分配及大幅度降低能耗的同時(shí),也減少了零部件數(shù)量,節(jié)省了空間,降低了車重,增加了電池續(xù)航里程,被認(rèn)為是下一階段決定電動(dòng)汽車競爭勝負(fù)的關(guān)鍵技術(shù)。
早在2020年,特斯拉就發(fā)布了整包封裝CTC方案,沃爾沃、比亞迪、寧德時(shí)代等都在加速布局。寧德時(shí)代正在加快CTC研發(fā)攻關(guān),計(jì)劃于2025年前后推出高度集成化CTC技術(shù)。
2022年4月,零跑發(fā)布智能動(dòng)力電池底盤一體化技術(shù),9月底正式上市的零跑C01成為國內(nèi)第一款搭載CTC技術(shù)的車型。CTC的好處顯而易見,減少模組并增加14.5%電池容量空間。電池系統(tǒng)取消模塊層級節(jié)省了結(jié)構(gòu)件,使車身輕量化系數(shù)比傳統(tǒng)方案提升20%,車身扭轉(zhuǎn)剛度提升25%,操控性、響應(yīng)度和行駛性能更好,且通過軟件控制提升了電池的主動(dòng)安全性。
集成了電芯、底盤、大小三電系統(tǒng)等的CTC同時(shí)能夠整合自動(dòng)駕駛相關(guān)模塊,所涉及的產(chǎn)業(yè)鏈極其復(fù)雜,將會(huì)為汽車工業(yè)帶來的一場生產(chǎn)制造革命。
層疊母排為電驅(qū)系統(tǒng)集成化而生
電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)正在向集成化發(fā)展,在新裝機(jī)的乘用車中,3合1及以上電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)已超過了50%,集成度越來越高。6合1、7合1等高集成度設(shè)計(jì)不斷涌現(xiàn),例如華為7合1的DriveONE電驅(qū)系統(tǒng)。
在電驅(qū)系統(tǒng)中,高壓連接貫穿于動(dòng)力電池、電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和其他電子部件。層迭母排是優(yōu)于電纜和傳統(tǒng)母排的高壓連接的理想選擇,其在電氣性能和機(jī)械性能方面均具有很強(qiáng)的優(yōu)勢,被視為配電系統(tǒng)的高速路。
層迭母排的電氣性能優(yōu)勢主要體現(xiàn)在載流量、爬電距離和雜散電感量等幾個(gè)方面:
由于母線正負(fù)銅排電流存在高頻集膚效應(yīng),與相同面積的線纜相比,層迭母排的載流量可提升15%,同時(shí)其多層銅排與絕緣材料層壓一體增大了導(dǎo)電層面積,提升載流量的同時(shí)也增大了散熱面。
層迭母排采用一體化設(shè)計(jì)以及特殊的封邊工藝,可以更好的控制爬電距離,特別適用于800V高壓電動(dòng)汽車平臺(tái)對絕緣性能的要求。
層迭母排由于采用了正負(fù)銅排壓接而成,可以抵消正負(fù)母線電流產(chǎn)生的瞬態(tài)磁場,因此可以大幅降低母排的雜散電感,保護(hù)器件免受電壓尖峰的威脅,尤其針對第三代高速半導(dǎo)體器件SiC應(yīng)用,更低的雜感可有效降低SiC開關(guān)暫態(tài)中出現(xiàn)的電壓尖峰和振蕩問題。
層迭母排具有靈活設(shè)計(jì)性高和可靠性高的機(jī)械特性:
與電纜不同,層迭母排設(shè)計(jì)可以多樣化,如L型、U型及條形,其折彎角度更精確,一體化稱型,更為緊密地貼合驅(qū)動(dòng)器輪廓,其剛性結(jié)構(gòu)又能更好適應(yīng)自動(dòng)化組裝,安裝簡單快捷、不易出錯(cuò)。
在電動(dòng)汽車行駛過程中,層迭母排緊密、穩(wěn)固的集成化結(jié)構(gòu)能夠在電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)嚴(yán)苛工況下承受長時(shí)間的劇烈振動(dòng)且在極端溫度環(huán)境中表現(xiàn)出極佳的可靠性,高壓連接經(jīng)久耐用。
由此可見,在系統(tǒng)集成逐漸深化過程中,逆變器持續(xù)的小型化、高功率化及高壓化需要低電感、可靠且布局靈活的內(nèi)部組件,層迭母排在逆變器功率轉(zhuǎn)換、動(dòng)力電池內(nèi)部及電能分配等環(huán)節(jié)中扮演著重要的角色。
集成母排為電池系統(tǒng)降本增效
CCS集成母排也稱為電池蓋板組件,用于新能源汽車、儲(chǔ)能電池模組上蓋,它提供電池的溫度采樣、電芯電壓采樣功能并且實(shí)現(xiàn)電芯高壓串并聯(lián),通過PCB’A、FPC和連接器組件提供溫度和電壓給BMS系統(tǒng),其屬于BMS系統(tǒng)的一部分。
CCS集成母排其PCB’A或FPC用于替代電池的采集線,此前采集線采用傳統(tǒng)銅線線束方案,線束由銅線外部包圍塑料而成,連接電池包時(shí)每一根線束到達(dá)一個(gè)電極,當(dāng)電池包采集信號很多時(shí),需要很多根線束配合,占用較多空間。Pack裝配環(huán)節(jié),傳統(tǒng)線束依賴工人手工將端口固定在電池包上,自動(dòng)化程度低。
相較銅線線束,PCB’A或FPC由于其高度集成和薄厚度等特點(diǎn),在安全性、輕量化、布局規(guī)整等方面具備突出優(yōu)勢;CCS集成母排又將此前分開裝配的塑膠結(jié)構(gòu)件、銅鋁排等與PCB’A或FPC集成到一起,大大縮減了厚度,并可定制化結(jié)構(gòu),使裝配時(shí)可通過機(jī)械手臂抓取直接放置電池包上,自動(dòng)化程度高,適合規(guī)?;笈可a(chǎn)。
層迭母排 和 集成母排 應(yīng)有盡有 – 浙江賽英
浙江賽英電力科技有限公司(以下簡稱:浙江賽英)具備國際領(lǐng)先的技術(shù)實(shí)力,憑借先進(jìn)的母排類電氣連接件設(shè)計(jì)理念與制造工藝,其瞄準(zhǔn)國際行業(yè)技術(shù)發(fā)展趨勢,不斷提升產(chǎn)品的技術(shù)品質(zhì)。
覆蓋不同應(yīng)用的全系列層迭母排
浙江賽英專業(yè)從事層迭母排及匯流母排技術(shù)的開發(fā)與生產(chǎn)服務(wù),其產(chǎn)品覆蓋風(fēng)力發(fā)電、電動(dòng)汽車、軌道交通、通訊、光伏發(fā)電、電網(wǎng)及工業(yè)變頻等諸多領(lǐng)域,其層迭母排產(chǎn)品涵蓋以下應(yīng)用:
憑借先進(jìn)的母排設(shè)計(jì)理念與制造工藝,浙江賽英豐富的層迭母排產(chǎn)品具有更好的電流承受能力,散熱效果大大提升;其最小的阻抗與壓降,可提升整體系統(tǒng)效率;同時(shí),也實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的安裝要求。等等如此優(yōu)勢,使浙江賽英贏得了眾多行業(yè)客戶的肯定與贊許。
優(yōu)秀性能的CCS集成母排
作為電動(dòng)汽車和儲(chǔ)能電池組的最佳選擇,浙江賽英采用FPC或印制電路板(PCB)、導(dǎo)電鋁排等原材料制成的集成母排采用正負(fù)極端子集成設(shè)計(jì),易于連接電芯電極,保證電芯與電池管理系統(tǒng)(BMS)之間的連接可靠性。
浙江賽英的CCS集成母排具有電池動(dòng)力傳輸、信號采集(電壓監(jiān)測、溫度監(jiān)測)及電芯保護(hù)等功能,同時(shí)具有產(chǎn)品輕便、占用空間小及便于自動(dòng)化組裝等特點(diǎn),廣泛應(yīng)用于電動(dòng)汽車動(dòng)力電池包和工業(yè)儲(chǔ)能(光伏風(fēng)電儲(chǔ)能、家用儲(chǔ)能)等領(lǐng)域。目前,浙江賽英的動(dòng)力電池類產(chǎn)品、集成式母排電池模組側(cè)板、儲(chǔ)能類產(chǎn)品等已在行業(yè)內(nèi)廣泛使用。
與采用線束+鋁巴+注塑支架的傳統(tǒng)電池模組相比,浙江賽英的吸塑支架電池模組(FPC組件+鋁巴+吸塑支架)和熱壓型電池模組(FPC/PCB組件+鋁巴+絕緣膜),為客戶提供了更多的選擇。
為客戶應(yīng)用保駕護(hù)航
在母排的設(shè)計(jì)、研發(fā)、選料、生產(chǎn)、測試過程中,浙江賽英始終把質(zhì)量放在首位。公司擁有一支設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)豐富的專業(yè)隊(duì)伍,專業(yè)背景涵蓋電力電子、機(jī)械模具設(shè)計(jì)、材料等,具有母排定制圖紙工程化、電力電子產(chǎn)品電氣/結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)支持、概念化產(chǎn)品仿真分析以及產(chǎn)品可靠性試驗(yàn)等技術(shù)能力。
產(chǎn)能方面,浙江賽英的熱壓覆膜產(chǎn)能包括11臺(tái)熱壓機(jī),共計(jì)48個(gè)熱壓開口,年生產(chǎn)傳統(tǒng)復(fù)合母排能力在30萬件以上,集成母排100萬件以上。2022年9月底,新增的自動(dòng)熱壓生產(chǎn)線專門用于生產(chǎn)集成母排,年產(chǎn)能將增加100萬件以上。
為保證產(chǎn)品質(zhì)量,浙江賽英的自動(dòng)化流水線擁有電性能測試(通斷檢測、電阻值檢測)、激光焊接(鎳片與鋁巴)和UV點(diǎn)膠、固化(NTC與連接器)等功能,單條流水線日產(chǎn)能可達(dá)4000件以上,其中一期工程4條流水線。
試驗(yàn)?zāi)芰Ψ矫?,浙江賽英擁有萬能材料試驗(yàn)機(jī)、鹽水噴霧試驗(yàn)機(jī)、大電流實(shí)驗(yàn)控制臺(tái)、數(shù)字電橋、恒溫恒濕試驗(yàn)箱、自動(dòng)轉(zhuǎn)塔纖維硬度計(jì)、屏蔽局放試驗(yàn)室及耐壓儀等全方位的完整試驗(yàn)設(shè)備。
浙江賽英已通過ISO9001和ISO14001-2015等質(zhì)量管理體系認(rèn)證和環(huán)境管理體系認(rèn)證,擁有國際先進(jìn)的復(fù)合母排自動(dòng)化生產(chǎn)線與檢測線,可以充分保證復(fù)合母排產(chǎn)品的生產(chǎn)效率與質(zhì)量。
經(jīng)過近20年的發(fā)展,憑借上述充分保障,浙江賽英能夠?yàn)樾履茉窗l(fā)電、電動(dòng)汽車、直流輸電、軌道交通、智能電網(wǎng)及工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域提供系統(tǒng)解決方案和優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。公司生產(chǎn)的母排已通過了中國中車、國網(wǎng)智能電研院和富士電機(jī)等客戶的質(zhì)量外審評估,成為了其合格供應(yīng)商。同時(shí)中國中車、國家電網(wǎng)、ENVISION、南瑞集團(tuán)、陽光電源、比亞迪及中興通訊等都已成為浙江賽英的重要合作伙伴。
展望未來
面對未來電動(dòng)汽車動(dòng)力電池廣闊的市場空間和其他細(xì)分市場機(jī)會(huì),浙江賽英遵循“追求卓越,共贏未來”的經(jīng)營理念,以提供“一流的技術(shù)、高品質(zhì)的產(chǎn)品和精細(xì)化的服務(wù)”為己任,將充分利用層迭母排與集成母排的優(yōu)勢,順應(yīng)市場發(fā)展,為客戶提供一體化的簡約解決方案,實(shí)現(xiàn)更高效率、更加可靠的功率傳輸應(yīng)用。