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电池包集成盖板CCS设计开发要点

2025-12-19698次浏览

(1)汇流排设计:结构优化与材料选择

在CCS集成母排中,电芯之间的汇流排数量较多。为控制成本,目前普遍采用高纯度铝排(多为AL1000系列),其表面一般不进行镀镍处理。铝排的性能与外观需满足以下基本要求:
  • 表面质量:表面应光滑平整、清洁无污,无明显尖棱、划痕、裂纹、压折、变形、毛刺、氧化腐蚀、油污等缺陷。表面起皮、起泡、翘曲及机械损伤深度不应超过0.5mm。电气接触面严禁存在碰伤、斑点、凹坑、压印等影响导电性能的缺陷。
  • 结构设计:考虑到电芯在循环过程中会产生一定的膨胀,通常会在焊接于极柱的汇流铝排上设计凸筋/凹筋结构,以预留形变空间,补偿电芯膨胀,避免刚性焊接结构因应力集中导致开裂。

(2)温度检测布置与策略

动力电池模组中,电芯间温度分布往往不均,因此CCS上温度传感器的准确性与可靠性尤为关键。由于铝排与电芯极柱焊接,其温度与电芯极柱基本一致,故目前普遍将温度传感器(如NTC)布置在汇流铝排上,实现外置式温度采集。NTC布置原则主要包括:
  1. 温度检测全覆盖:布置在电芯本体、Busbar连接点、模组边缘等关键区域。通常每1-3个电芯配置一个NTC,在保证监测有效性的同时控制成本与系统复杂度。
  2. 热点识别及时性:在散热条件较差或电流密度较高区域(如模组中心、散热通道末端)应增设传感器。由于铝排导热性能良好,相邻电芯温差通常较小,可在两电芯间仅布置一个NTC。
目前,虽有研究将温度传感器嵌入电芯内部(如方壳电芯上盖板),但该技术仍处实验室阶段,尚未大规模应用。

(3)电流保护设计

为应对过流、短路及热失控风险,CCS信号采集组件需设置相应的电流保护措施,主要包括:
  • 保险丝集成:在FPC线路中设计集成式保险丝,额定电流一般为1-5A,在5A电流下的熔断时间应≤3秒。
  • 布置原则:遵循分级保护、就近熔断原则,在温度与电压采样回路、汇流排主回路及连接器接口等关键位置布置保险丝。

(4)FPC设计要点

目前CCS信号采集组件以FPC(柔性电路板) 为主流方案,其绝缘材料多选用聚酯(PET)或聚酰亚胺(PI),以耐受高温高湿环境,并具备一定的抗拉伸强度,避免因电芯膨胀导致线路撕裂。FPC布置需特别注意:
  • 避让泄压路径:FPC在CCS上的布置应避开电芯防爆阀泄压口,防止电芯热失控开阀时喷发的高温气流损坏电路。

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