新能源电池CCS集成母排信号采集组件 — FPC/FDC/FFC/FCC简介
发布日期:
2024-05-30

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CCS集成母排是电池模组内的电连接结构件,通过将信息采集组件(线束/FPC/FFC等)、塑胶结构件、铝排等部件整合成一个模块,安装在电池模组内,实现电芯高压串并联、电池的温度采样、电芯电压采样功能以及过流熔断等功能,属于BMS电池管理系统的一部分。



新能源电池CCS集成母排信号采集组件 — FPC/FDC/FFC/FCC简介
图  CCS集成母排与BMS   图源 恒美股份

在CCS行业发展初期,产品主要是注塑托盘线束采样CCS。随着电池结构的不断创新,CCS的信号采集组件、集成工艺等也在不断发展,目前CCS的信号采集组件有线束、PCB、FPC、FFC、FDC以及FCC等方案,集成工艺也有注塑支架、吸塑板、热压、PC模切等,形成多种技术路线并行发展的局势。

就信号采集组件来看,与线束相比,FPC、FFC、FDC、FCC等具有重量轻、弯折性能好、厚度薄、占用空间小等特点,在产品集成度、轻量化、结构规整等方面更具优势,有利于更好利用电池内部空间,便于自动化装配,适用于规模化批量生产,在新能源汽车汽车电池及储能领域得到广泛应用。

下面,我们来简单了解一下CCS集成母排这几种不同的信号采集组件。

1

FPC


柔性印制电路板(Flexible Printed Circuit,FPC),是以聚酰亚胺或聚酯薄膜为基材制成的一种具有高度可靠性,绝佳的可挠性印刷电路板。


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图 FPC加工流程

FPC具有配线密度高、重量轻、厚度薄、弯折性好的特点。所有线路都配置完成,省去多余排线的连接工作,可以提高柔软度,加强在有限空间内作三度空间的组装,2017年前后开始小批量应用于新能源汽车动力电池连接系统,目前已发展为主流方案,市场占比高。此外,也有不少FPC厂商布局CCS集成母排产品。




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图 FPC组件  图片摄自CIBF 2024硅翔展台

FPC加工技术成熟,产能相对充裕。但是也存在材料与设备成本高,投资大,加工流程复杂,制程长,成本高,制程有污染不环保,导电性能低等局限性。

2

FFC

柔性扁平线缆(Flexible Flat Cable,FFC)是为采用绝缘材料包裹多股铜丝绞合导体压合而成的扁平型电缆,具有柔韧性好、可随意折叠弯曲、厚度薄、体积小、连接简单、拆卸方便、易解决电磁屏蔽(EMI)等优点。
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图 FFC加工流程

FFC软排线工艺成熟,结构相对简单,模具通用性强,模具费相对比较低,且局部调整不产生模具费,生产效率高,产能大,具有成本优势。

FFC被广泛应用于现代电器设备中,随着新能源汽车的发展,FFC的应用场景进一步扩大,可作为信号采集组件应用于CCS电池连接系统,与主流的FPC相比,成本更低。




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图 FFC 结构示意图  图源 田津电子




但FFC作为信号采集线路使用时存在加工难度较高的问题,目前在电池连接系统中尚未规模应用。



3

FDC

柔性模切线路板(Flexible Die-cutting Circuit, FDC)是一种以聚酰亚胺或聚酯薄膜为基材,经过模切工艺制成的一种具有高度可靠性,绝佳的可挠性电路,因具有可自由弯曲、折叠、卷绕,可在三维空间随意移动及伸缩的特点。

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图 FDC加工流程


与FPC相比,FDC加工工序少,通过模切加工,工艺环保,同时加工周期短,效率高,可有效节约产品的生产加工成本。据悉,相对FPC,FDC可减少约30%的成本,可作为新能源行业中的FPC的低成本替代方案。


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图 FDC产品 图源 小德电子



4

FCC

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/FDC,通过 FPC/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。




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图 FCC采集线结构示意图  图源 精实电子



目前,FFC/FDC/FCC技术方案作为新的工艺路线,在市场验证的过程中还存在着一些局限性需要进一步改善。更多技术内容,欢迎大家进群交流探讨。



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一、拟定议题(包括但不限于)


序号
拟定议题
演讲企业
1
CCS集成母排市场应用现状及前景趋势(初定)
电池厂
2
新能源电池集成母排(CCS)技术发展和团体标准解读
硅翔
3
电池连接系统先进解决方案介绍(初定)
安费诺
4
新能源汽车中CCS、母排和FPC上的聚酰亚胺薄膜
今山新材料
5
CCS集成母排加工整线自动化解决方案
均普智能
6
高性能粘接材料在CCS集成母排中的应用
博翔电子
7
大尺寸CCS集成母排高效热压工艺及其关键设备
新桥联
8
电池包CTP、CTC等技术发展趋势下CCS的设计需求
邀请中
9
储能CCS技术要求及其市场应用分析
邀请中
10
适用于大尺寸模组的FFC采样CCS集成母排解决方案
邀请中
11
解决保险丝、线密度等难点问题的FDC新型加工工艺分享
邀请中
12
低成本FDC采样CCS集成母排的开发应用
邀请中
13
新型 FCC-CCS 系统开发与应用
邀请中
14
高效高精度检测设备在CCS集成母排加工中的应用
邀请中
15
CCS集成母排加工用工装模具设计
邀请中
16
CCS集成母排降本增效新工艺开发应用
邀请中
17
FPC/CCS检测/验证完整解决方案
邀请中