Análisis de la tecnología de barra colectora integrada CCS del paquete de baterías y tendencias de desarrollo del mercado

 

En el sistema de baterías de energía de los vehículos de nueva energía, las conexiones eficientes y seguras entre las celdas de la batería son fundamentales para el rendimiento general del vehículo. Para lograr requisitos de alto voltaje y alta potencia, generalmente se combinan varias celdas de batería en serie y en paralelo para formar módulos de batería. En este proceso, las barras colectoras desempeñan un papel central en la conexión eléctrica.

 

En los diseños tradicionales, el muestreo de voltaje y temperatura para cada celda de la batería generalmente se basa en un sistema de arnés de cableado separado. Sin embargo, este enfoque no sólo consume mucho espacio sino que también complica el cableado y reduce el nivel de automatización del montaje. Con la creciente tendencia hacia el aligeramiento y la automatización en vehículos de nueva energía, ha surgido la tecnología de barra colectora integrada CCS (Cell Contact System).

 

Las barras colectoras integradas CCS integran componentes de adquisición de señales (como FPC, PCB y FFC) con barras colectoras de batería, conectores de barras colectoras y componentes estructurales aislantes. Mediante compresión térmica, remachado o soldadura ultrasónica, la estructura integrada permite la conexión en serie y en paralelo de alto-voltaje de celdas de batería, así como muestreo de voltaje y temperatura. Sus componentes principales incluyen:

 

* Barras conductoras de cobre o aluminio (barras colectoras de terminales de baterías de automóviles, barras colectoras de energía para automóviles, barras colectoras de energía);
* Aislamiento (Aislamientos de Barras);
* Componentes del conector (Conector de barra colectora, Conector de barra colectora automotriz);
* Circuitería de adquisición de señal (FPC/PCB).

 

Este sistema transmite señales de voltaje y temperatura al BMS y es un componente crítico del sistema de gestión de la batería.

 

 

 

 

En comparación con las barras colectoras de mazos de cables tradicionales, los sistemas de barras colectoras integradas CCS (sistemas de barras colectoras para automóviles) ofrecen las siguientes ventajas significativas:

 

1. Integración estructural y ligereza
El uso de FPC y PCB como portadores de adquisición de señales reemplaza los engorrosos mazos de cables, lo que da como resultado un sistema más liviano y delgado con una mejor utilización del espacio, que cumple con los requisitos de diseño compacto de los vehículos de nueva energía.

 

2. Alto nivel de automatización del ensamblaje
La estructura modular del sistema de barras permite un montaje rápido y puede integrarse con equipos automatizados, lo que reduce significativamente la mano de obra y mejora la consistencia de la producción.

 

3. Mayor durabilidad y seguridad
La tecnología integrada de prensado en caliente-mejora significativamente el sellado, la resistencia a la humedad y la resistencia a la corrosión de la línea. A menudo se incorporan estructuras de protección contra sobrecorriente en el diseño de la barra colectora automotriz para evitar la sobrecarga de las celdas y mejorar la seguridad general del paquete.

 

4. Fuerte estandarización y compatibilidad
El módulo de diseño de barras colectoras se puede adaptar de manera flexible a diferentes tamaños y diseños de celda, lo que facilita la fabricación a gran-escala y reduce los costos de desarrollo y ensamblaje.

 

5. Rendimiento eléctrico estable
Los conductores de cobre-aluminio- de alta calidad combinados con la capa de aislamiento Busbar Insulations mantienen una transmisión de baja impedancia incluso en condiciones de alta corriente, lo que mejora la eficiencia general de la conductividad del sistema.

 

 

La fabricación de barras colectoras integradas CCS normalmente incluye los siguientes pasos clave:

 

1. Corte y pretratamiento de la película

La película aislante, la lámina de silicona, la lámina de teflón y otros materiales se cortan en dimensiones específicas para garantizar la precisión del prensado en caliente posterior.

 

2. Pre-ensamblaje

Los materiales conductores (láminas de cobre y aluminio), los materiales aislantes y los componentes electrónicos se apilan secuencialmente para formar la estructura que se va a prensar. Este paso es crucial para la uniformidad y confiabilidad del camino conductor de la barra colectora automotriz.

 

3. Moldeo por prensado en caliente

Usando una prensa eléctrica en caliente a aproximadamente 160 grados, las capas de material se unen firmemente para formar la estructura integral de los sistemas BusBar o la barra colectora de energía automotriz.

 

4. Soldadura y remachado

Los componentes metálicos suelen soldarse mediante soldadura láser o ultrasónica, y algunas estructuras emplean remachado automatizado para la fijación tanto mecánica como eléctrica.

 

5. Inspección y montaje automatizados
La inspección visual CCD identifica rayones, defectos en las pestañas y contaminación. Luego, el sistema se integra con el sensor de temperatura y los componentes estructurales de plástico para formar un conjunto de barra colectora automotriz completo.

 

6. Limpieza e Inspección
Después de la limpieza con alcohol, se realiza una prueba final de continuidad y aislamiento para garantizar el cumplimiento de las normas de seguridad y rendimiento eléctrico.

 

A través de los procesos anteriores, la barra colectora de la batería y los circuitos de adquisición de señales se integran en un proceso de producción, creando un sistema de conector de barra colectora automotriz altamente confiable.

 

 

Impulsadas por los objetivos de "Dual Carbon", las ventas globales de vehículos de nueva energía continúan aumentando, impulsando directamente la expansión de los mercados de baterías eléctricas y sistemas de barras colectoras. Según EVTank, las ventas mundiales de vehículos de nuevas energías superarán los 52 millones en 2030, con una penetración en el mercado superior al 50%.

 

Según la configuración promedio del módulo de batería, se espera que cada vehículo esté equipado con aproximadamente nueve módulos de batería, cada uno equipado con una barra colectora integrada CCS y correspondiente a una o dos capas de señal FPC. Según una estimación conservadora, el valor del sistema CCS (incluido el conector de la barra colectora y la barra colectora de la batería) por vehículo supera los 1.000 yuanes.

 

Se estima que el tamaño del mercado combinado de FPC y CCS crecerá de aproximadamente 17,3 mil millones de yuanes en 2022 a 39,4 mil millones de yuanes en 2025, con una tasa de crecimiento anual compuesta de aproximadamente el 31,7%. Este crecimiento se debe principalmente a los siguientes factores:

 

* Aumento de las instalaciones de sistemas impulsadas por el aumento de las ventas de vehículos de nueva energía;
* Mayor demanda de barras colectoras por unidad debido a la capacidad y estructura optimizadas del módulo de batería;
* La tendencia hacia la fabricación inteligente está impulsando mejoras en componentes clave como barras colectoras de automóviles y aislamientos de barras colectoras.

 

En el futuro, a medida que se profundice la integración estructural y la modularización de los vehículos eléctricos, las barras colectoras de potencia y los conectores de barras colectoras se ampliarán aún más.

evolucionar hacia una mayor conductividad, mayor aislamiento y mayor confiabilidad. InteligenteBarras colectoras de terminales de baterías automotrices(ACCS), que integra la adquisición de señales, el monitoreo de corriente y la gestión térmica, se convertirá en algo común en la industria.