Analyse der CCS-integrierten Sammelschienentechnologie für Batteriepacks und Marktentwicklungstrends

 

Im Batteriesystem neuer Energiefahrzeuge sind effiziente und sichere Verbindungen zwischen Batteriezellen entscheidend für die Gesamtleistung des Fahrzeugs. Um hohe Spannungs- und Leistungsanforderungen zu erfüllen, werden typischerweise mehrere Batteriezellen in Reihe und parallel zu Batteriemodulen kombiniert. Dabei spielen Stromschienen eine zentrale Rolle bei der elektrischen Verbindung.

 

Bei herkömmlichen Konstruktionen erfolgt die Spannungs- und Temperaturmessung für jede Batteriezelle typischerweise über ein separates Kabelbaumsystem. Dieser Ansatz verbraucht jedoch nicht nur viel Platz, sondern erschwert auch die Verkabelung und reduziert den Automatisierungsgrad der Montage. Mit dem sich beschleunigenden Trend zu Leichtbau und Automatisierung in Fahrzeugen mit neuer Energie ist die integrierte Sammelschienentechnologie CCS (Cell Contact System) entstanden.

 

Integrierte CCS-Sammelschienen integrieren Signalerfassungskomponenten (wie FPCs, PCBs und FFCs) mit Batteriesammelschienen, Sammelschienenverbindern und isolierenden Strukturkomponenten. Durch thermisches Komprimieren, Nieten oder Ultraschallschweißen ermöglicht die integrierte Struktur Hochspannungs-Reihen- und Parallelschaltung von Batteriezellen sowie Spannungs- und Temperaturmessungen. Zu seinen Kernkomponenten gehören:

 

* Leitfähige Sammelschienen aus Kupfer oder Aluminium (Kfz-Batterieklemmen-Sammelschiene, Kfz-Stromsammelschiene, Stromsammelschiene);
* Isolierung (Sammelschienenisolierungen);
* Steckverbinderkomponenten (Sammelschienensteckverbinder, Kfz-Sammelschienensteckverbinder);
* Signalerfassungsschaltung (FPC/PCB).

 

Dieses System überträgt Spannungs- und Temperatursignale an das BMS und ist eine wichtige Komponente des Batteriemanagementsystems.

 

 

 

 

Im Vergleich zu herkömmlichen Kabelbaum-Sammelschienen bieten die CCS Integrated Busbar Systems (Automotive Bus Bar Systems) die folgenden wesentlichen Vorteile:

 

1. Strukturelle Integration und Leichtbau
Die Verwendung von FPC und PCB als Signalerfassungsträger ersetzt umständliche Kabelbäume, was zu einem leichteren und dünneren System mit verbesserter Raumausnutzung führt und den kompakten Designanforderungen von Fahrzeugen mit neuer Energie entspricht.

 

2. Hohes Maß an Montageautomatisierung
Der modulare Aufbau des Sammelschienensystems ermöglicht eine schnelle Montage und kann in automatisierte Geräte integriert werden, wodurch der manuelle Arbeitsaufwand erheblich reduziert und die Produktionskonsistenz verbessert wird.

 

3. Verbesserte Haltbarkeit und Sicherheit
Die integrierte Heißpresstechnologie verbessert die Abdichtung, Feuchtigkeitsbeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit der Linie erheblich. Überstromschutzstrukturen werden häufig in das Design der Automotive-Sammelschiene integriert, um eine Überlastung der Zellen zu verhindern und die Gesamtsicherheit des Pakets zu verbessern.

 

4. Starke Standardisierung und Kompatibilität
Das Busbar-Designmodul kann flexibel an unterschiedliche Zellgrößen und -layouts angepasst werden, was die Fertigung in großem Maßstab-erleichtert und die Entwicklungs- und Montagekosten senkt.

 

5. Stabile elektrische Leistung
Hochwertige-Kupfer--Aluminiumleiter sorgen in Kombination mit der Isolationsschicht von Busbar Insulations für eine niederohmige Übertragung auch unter Hochstrombedingungen und verbessern so die Gesamtleitfähigkeitseffizienz des Systems.

 

 

Die Herstellung integrierter CCS-Sammelschienen umfasst typischerweise die folgenden Schlüsselschritte:

 

1. Filmschneiden und Vorbehandlung

Isolierfolien, Silikonfolien, Teflonfolien und andere Materialien werden auf bestimmte Abmessungen zugeschnitten, um die Genauigkeit des anschließenden Heißpressens sicherzustellen.

 

2. Vor-Montage

Leitfähige Materialien (Kupfer- und Aluminiumbleche), Isoliermaterialien und elektronische Komponenten werden nacheinander gestapelt, um die zu pressende Struktur zu bilden. Dieser Schritt ist entscheidend für die Einheitlichkeit und Zuverlässigkeit des Leiterpfads der Automotive-Sammelschiene.

 

3. Heißpressformen

Mithilfe einer elektrischen Heißpresse bei ca. 160 Grad werden die Materialschichten fest miteinander verbunden, um die integrale Struktur des BusBar Systems oder der Automotive Power Busbar zu bilden.

 

4. Schweißen und Nieten

Metallkomponenten werden typischerweise durch Laser- oder Ultraschallschweißen geschweißt, wobei einige Strukturen automatisiertes Nieten sowohl zur mechanischen als auch zur elektrischen Befestigung nutzen.

 

5. Automatisierte Inspektion und Montage
Die visuelle CCD-Inspektion erkennt Kratzer, Laschendefekte und Verunreinigungen. Das System wird dann mit dem Temperatursensor und den Kunststoffstrukturkomponenten integriert, um eine vollständige Automotive-Sammelschienenbaugruppe zu bilden.

 

6. Reinigung und Inspektion
Nach der Reinigung mit Alkohol wird eine abschließende Durchgangs- und Isolationsprüfung durchgeführt, um die Einhaltung der Sicherheits- und elektrischen Leistungsstandards sicherzustellen.

 

Durch die oben genannten Prozesse werden die Batteriesammelschiene und die Signalerfassungsschaltung in einen Produktionsprozess integriert, wodurch ein äußerst zuverlässiges Kfz-Sammelschienen-Steckverbindersystem entsteht.

 

 

Angetrieben durch die „Dual Carbon“-Ziele steigen die weltweiten Verkäufe von Fahrzeugen mit neuer Energie weiter an, was direkt die Expansion der Märkte für Leistungsbatterien und Sammelschienensysteme vorantreibt. Laut EVTank wird der weltweite Absatz von Fahrzeugen mit neuer Energie bis 2030 52 Millionen überschreiten, wobei die Marktdurchdringung 50 % übersteigt.

 

Basierend auf der durchschnittlichen Batteriemodulkonfiguration wird erwartet, dass jedes Fahrzeug mit etwa neun Batteriemodulen ausgestattet ist, die jeweils mit einer CCS-integrierten Sammelschiene ausgestattet sind und ein bis zwei FPC-Signalschichten entsprechen. Konservativ geschätzt liegt der Wert des CCS-Systems (einschließlich Sammelschienenverbinder und Batteriesammelschiene) pro Fahrzeug bei über 1.000 Yuan.

 

Es wird geschätzt, dass die gemeinsame Marktgröße von FPC und CCS von etwa 17,3 Milliarden Yuan im Jahr 2022 auf 39,4 Milliarden Yuan im Jahr 2025 wachsen wird, mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von etwa 31,7 %. Dieses Wachstum wird hauptsächlich durch folgende Faktoren angetrieben:

 

* Erhöhte Systeminstallationen aufgrund des gestiegenen Absatzes von Fahrzeugen mit neuer Energie;
* Erhöhter Bedarf an Sammelschienen pro Einheit aufgrund optimierter Batteriemodulkapazität und -struktur;
* Der Trend zur intelligenten Fertigung treibt die Modernisierung wichtiger Komponenten wie Automobil-Stromschienen und Stromschienen-Isolierungen voran.

 

Mit zunehmender struktureller Integration und Modularisierung von Elektrofahrzeugen werden in Zukunft auch Stromschienen und Stromschienenverbinder weiter entwickelt

entwickeln sich hin zu höherer Leitfähigkeit, höherer Isolierung und höherer Zuverlässigkeit. IntelligentSammelschienen für Kfz-Batterieklemmen(ACCS), das Signalerfassung, Stromüberwachung und Wärmemanagement integriert, wird in der Branche zum Mainstream werden.