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電池包內連接件技術的新思路

發布時間:2019-07-03 瀏覽:288
新能源技術是目前汽車工業最熱門的技術之一。電力驅動的動力總成是這一創新的重要基礎,其中圍繞電池的能量傳輸和管理最為關鍵。為了同時實現大電流、高可靠性,需要對電池的充放電進行管理和監控,特別是對單個模塊中的溫度和單芯電壓進行采樣。


為了更好地實現上述功能,降低電池組的整體體積和重量,可采用兩種方式:第一,在電池模塊的批量生產中,采用大量的鋁導線連接串聯/并聯的芯單體,充分利用高性能的優點。高導電性和低密度的鋁代替了傳統的銅棒。大電流承載數百安培;其次,采用大量電子技術對電池最小并聯單元的電壓進行采樣,監測電池模塊中典型位置的溫度,并通過調節電池的性能和壽命來管理電池。適當地進行充放電和平衡電流,以滿足安全要求。為了盡可能多地監控核心的狀態,越來越多的傳感器和控制器將集成到電池模塊中。


應用程序背景


傳統的車內電氣連接技術主要是圍繞銅線和電路板發展起來的。鋁作為一種輕質導體,有助于汽車的整體減重設計,在傳統內燃機傳動鏈領域得到了廣泛的應用。然而,在使用大量鋁連接的電池組環境中,需要考慮新的因素。一般來說,根據電池管理系統(BMS)的安裝位置,相應的連接方案會有所不同。


1.情況一


當BMS位于電池模塊外部時,即當使用復雜且功能齊全的BMS管理多個電池模塊時,電池模塊中的主要連接形式是從鋁條上采樣的信號電流電壓和充電和放電所需的平衡電流。接口連接器作為電池模塊的整體接口。外部BMS連接。需要注意的是,連接到BMS的電池模塊外部的接口連接器和線束通常由更傳統的銅制成。


2.第二步。形勢II


現在,越來越多的應用越來越流行,也就是說,BMS需要將一些甚至所有的電子設備集成到每個電池模塊中,以降低電池模塊的整體高度,實現整個電池封裝體積的小型化,簡化對外控線束進行智能化,提高電池組整體能量密度,并進行全面監控。以滿足更高的安全要求。這樣,傳統的銅基電子電路板需要與電池模塊中的鋁條連接。


當前典型連接方案


對于這兩種應用,鋁和銅之間需要穩定有效的電氣連接。


雖然鋁具有導電性好、重量輕、成本高等優點,但它在電氣連接領域的應用并不廣泛。主要挑戰在于:


1.由于銅和鋁的元素電位不同,容易發生電化學腐蝕。


2.第二步。鋁表面易氧化,形成不導電、高硬度的氧化層,不利于壓焊、錫焊等一般的焊接工藝。


三。其他風險,如鋁的機械強度弱、長期和高溫條件下的蠕變以及高溫下兩種元素之間存在中間化合物可能導致界面電阻增大和脆性增加的風險。


這樣,我們就可以總結出目前典型的連接方案??紤]到BMS的集中布置,傳統的典型方案是采用摩擦焊或電阻焊技術將鋁棒與銅導體連接起來。密封后,線束接口通用。在電池模塊內設置銅電子線路板時,也可采用引線鍵合、銅絲焊接、螺栓連接等方式連接,然后密封。


上述方法雖能滿足應用,但特殊的焊接工藝和滴膠等設備的后續投資增加了成本,降低了生產效率,同時從體積上看,其在寸土和寸金壩上都不好。


創新解決方案


為了應對許多挑戰,TE連接(以下簡稱“TE”)提供了各種新的想法,以實現可靠和高效的鋁-銅連接方案。