什么是电池包CCS集成母排(电池包CCS集成母排是什么意思)


  电动车动力电池通常由若干个单体电芯串并联组装而成,来实现驱动电动车所需的高电压、大电量,电芯的连接是动力电池成组的关键技术。在传统的电池包中,通常使用busbar(母线)来完成电池组的串并联,同时为了实时采集电芯电压、电芯温度和 busbar 温度,需要在电芯或 busbar 表面布置温度传感器和电压采样线束,如像下图所示。

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  图 CATL在2019年CES展会期间展出的方形模组Busbar设计

  传统线束母排在连接电池包时每一根线束到达一个电极,需要多根线束配合动力电池包中的多个电流信号,挤占较大的电池包空间,且线束在pack装配时依赖人工固定端口,自动化程度低。 因此,随着电池包集成技术的发展,以及自动化组装要求的提高,采用FPC柔性线路板替代电池传统线束的CCS集成母排被广泛使用。

图 采用FPC柔性线路板替代电池传统线束的CCS集成母排

  图 采用FPC柔性线路板替代电池传统线束的CCS集成母排

  一、什么是CCS集成母排

  CCS(Cells Contact System,集成母排),主要由信号采集组件(FPC、PCB、FFC等)、塑胶结构件、铜铝排等组成,通过热压合或铆接等工艺连接成一个整体,实现电芯高压串并联,以及电池的温度采样、电芯电压采样功能,通过FPC/PCB和连接器组件提供温度和电压给BMS系统,属于BMS系统的一部分。

图 CCS集成母排结构

  图 CCS集成母排结构

  采用FPC等作为信号采集组件的CCS集成母排,具有结构轻薄、集成度高等优点,有利于提升电池包空间利用率及组装效率,符合汽车轻量化、零部件系统集成化及大模组化趋势。

图 上海车展捷威动力“海绵系统”采用CCS集成母排

  图 上海车展捷威动力“海绵系统”采用CCS集成母排

  CCS集成母排采用FPC或PCB等来替代传统的线束连接。与传统线束母排相比,CCS集成母排具有以下优势:(万祥科技总结)

  1.一体热压成型,线路密封性好,耐候性好耐潮湿,耐氧化,耐腐蚀等,性能优异,可靠度高;

  2. 客户端安装简单,避免了线束过多连接的繁琐,可自动化作业程度高,节约客户装配人工成本;

  3.集成度高,体积小,轻薄,节约整体模组空间,使整体模组轻量化,便捷化;

  4.共用性强,可制造性强,易于模块化和标准化,节省开发成本;

  5.线路有过流保护设计对电池电芯起到保护作用,安全性能高;

  6.与电芯连接方式灵活,可多串多并,适用性广。

  CCS集成母排生产工艺如下图所示:

图 新能源汽车动力电池CCS贴片

  图 新能源汽车动力电池CCS贴片

图 新能源汽车动力电池集成母排生产工艺流程图

  图 新能源汽车动力电池集成母排生产工艺流程图

  生产工艺流程简述:

  切膜:用切膜机对绝缘膜进行切割,制得产品所需要的尺寸,产生边角料S1,同时用切割机将硅胶板、特氟龙板切割成所需要的尺寸。

  清膜:切割后的膜片从切膜机中取下来,用眼睛查看膜片是否均匀,清理出不合格膜片。

  预装配:硅胶板、特氟龙、绝缘膜片切割完成后,按照要求将特氟龙板、硅胶板、绝缘膜片、电子材料、铝片、铜片等进行分层预组装。

  压合:将预组装完成的半成品放入模具,用压机在电加热160ºC下热压,使得绝缘膜、硅胶板等材料紧密粘合。

  半成品 CCD(外观和视觉检测设备)检测:主要是对半成品检测异物、划痕、压痕、极耳不良、污染、腐蚀、凹点、极耳烧伤、字符模糊等外观缺陷检测,属于物理检测。

  焊接:主要是对金属件和注塑件的焊接,包括激光焊和超声波焊接等,其中金属件加工使用激光焊接,塑料件则采用超声波焊接。

  拆卸/插温感:用紧固件铆钉与已焊接压合后的各种外购的铝件、铜件、塑料件、温感设备、进行紧固组装。

  成品 CCD 检测:经过上述操作后检测异物、划痕、压痕、极耳不良、污染、腐蚀、凹点、极耳烧伤等外观缺陷检测;

  清洁:采用棉布蘸酒精擦拭产品,进行清洁消毒,产生清洁废气G2。

  成品检验:产品进行最后检测,均为物理检测。产生不合格品S4,产品经检验合格后包装入库。

  二、新能源汽车销量攀升,带动FPC/CCS百亿市场

  在双碳目标下,全球新能源汽车产业加速发展,新能源汽车销量不断攀升,根据研究机构EVTank发布的数据显示,2022年全球新能源汽车销量达到1082.4万辆,同比增长61.6%。展望未来,EVTank预计全球新能源汽车的销量在2025年和2030年将分别达到2542.2万辆和5212.0万辆,新能源汽车的渗透率价格持续提升并在2030年超过50%。

  我们根据这一新能源汽车销量预测数据,对 FPC/CCS 的市场空间进行测算:

  新能源汽车电池模组平均数量:FPC 及 CCS 的单车用量与电池模组设计相关,主流车型以 7-12 个模组的用量居多,我们假设2022年新能源汽车电池模组平均数量约为 9 个,此后由于续航要求的提升,每年电池模组平均数量有所增长。

  电池模组使用 FPC数量:根据联赢激光微信公众号数据,单个电池模组对应1个 CCS,1 个 CCS 一般配置 1-2 个 FPC,此处保守假设单个模组使用 1 个 FPC 进行测算。CCS 集合塑胶结构件、铜铝排等结构件,CCS 单车价值有望达到 FPC的 2-3 倍。

  FPC 价格:根据奕东电子招股说明书内容,每平方米排版数量分为 15 个以下,15-50 个,50 个以上三类,而每平方米排版越多的 FPC 售价也越高。根据披露数据 2021 年 1-9 月,每平方米 15 个以下的 FPC 单位售价为 878.58 元/平方米,则单个 FPC 售价为 58.57 元以上,假设平均单个 FPC 价格为 60 元,此后每年有所下滑,2022年单个 FPC 价格以55元计算。

  CCS 单车价值量:根据联赢激光微信公众号披露,CCS 单车价值量约为 1000-1500 元,保守假设 2022 年为 1100 元,此后随着汽车电池模组平均数量提升+单位售价下滑因素叠加呈现先增后减的态势。

  最终测算得到 2022年、2025 年FPC与 CCS 的合计市场空间为172.64 亿元和 394.04 亿元,复合增长率约31.7%。

  表:FPC/CCS 市场规模测算

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  三、CCS集成母排产业链相关企业

  CCS集成母排产业链包括上游的模切材料、铜铝排、FPC/PCB等和设备厂商,下游的CCS集成母排生产商,以及应用端的动力电池厂商如宁德时代、亿纬锂能、国轩高科、中航新创、捷威动力等,因CCS附加值比单纯的FPC更高,因此也有不少FPC/PCB厂商进一步布局下游集成产品CCS。

  模切材料相关供应商:

  赛伍技术

  腾鑫精密电子

  科谷纳新材料

  安派电子

  回天新材

  六淳智能科技

  晟云电子新材料

  福安达电工材料

  奇锐克电子科技

  高恒材料科技

  裕兴薄膜科技

  合肥鼎中智能

  一心电子

  福安达电工材料

  墨田科技

  德佑新材料

  铜铝排相关供应商:

  腾鑫精密电子

  福建正阳汽车部件

  蚌埠金实科技

  邦腾五金电子

  三合兴贴胶制品

  纳微美精密机械

  利通行汽车配件

  汉群精密技术

  佳超五金科技

  金桥铜业科技

  荣亿精密

  FPC/PCB/FFC/FDC等相关供应商:

  鹏鼎控股

  东山精密

  合力泰

  景旺电子

  熊猫电子

  创励安科技

  恒美电子

  安捷利

  泰科电子

  东莞五株电子

  广德鼎星电子

  广东骏亚电子

  爱谱生电子

  则成电子

  格远电子

  禾惠电子

  鼎华芯泰

  龙谊电子

  赣州明高科技

  新业电子

  东莞溢信高电子

  源康精密电子

  斗门三元泰电子

  上海昭远实业

  正鑫源实业

  小德电子科技

  驰晟光电

  瑞良电子五金

  田津电子技术

  CCS集成母排厂商:

  苏州西典新能源电气股份有限公司

  深圳壹连科技股份有限公司

  东莞市硅翔绝缘材料有限公司

  苏州瑞可达连接系统股份有限公司

  厦门弘信电子科技集团股份有限公司

  苏州万祥科技股份有限公司

  奕东电子科技股份有限公司

  深圳市特普生科技有限公司

  深圳市得润电子股份有限公司

  安费诺汽车连接系统(常州)有限公司

  厦门市铂联科技股份有限公司

  胜蓝科技股份有限公司

  惠州中京电子科技股份有限公司

  惠州硕贝德无线科技股份有限公司

  浙江赛英电力科技有限公司

  浙江东尼电子股份有限公司

  苏州方林科技股份有限公司

  中航光电科技股份有限公司

  浙江元集新材料有限公司

  广东铭基高科电子股份有限公司

  北京维通利电气有限公司

  苏州斯普兰蒂科技股份有限公司

  广州安博新能源科技有限公司

  深圳市驭能科技有限公司

  相关设备厂商:

  新定源机电设备有限公司

  深圳比昂电子设备有限公司

  深圳市鑫台铭智能装备股份有限公司

  深圳市赛柏敦自动化设备有限公司

  精科电子自动化设备有限公司

  佛山市亨力豪机械有限公司

  深圳市智丰设备科技有限公司

  大族激光智能装备集团有限公司

  深圳市联赢激光股份有限公司

  苏州迅镭激光科技有限公司

  苏州精海激光智能科技有限公司

  深圳市华瀚激光科技有限公司

  苏州富润泽激光科技有限公司

  佛山市顺德区楚鑫机电有限公司

  苏州大鑫华激光科技有限公司

  深圳市泰迡斯超声波设备有限公司

  苏州大鑫华激光科技有限公司

  苏州镭发智能装备有限公司

  广州市科普超声电子技术有限公司

  苏州达牛新能源科技有限公司

  深圳市立创达自动化设备有限公司

  深圳市振华兴科技有限公司

  东莞市雅创自动化科技有限公司

  苏州腾斯凯电子科技有限公司

  厦门中智邦达科技有限公司

  无锡日联科技股份有限公司

  深圳市燕麦科技股份有限公司

  江苏力德尔电子信息技术有限公司

  SPSI厦门中智邦达科技有限公司

  申为激光科技有限公司

  昆山晶晖智能装备有限公司

  深圳市易联自动化设备有限公司

  深圳和通自动化设备有限公司

  广东全丰智能装备有限公司

  厦门蚨祺自动化设备有限公司

  普洛赛斯(苏州)智能装备有限公司

  苏州福沃特机械制造有限公司

  无锡恩索里克超声智能有限公司

  厦门市工科自动化设备有限公司

  苏州赛秘尔电子科技有限公司

  苏州腾斯凯电子科技有限公司

  深圳环城鑫精密制造有限公司

  斑马(昆山)智能信息科技有限公司

  合肥迈斯软件科技有限公司

  珠海奇川精密设备有限公司

  珠海锐翔智能科技有限公司

  柯依努(苏州)精密光电有限公司

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