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新能源汽车动力电池包 PACK,高低压线束装配工艺全解析

线束主要可以分为:高压线束和低压线束。

高压线束负责将动力电池产生的强大电能高效、安全地输送到各个关键部件,如驱动电机、逆变器等。低压线束则负责传递各种控制信号和监测数据,将电池管理系统(BMS)与电芯紧密相连。

如果高压线束出现问题,比如接触不良、电阻过大,车辆可能会出现动力减弱、续航里程大幅缩短,甚至直接抛锚的情况。如果低压线束装配不当,信号传输就会出现偏差或中断,BMS 就如同失去了感知能力,无法及时发现电池的异常,这可能引发电池过充、过放等严重问题,不仅影响电池寿命,更会埋下安全隐患。

因而高低压线束装配的质量,直接关系到新能源汽车的性能、安全与可靠性,是新能源汽车能否稳定运行的关键环节。接下来,就让我们深入了解高低压线束装配的奥秘。

1 高压线束装配

1.1 高压线束连接方式

高压线束的连接方式直接关系到电能传输的稳定性与安全性,目前常用的连接方式主要有铜排激光焊接和螺栓紧固两种。

铜排激光焊接是一种高精度的连接技术,它利用高能量密度的激光束使铜排的连接部位迅速熔化并融合在一起,形成牢固的焊接接头。

这种连接方式具有极高的连接强度和极低的接触电阻,一般能将接触电阻控制在微欧级别,大大降低了电能传输过程中的能量损耗,提高了传输效率。

螺栓紧固则是一种较为常见且便于安装和维护的连接方式。同时,为了进一步提高连接的可靠性,还会在螺栓和螺母之间添加弹簧垫圈或防松胶,增强防松效果。

在进行螺栓紧固时,需要严格按照规定的扭矩要求进行操作,一般对于不同规格的螺栓,扭矩要求在几十到上百 N.m 不等。例如,M8 规格的螺栓,其扭矩要求通常在 30~40N.m 左右。通过精确控制扭矩,可以确保连接部位的紧密接触,防止因松动而导致电阻增大、发热甚至起火等安全隐患。

1.2 高压线束设计和装配注意事项

高压线束作为承载高电压、大电流的部件,其防护措施至关重要。

1. 防触电措施,高压线束装配时必须佩戴防护手套

2. 检查铜排绝缘层是否有破损,连接区域是否有脏污;

3. 高压线束布置走向应避开尖锐物体,避免发生机械损伤

4. 铜排需进行倒圆角处理,避免划伤手指或绝缘材料,同时避免尖端放电

5. 螺栓连接必须有足够的扭矩,并进行二次定扭防松,划绿色骑缝线确认。例如,对于 M8 螺栓连接 2mm 厚的铜排,扭矩一般在 6-8N·m 左右。松动或存在间隙的连接位置,接触电阻过大可能导致局部发热严重,完成附近电芯老化速度加快。

2 低压线束装配

2.1 FPC/CCS 集成技术

在低压线束装配中,FPC(柔性电路板)与 CCS(集成母排)集成技术正逐渐成为行业的发展趋势。FPC 凭借其独特的优势,正逐步替代传统线束,用于采集电芯的电压与温度信号。

FPC 具有高度集成的特点,它可以将多个电子元件集成在一块柔性电路板上,实现功能的模块化。

例如,在某些先进的动力电池包中,FPC 不仅能够采集电芯的电压和温度信号,还集成了过流保护、信号放大等功能,大大简化了电路结构。其超薄厚度和超柔软度,使其能够在狭小的空间内灵活布线,有效提升了电池包内的空间利用率,使电池包的结构更加紧凑。同时,FPC 的自动化装配程度高,通过机械手臂抓取即可直接放置在电池包上,不仅提高了装配效率,还减少了人为因素导致的装配错误,降低了生产成本。

随着技术的进一步发展,FPC 正朝着与 CCS 集成的方向发展。

CCS 产品由 FPC、塑胶结构件、铜铝排等组成,铜铝排将多个电芯通过激光焊接进行串并联,FPC 通过与铜铝排、塑胶结构件连接,从而构成电气连接与信号检测结构部件。这种集成技术进一步提高了系统的集成度和可靠性,减少了连接点,降低了信号传输的干扰和故障风险,为电池管理系统提供了更加稳定、准确的信号传输。

2.2 低压线束设计与装配注意事项

不同的功能部位,使用不同的颜色。对于线束来说一般低压线束采用黑色,高压线束采用橙色。

低压线束的端子连接是确保信号稳定传输的重要环节。在连接过程中,为了避免出现连接错误,通常会采用一系列的防呆设计。

插件端子的颜色编码是一种常见且直观的防呆设计。此外,还会在端子和护套上设计独特的形状和结构,使其只能按照正确的方向和位置进行连接。比如,采用非对称的插孔和插针设计,只有在正确的方向下,插针才能顺利插入插孔,从而有效防止了反插和错插的情况发生。

低压线束设计和装配注意事项:

1. 检查线束外观是否符合设计要求

2. 在合适位置用扎带将线束固定在端板,箱体或支架上,防止振动造成导致线束破损 3。低压线束多采用双绞线。,配合箔层或编织层,以满足电磁干扰要求

3. 低压线束需满足一定的阻燃要求,多采用胶带,波纹管等进行包裹;

4. 对于存在密封设计的线束,必须确认插件密封圈完整

3 装配流程与要点把控

3.1 前期准备工作

在进行高低压线束装配之前,全面细致的前期准备工作是确保装配质量的重要基础。

1)高低压线束要进行严格的外观检查,仔细查看线束表面是否有破损、划伤、变形等缺陷,特别是绝缘层是否完好无损,任何细微的破损都可能在后续使用中引发安全隐患。同时,检查线束的标识是否清晰、准确,确保线束的规格、型号与装配要求一致。

2)确保所使用的工具齐全且功能正常。例如,对于螺栓紧固连接,要准备好精度符合要求的扭矩扳手,并在使用前进行校准,以保证扭矩施加的准确性。常用的扭矩扳手精度一般要求控制在±3%以内,这样才能确保连接部位的紧固程度符合标准。

3)注意工作环境的清洁和防护措施。装配工作区域应保持整洁,避免灰尘、杂物等进入线束内部,影响装配质量。同时,为了防止静电对电子元件造成损坏,工作区域应铺设防静电垫,操作人员需佩戴防静电手环,确保整个装配过程在静电防护良好的环境下进行。

3.2 具体装配步骤

高低压线束的装配步骤需要严格按照规定的顺序和操作要点进行,以确保线束连接的正确性和稳定性。

在高压线束装配中,通常先连接模组间的高压线束,这是因为模组间的连接是整个高压系统的基础,先完成这部分连接可以为后续的装配提供稳定的架构。在连接过程中,要确保铜排激光焊接的接头质量或螺栓紧固的扭矩符合要求,避免出现虚焊或松动的情况。

低压线束的装配同样需要遵循一定的顺序。由于 FPC 主要用于采集电芯的电压与温度信号,与电芯的连接紧密且对信号传输的及时性要求高,所以先连接 FPC 与电芯。在连接时,要确保 FPC 的引脚与电芯的连接点准确对齐,采用合适的焊接工艺或压接方式,保证连接的可靠性。然后再连接其他低压线束,如连接到 BMS、传感器等设备的线束,确保信号传输的线路完整、畅通。

3.3 质量检测环节

装配完成后的质量检测是保证高低压线束装配质量的关键环节,通过一系列严格的检测项目,可以及时发现并解决潜在的问题。

导通性测试是检测的重要项目之一,使用专业的导通测试仪,对高低压线束的每一条线路进行测试,确保电流能够在导线中正常流通,无断路现象。

绝缘电阻测试则是为了检测线束的绝缘性能,防止漏电事故的发生。使用绝缘电阻测试仪,在规定的电压下,测量线束与线束之间、线束与外壳之间的绝缘电阻。对于高压线束,绝缘电阻一般要求大于 100MΩ,以确保在高电压环境下,线束能够保持良好的绝缘状态,保障人员和设备的安全。

外观检查也是必不可少的环节,仔细查看线束的连接部位是否牢固,端子是否完全插入护套,有无松动、脱落的迹象。同时,检查线束的防护措施是否到位,如波纹管是否完好、固定是否牢固,屏蔽层是否有破损等。

只有通过以上各项检测,且检测结果均符合标准要求的高低压线束装配,才能进入下一生产环节,确保最终产品的质量与安全。


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