先进的电芯连接铝或铜母线排和电池管理连接器系统能够满足电动汽车和其他绿色应用的严格要求。
概述
电动汽车（包括轿车、卡车、摩托车、公共汽车、海船）和其他应用的快速增长，正在迫使汽车和电池制造商提供更牢固、更紧凑、更强大的电池模块。
本技术公告简要介绍了多种终端应用中多电芯电池模块的设计方法，并讨论了正在简化和改变电池模块设计和制造的新型Cell-PLX™互连技术。
电池模块解析
电动汽车的电池模块设计非常复杂，因制造商和具体终端应用的不同而有很大差异。然而，所有电池模块设计在根本上都需要牢固的机械和电气组件系统，才能实现与电池模块集成并接口的基本功能（参见图1）。
电池模块通常由大量单体电芯组成。各电芯分组排列，并连接到电芯连接铝或铜母线排，用于收集指定的功率输出水平。电芯的数量和每个电芯的功率输出能够决定功率模块能够提供的输出。
根据各电池模块制造商的理想设计，单体电芯可能具有不同的化学成分、物理形状和尺寸。为达到整个电池模块系统的总电压和电流要求，电池互连系统必须能够串联和/或并联所有的独立电芯。
为支持下列功能，系统中的其他组件应与电芯阵列接口：
- 收集电流；
- 提供充足的电气绝缘；
- 确保机械结构的完整性；
- 促进电芯散热，实现热管理；
- 提供保护性外壳；
- 实现与汽车动力总成推进系统的电源连接。
用于电动驱动的电动汽车和公共汽车的先进电池模块可以包含多达数千个单体电芯，增加了整个系统的复杂性。
多电芯电池模块设计方法的演变
近年来，电池模块设计经历了显著的变化和提升，特别是在用于收集电流和提供外部电源连接的互连方法方面。
早期的方法采用了线束、柔性电路板和线缆焊接技术（见图2）；然而，这些方法存在下列明显缺点：
- 装配过程缓慢；
- 难以实现与电芯牢固连接；
- 不适合大批量生产；
- 随着电池模块尺寸变大，复杂性增加，它们的可靠性引发了关注。
Cell-PLX™技术使得牢固且可定制的电池设计成为可能
为了满足电动汽车、卡车、商业运输和其他应用的日益增长的需求，电池设计工程师正在寻找一种更强大、更具适应性的互连技术，用于应对电池模块尺寸和设计需求日益多样化的问题。
Cell-PLX™通过为特定终端应用需求量身定制的电池互连系统来满足以上需求（参见图3）。它不仅适用于圆柱形、方形或软包电芯，还支持各种电流密度和电芯阵列配置。它采用牢固的包装形式，可确保在高振动环境中维持电池模块的耐用性。
作为全球解决方案提供商，ENNOVI的设计专长和垂直整合的内部生产制程可以帮助企业加快电池互连系统的上市时间。为了充分满足日益增长的先进电池应用的需求，底层互连实施技术必须同时实现耐用性和高度的适应性，才能满足特定应用的需求。Cell-PLX™从设计之初就提供了理想的可配置性，能够适应不同的外观、尺寸和性能要求。结合广泛的电芯连接铝或铜母线排、介质层和镀层饰面，Cell-PLX™可以真正地按照所需的严格规格进行定制。
Cell-PLX™的定制功能
Cell-PLX™的高精度电芯连接铝或铜母线排保持了严格的公差，能够确保可靠性和持久性。所述电芯连接铝或铜母线排的厚度可以根据电池模块的电流密度要求进行定制。电芯连接铝或铜母线排上的电芯正负极接线端子为电芯提供了可靠的连接方式。所述端子可以成型至电芯水平，用于激光焊接或线缆焊接连接。
在需要正负极接线端子都位于电芯同一侧的应用中，Cell-PLX™可以配置两个由绝缘层隔开的电芯连接铝或铜母线排（参见图4），或者一个较厚的电芯连接铝或铜母线排。
利用先进的高速制造工艺，端子的厚度可以比电芯连接铝或铜母线排本身更薄。如此既保证了电芯的焊接简便性，又保持了整个电芯连接铝或铜母线排的强度和结构完整性。定制的电芯连接铝或铜母线排设计能够优化端子位置，使其配接电芯。此外，配置灵活的CCS塑料支架能够牢固地固定电芯，从而提高连接的质量和牢固性。CCS塑料支架也可以定制，将底层绝缘层纳入其中，然后通过热铆接（压敏胶和热压胶）将其连接到相邻层上。
Cell-PLX™技术还包括集成定制包覆成型引线框架的选项，用于将电池管理系统（BMS）控制板连接到电芯连接铝或铜母线排（参见图5）。电池模块之间也有多种连接方式可供选择，如螺母/螺栓、插针/插座和其他定制配置。
为实现安全性和电芯监测，其他互连设计方案支持放置无源和有源元件，包括保险丝、热敏电阻、大多数正负极互连、CCS塑料支架设计、信号互连或连接到控制板的线束/电路。
通过各种终端应用改造多个行业
Cell-PLX™电池互连系统的可定制性使该技术能够在广泛的应用中发挥巨大的价值，包括但不限于以下应用：
- 航空航天——民航电气化；
- 汽车——电动汽车；
- 商业运输——公共汽车、轻型卡车、拖拉机拖车、火车和地铁系统；
- 海事——船舶和渡轮；
- 个人代步工具——摩托车、电动滑板车和自行车；
- 动力来源——风能和太阳能的存储。
小结
随着电池应用在各行各业的快速发展，人们对牢固可靠、高效互连的电池模块的需求成为成功的关键因素。无论是在电动汽车运输领域还是其他行业，ENNOVI的Cell-PLX™电池互连系统都具有以下关键优势：
- 支持各种电流密度和电芯阵列配置；
- 可定制，并具备拥有严格公差的单层/多层电芯连接铝或铜母线排设计；
- 专为优化激光焊接或线缆焊接连接方法而设计；
- 采用适用于高振动环境的牢固的包装形式；
- 提供多种模块间连接方案；
- 无缝集成无源和有源元件，实现安全性和电芯监测；
- 能够借助ENNOVI垂直整合的内部生产制程快速进入市场。
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