在新能源汽車動(dòng)力電池包中，CCS核心的電氣集成部件，它們構(gòu)成了電池管理系統(tǒng)（BMS）的“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”和“血管系統(tǒng)”。

下面LEVIN老師從專業(yè)角度為你詳細(xì)解析。

1. 什么是CCS（Cells Contact System，集成母排）

定義與功能

CCS，中文常稱為集成母排線束板集成件，它是一個(gè)將電池模組內(nèi)電連接、信號(hào)采集、結(jié)構(gòu)支撐等功能高度集成的模塊。其核心功能包括：

• 電芯串并聯(lián)：通過(guò)銅排或鋁排，將多個(gè)電芯進(jìn)行串聯(lián)或并聯(lián)，構(gòu)建高壓電氣回路。

• 信號(hào)采集：精準(zhǔn)采集每個(gè)電芯的電壓和溫度信號(hào)，并傳輸給BMS，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控。

• 過(guò)流保護(hù)：部分設(shè)計(jì)集成熔斷機(jī)構(gòu)，在電流異常時(shí)切斷電路，保障安全。

• 結(jié)構(gòu)支撐與絕緣：其塑膠結(jié)構(gòu)件為整個(gè)組件提供機(jī)械支撐和電氣絕緣。

結(jié)構(gòu)組成

一個(gè)典型的CCS通常由三大部分構(gòu)成，即FPC、塑膠支架、導(dǎo)電排

1. 信號(hào)采集組件：即FPC（柔性電路板）、PCB（硬質(zhì)電路板）、FFC（柔性扁平線纜）或傳統(tǒng)線束。目前主流是FPC方案（Flexible Printed Circuit

   

   圖 FPC形式的CCS：以聚酰亞胺或聚酯薄膜為基材，通過(guò)蝕刻工藝制成柔性電路，集成溫度傳感器、鎳片等組件，實(shí)現(xiàn)高密度信號(hào)采集。

2. 塑膠結(jié)構(gòu)件：如注塑支架、吸塑板或PET熱壓膜，起支撐、固定和絕緣作用。

3. 導(dǎo)電排：銅排或鋁排，用于承載大電流。自不必多說(shuō)；

技術(shù)方案與趨勢(shì)

根據(jù)信號(hào)采集組件的不同，CCS主要分為以下幾類，其特點(diǎn)對(duì)比如下：

最開(kāi)始只是線束的簡(jiǎn)單集成：

圖 線束形式：線束廠做好一體化采集線束后，再拼裝塑膠支架、鋁巴、鎳端子，最后還要手工焊接鋁巴與電芯。

慢慢的，演變成一系列新的形式：

方案類型

核心組件

主要特點(diǎn)

適用場(chǎng)景

傳統(tǒng)線束型

線束 + 端子 + NTC

成本低，工藝成熟；體積大，自動(dòng)化程度低

早期方案或成本敏感型應(yīng)用

FPC型 (主流)

FPC + 鎳片/銅鋁排

超薄（0.1-0.3mm）、輕量、高集成度；信號(hào)穩(wěn)定，利于自動(dòng)化生產(chǎn)；成本相對(duì)較高

對(duì)空間和輕量化要求高的動(dòng)力電池

PCB型

PCB + 鎳片/銅鋁排

結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，成本適中；厚度較大（1-2mm），不可彎曲

對(duì)柔性要求不高的標(biāo)準(zhǔn)模組

FFC/FDC型

FFC/FDC + 鎳片/銅鋁排

柔韌性好，成本較低（FDC比FPC低約30%）；耐壓和精度是挑戰(zhàn)

長(zhǎng)條形模組或儲(chǔ)能電池等成本敏感領(lǐng)域

圖 PCB板形式：采用FR4環(huán)氧樹(shù)脂基板，通過(guò)鉆孔、電鍍等工藝制作硬質(zhì)電路板，集成鎳片、保險(xiǎn)絲等組件。

圖 FFC形式：FFC是指柔性扁平線纜，以PET為基材，鍍錫銅線與絕緣層壓合而成，通過(guò)端子連接實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳輸。

示意圖示意

典型的CCS結(jié)構(gòu)示意圖如下（描述性示意）：

• 頂層：是一層超薄的FPC（柔性電路板），上面蝕刻有精密的采樣線路，并集成了溫度傳感器（NTC）焊點(diǎn)。

• 中間層：是塑膠支架（如吸塑板），F(xiàn)PC通過(guò)熱壓或熱鉚工藝固定其上，支架上預(yù)留了定位孔和卡槽。

  

  圖 注塑工藝支架：將阻燃塑料（如PC+ABS、PA66）熔融后注入模具，形成帶有定位孔、防滑紋等結(jié)構(gòu)的托盤(pán)，用于支撐電芯、集成信號(hào)采集組件（如FPC、線束）及銅鋁排。

  

• 吸塑隔離板方案采用阻燃PC薄膜通過(guò)真空吸塑成型，制成輕薄隔離板，再與FPC、銅鋁排等組件通過(guò)熱鉚工藝整合。

• 熱壓膜方案方案熱壓膜方案通常采用PET絕緣膜（厚度50-100μm）作為基材，通過(guò)熱壓機(jī)將信號(hào)采集組件（FPC/PCB）、銅鋁排等壓合成一體。

• 底層

銅鋁排，通過(guò)激光焊接與電芯極柱連接，實(shí)現(xiàn)串并聯(lián)。FPC上的采樣點(diǎn)通過(guò)焊接（如超聲波焊）與銅鋁排上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)連接，從而采集電壓。

2. FPC（Flexible Printed Circuit，柔性電路板）

定義與角色

FPC在CCS中扮演“神經(jīng)”的角色。它是以聚酰亞胺（PI）或聚酯薄膜（PET）為基材制成的可彎曲電路板，直接替代了傳統(tǒng)笨重的采樣線束。

核心優(yōu)勢(shì)

1. 高密度與集成化：所有電壓和溫度采樣線路集成在一張薄膜上，省去大量獨(dú)立線束和接插件，極大減少連接點(diǎn)，提升可靠性。

2. 超薄與輕量化：厚度僅0.1-0.3mm，大幅節(jié)省電池包內(nèi)部空間，提升能量密度。

3. 柔性可彎曲：能夠適應(yīng)電芯表面不平整或模組內(nèi)的復(fù)雜空間布局，加強(qiáng)三維組裝能力。

4. 適配自動(dòng)化：CCS集成FPC后，可作為一個(gè)整體模塊由機(jī)械手臂抓取安裝，極大提升Pack裝配的自動(dòng)化程度和生產(chǎn)節(jié)拍。

在CCS中的集成工藝

FPC與CCS的集成主要通過(guò)熱壓熱鉚工藝完成：

• 熱壓工藝：將FPC、鎳片（如需）、導(dǎo)電排通過(guò)PET絕緣膜熱壓成一個(gè)整體。此方案厚度最?。尚∮?mm），集成度最高。

• 熱鉚工藝：將FPC和導(dǎo)電排固定在吸塑或注塑的塑膠支架上，通過(guò)熱鉚柱固定。結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，工藝相對(duì)成熟。

3. CCS與FPC的關(guān)系及對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的意義

關(guān)系FPC是CCS的“大腦”和“神經(jīng)”，CCS是以FPC為核心進(jìn)行集成的“功能模塊”。你可以理解為：CCS = FPC（信號(hào)采集與傳輸） + 結(jié)構(gòu)件（支撐與絕緣） + 銅鋁排（功率傳輸）。

對(duì)電池包系統(tǒng)與結(jié)構(gòu)工程師的意義

1. 提升空間利用率：CCS（尤其是FPC方案）的輕薄化特性，為電池包內(nèi)部騰出了寶貴空間，是提升體積能量密度的關(guān)鍵。

2. 簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)與裝配：高度集成化減少了零部件數(shù)量，簡(jiǎn)化了BMS布線，降低了設(shè)計(jì)復(fù)雜度，并推動(dòng)了產(chǎn)線自動(dòng)化。

3. 增強(qiáng)可靠性：減少了線束連接點(diǎn)，降低了因接觸不良、磨損導(dǎo)致的故障風(fēng)險(xiǎn)，采樣信號(hào)更穩(wěn)定。

4. 支持新工藝與降本：了解FPC與FDC、FFC等方案的優(yōu)劣，有助于在性能、成本和工藝性之間做出平衡，例如在儲(chǔ)能領(lǐng)域可考慮更具成本優(yōu)勢(shì)的FDC方案。

CCS是電池包電氣集成的物理載體，而FPC是其實(shí)現(xiàn)智能化、輕量化采集的核心技術(shù)路徑。掌握二者的設(shè)計(jì)選型、工藝匹配和可靠性驗(yàn)證，是現(xiàn)代電池包系統(tǒng)與結(jié)構(gòu)工程師的必備技能。

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