การวิเคราะห์เทคโนโลยี Busbar แบบรวม CCS ของชุดแบตเตอรี่และแนวโน้มการพัฒนาตลาด

 

ในระบบแบตเตอรี่จ่ายไฟของรถยนต์พลังงานใหม่ การเชื่อมต่อที่มีประสิทธิภาพและปลอดภัยระหว่างเซลล์แบตเตอรี่มีความสำคัญต่อประสิทธิภาพโดยรวมของยานพาหนะ เพื่อให้บรรลุความต้องการไฟฟ้าแรงสูงและพลังงานสูง โดยทั่วไปเซลล์แบตเตอรี่หลายเซลล์จะรวมกันแบบอนุกรมและขนานกันเพื่อสร้างโมดูลแบตเตอรี่ ในกระบวนการนี้ บัสบาร์มีบทบาทสำคัญในการเชื่อมต่อทางไฟฟ้า

 

ในการออกแบบแบบดั้งเดิม การสุ่มตัวอย่างแรงดันไฟฟ้าและอุณหภูมิสำหรับเซลล์แบตเตอรี่แต่ละเซลล์โดยทั่วไปจะขึ้นอยู่กับระบบชุดสายไฟที่แยกจากกัน อย่างไรก็ตาม วิธีการนี้ไม่เพียงแต่ใช้พื้นที่จำนวนมากเท่านั้น แต่ยังทำให้การเดินสายยุ่งยากและลดระดับของการประกอบอัตโนมัติอีกด้วย ด้วยแนวโน้มที่เร่งขึ้นไปสู่การมีน้ำหนักเบาและระบบอัตโนมัติในยานพาหนะพลังงานใหม่ เทคโนโลยีบัสบาร์แบบรวม CCS (Cell Contact System) ได้ถือกำเนิดขึ้น

 

บัสบาร์แบบรวม CCS ผสานรวมส่วนประกอบการรับสัญญาณ (เช่น FPC, PCB และ FFC) เข้ากับบัสบาร์แบตเตอรี่ ตัวเชื่อมต่อบัสบาร์ และส่วนประกอบโครงสร้างที่เป็นฉนวน ด้วยการบีบอัดความร้อน การโลดโผน หรือการเชื่อมด้วยอัลตราโซนิก โครงสร้างแบบผสมผสานช่วยให้สามารถ-อนุกรมแรงดันไฟฟ้าสูงและการเชื่อมต่อแบบขนานของเซลล์แบตเตอรี่ รวมถึงการสุ่มตัวอย่างแรงดันไฟฟ้าและอุณหภูมิ ส่วนประกอบหลักประกอบด้วย:

 

* บัสบาร์นำไฟฟ้าทองแดงหรืออลูมิเนียม (บัสบาร์เทอร์มินัลแบตเตอรี่รถยนต์, บัสบาร์พลังงานยานยนต์, พาวเวอร์บัสบาร์);
* ฉนวน (ฉนวนบัสบาร์);
* ส่วนประกอบตัวเชื่อมต่อ (ขั้วต่อบัสบาร์, ขั้วต่อบัสบาร์ยานยนต์);
* วงจรรับสัญญาณ (FPC/PCB)

 

ระบบนี้จะส่งสัญญาณแรงดันไฟฟ้าและอุณหภูมิไปยัง BMS และเป็นส่วนประกอบที่สำคัญของระบบการจัดการแบตเตอรี่

 

 

 

 

เมื่อเปรียบเทียบกับบัสบาร์ชุดสายไฟแบบดั้งเดิม CCS Integrated Busbar Systems (ระบบบัสบาร์ของยานยนต์) มีข้อได้เปรียบที่สำคัญดังต่อไปนี้:

 

1. บูรณาการโครงสร้างและน้ำหนักเบา
การใช้ FPC และ PCB เป็นพาหะรับสัญญาณจะเข้ามาแทนที่ชุดสายไฟที่ยุ่งยาก ส่งผลให้ระบบมีน้ำหนักเบาและบางลงพร้อมการใช้พื้นที่ที่ดีขึ้น ตรงตามข้อกำหนดการออกแบบที่กะทัดรัดของยานพาหนะพลังงานใหม่

 

2. ระดับสูงของการประกอบอัตโนมัติ
โครงสร้างโมดูลาร์ของระบบบัสบาร์ช่วยให้สามารถประกอบได้อย่างรวดเร็วและสามารถรวมเข้ากับอุปกรณ์อัตโนมัติได้ ซึ่งช่วยลดการใช้แรงงานคนได้อย่างมากและปรับปรุงความสม่ำเสมอในการผลิต

 

3. ปรับปรุงความทนทานและความปลอดภัย
เทคโนโลยีการกดร้อน-ในตัวช่วยเพิ่มการปิดผนึก ความต้านทานความชื้น และความต้านทานการกัดกร่อนของสายการผลิตได้อย่างมาก โครงสร้างการป้องกันกระแสไฟเกินมักจะรวมอยู่ในการออกแบบบัสบาร์ของยานยนต์เพื่อป้องกันการโอเวอร์โหลดของเซลล์และเพิ่มความปลอดภัยของบรรจุภัณฑ์โดยรวม

 

4. มาตรฐานที่แข็งแกร่งและความเข้ากันได้
โมดูลการออกแบบบัสบาร์สามารถปรับให้เข้ากับขนาดและเค้าโครงของเซลล์ต่างๆ ได้อย่างยืดหยุ่น ช่วยอำนวยความสะดวกในการผลิตขนาดใหญ่- และลดต้นทุนการพัฒนาและการประกอบ

 

5. ประสิทธิภาพทางไฟฟ้าที่เสถียร
ตัวนำอะลูมิเนียมทองแดง-คุณภาพสูง-รวมกับชั้นฉนวน Busbar Insulations จะรักษาการส่งผ่านอิมพีแดนซ์ต่ำแม้ในสภาวะกระแสไฟสูง ซึ่งช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการนำไฟฟ้าโดยรวมของระบบ

 

 

โดยทั่วไปแล้วการผลิตบัสบาร์แบบรวมของ CCS จะมีขั้นตอนสำคัญดังต่อไปนี้:

 

1. การตัดและปรับสภาพฟิล์ม

ฟิล์มฉนวน แผ่นซิลิโคน แผ่นเทฟลอน และวัสดุอื่นๆ ถูกตัดตามขนาดที่กำหนด เพื่อให้มั่นใจในความแม่นยำของการรีดร้อนในภายหลัง

 

2. ก่อน-การประกอบ

วัสดุนำไฟฟ้า (แผ่นทองแดงและอลูมิเนียม) วัสดุฉนวน และชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์จะถูกจัดเรียงตามลำดับเพื่อสร้างโครงสร้างที่จะกด ขั้นตอนนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อความสม่ำเสมอและความน่าเชื่อถือของเส้นทางนำไฟฟ้าของ Automotive Bus Bar

 

3. การปั้นแบบกดร้อน

การใช้เครื่องรีดร้อนไฟฟ้าที่ประมาณ 160 องศา ชั้นวัสดุจะถูกเชื่อมติดกันอย่างแน่นหนาเพื่อสร้างโครงสร้างสำคัญของระบบ BusBar หรือ Power Busbar ของยานยนต์

 

4. การเชื่อมและการโลดโผน

โดยทั่วไปส่วนประกอบโลหะจะถูกเชื่อมโดยใช้การเชื่อมด้วยเลเซอร์หรืออัลตราโซนิก โดยโครงสร้างบางส่วนใช้การตอกหมุดอัตโนมัติสำหรับการตรึงทั้งทางกลและทางไฟฟ้า

 

5. การตรวจสอบและประกอบอัตโนมัติ
การตรวจสอบด้วยภาพ CCD จะระบุรอยขีดข่วน ข้อบกพร่องของแท็บ และการปนเปื้อน จากนั้นระบบจะรวมเข้ากับเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิและส่วนประกอบโครงสร้างพลาสติกเพื่อสร้างชุดประกอบบัสบาร์สำหรับยานยนต์ที่สมบูรณ์

 

6. การทำความสะอาดและการตรวจสอบ
หลังจากทำความสะอาดด้วยแอลกอฮอล์ จะมีการทดสอบความต่อเนื่องและฉนวนขั้นสุดท้ายเพื่อให้แน่ใจว่าเป็นไปตามมาตรฐานความปลอดภัยและประสิทธิภาพทางไฟฟ้า

 

ด้วยกระบวนการข้างต้น Battery Bus Bar และวงจรรับสัญญาณจะถูกรวมไว้ในกระบวนการผลิตเดียว ทำให้เกิดระบบตัวเชื่อมต่อ Bus Bar สำหรับยานยนต์ที่มีความน่าเชื่อถือสูง

 

 

ด้วยแรงผลักดันจากเป้าหมาย "Dual Carbon" ยอดขายทั่วโลกของรถยนต์พลังงานใหม่ยังคงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ซึ่งผลักดันการขยายตัวของตลาดแบตเตอรี่พลังงานและระบบบัสบาร์โดยตรง จากข้อมูลของ EVTank ยอดขายรถยนต์พลังงานใหม่ทั่วโลกจะเกิน 52 ล้านคันภายในปี 2573 โดยมีการเจาะตลาดเกิน 50%

 

ตามการกำหนดค่าโมดูลแบตเตอรี่โดยเฉลี่ย รถยนต์แต่ละคันคาดว่าจะติดตั้งโมดูลแบตเตอรี่ประมาณเก้าโมดูล โดยแต่ละคันมีบัสบาร์ในตัว CCS หนึ่งตัว และสอดคล้องกับเลเยอร์สัญญาณ FPC หนึ่งถึงสองชั้น โดยประมาณแบบอนุรักษ์นิยม มูลค่าของระบบ CCS (รวมถึงขั้วต่อบัสบาร์และบัสบาร์แบตเตอรี่) ต่อคันมีมูลค่ามากกว่า 1,000 หยวน

 

คาดว่าขนาดตลาดรวมของ FPC และ CCS จะเพิ่มขึ้นจากประมาณ 17.3 พันล้านหยวนในปี 2565 เป็น 39.4 พันล้านหยวนในปี 2568 โดยมีอัตราการเติบโตต่อปีประมาณ 31.7% การเติบโตนี้มีสาเหตุหลักมาจากปัจจัยต่อไปนี้:

 

* การติดตั้งระบบที่เพิ่มขึ้นได้แรงหนุนจากยอดขายรถยนต์พลังงานใหม่ที่เพิ่มขึ้น
* ความต้องการบัสบาร์ต่อหน่วยเพิ่มขึ้นเนื่องจากความจุและโครงสร้างของโมดูลแบตเตอรี่ที่ปรับให้เหมาะสม
* แนวโน้มไปสู่การผลิตอัจฉริยะกำลังผลักดันการอัพเกรดส่วนประกอบสำคัญ เช่น บัสบาร์ของยานยนต์ และฉนวนบัสบาร์

 

ในอนาคต เนื่องจากการบูรณาการโครงสร้างรถยนต์ไฟฟ้าและการแยกส่วนแบบโมดูลาร์มีความลึกมากขึ้น บัสบาร์จ่ายไฟและตัวเชื่อมต่อบัสบาร์จะพัฒนาต่อไป

พัฒนาไปสู่ค่าการนำไฟฟ้าที่สูงขึ้น ความเป็นฉนวนที่สูงขึ้น และความน่าเชื่อถือที่สูงขึ้น ฉลาดบัสบาร์ขั้วแบตเตอรี่รถยนต์(ACCS) ซึ่งบูรณาการการรับสัญญาณ การตรวจสอบปัจจุบัน และการจัดการระบายความร้อน จะกลายเป็นกระแสหลักในอุตสาหกรรม