合力泰FPC取代傳統線束 助力動力電池輕量化
發表時間 2018-03-23 14:16 來源 網絡

  動力電池PACK環節總會遇到一個令人煩惱的問題:采集線束布線凌亂,擠占電池包空間,裝配依賴人工,難以實現自動化大規模生產。在動力電池能量密度提升迫切及輕量化勢在必行的情況下,替代傳統線束的新產品FPC應運而生。

  曾經屬于比亞迪(002594)體系,后被合力泰(002217)收購100%股權,在FPC領域深耕十多年的合力泰—比亞迪部品件是國內最早探索將FPC應用于動力電池的企業。

  公司副總經理顧志明透露:“彼時比亞迪電池結構件負責人發現采集線束存在一些問題,希望我們能幫助優化解決。早期并沒有適合的材料,經過長時間的摸索,在絕緣保護、可靠性、工藝等方面付出了很多努力,最終共同研發出完全能夠取代傳統線束的FPC產品。”

  相比于傳統線束,合力泰FPC線束方案布局規整、結構緊湊,擁有高度集成、自動化組裝、裝配準確性、超薄厚度、超柔軟度、輕量化等諸多優勢,在比亞迪動力電池上批量應用已達4年之久,是一款經過實踐充分檢驗的成熟應用產品。

  顧志明表示,隨著新能源汽車市場的快速擴大,除比亞迪采購量持續增長以外,其他涉足PACK環節的整車企業、PACK企業及動力電池企業等都開始對FPC線束方案感興趣,預計今年將是動力電池用FPC用量大幅增長的一年。

  “靈思妙想”解難題

  采集線束的作用在于實時、準確、可靠地監控電池狀態,如電壓、溫度、電流等。常規線束由銅線外部包圍塑料而成,幾股線包成絕緣體形成一根線束,連接電池包時每一根線束要到達一個電極。當動力電池包電流信號很多時,需要很多根線束配合,勢必會擠占電池包空間。

  在裝配環節,柔軟的線束依賴工人手工將端口固定在電池包上,并且要根據顏色、線標將數量極多的線束準確裝配,否則可能引發爆炸風險。很顯然,傳統線束裝配依賴于人的理解與關注度。但不可忽視的是,每天每個時段人的精力都會不一樣,批量生產難免會產生波動。

  動力電池大規模生產趨勢下,傳統線束存在的問題愈發凸顯,而FPC線束則能較好地克服這些問題。據高工鋰電實地調研了解到,FPC線束呈光滑平整的帶狀,厚度僅0.5毫米左右,寬度可依據電池包結構定制。

  從線路完成邏輯來看,傳統線束多根集合,兩頭需剝線,通過壓合實現接觸時的導通,而FPC連接點通過激光焊接實現金屬之間的無縫隙導通;從裝配效果來看,FPC與電池包貼合,可以節省很多空間;從自動化生產來看,FPC尺寸精度與電池完全匹配,裝配時可通過機械手臂抓取直接放置電池包上,無須人工整理固定,具備較強的裝配優勢。

  值得一提的是,將原先在3C產品大量應用的FPC導入到動力電池應用,并非那么容易的事。對于前期反復的技術調整及磨合,并最終通過比亞迪驗證及批量應用,顧志明仍記憶猶新。

  “早期研發的產品與現在有很大差異,被比亞迪高層否決過很多次。”顧志明笑著說,原先為了滿足動力電池信號采集需求,FPC布滿了大顆粒的元器件,看上去像長滿了一臉的青春痘。從工程師的角度來看,功能齊備就可以,但實際裝配時一旦有磕碰可能出現內部破損。

  為了達到比亞迪的高要求,作為核心技術研發人員之一的顧志明時時刻刻都在想著如何改進:“在鍛煉的時候很偶然地蹦出了一個想法,電阻是0歐母,我只要把導線做細,在一定的銅箔厚度里,設定一定寬度,同樣能達到0歐母效果。一旦思路有了,第二天立刻著手打樣,發現真的可行。”

  正是因為那一刻突然冒出的想法,讓FPC在功能齊全的基礎上,有了如今輕薄的漂亮外形,從而開啟了FPC正式應用于動力電池之路。

  降成本“錙銖必較”

  隨著補貼的快速退坡,動力電池面臨著極大的降成本壓力。FPC若要大規模替代傳統線束,也必然繞不開成本問題。合力泰為了幫助客戶省成本,達到“錙銖必較”的地步。

  一方面,合力泰會與客戶協商,看能不能在結構上做些調整,讓FPC整體用料更精簡;另一方面,合力泰擅長從細節處考慮,在客戶想不到的地方幫客戶省成本。

  “溫感是FPC區別于常規線束幫客戶省成本的方式之一。做線束構造時用的溫感比較大,根據線的長短少量定制加工,經過包塑、引線、焊接,原先一個要20塊以上,但FPC所使用的溫感只需幾毛錢。”顧志明透露,FPC的這種元器件是機器大批量生產的標準件。而傳統線束使用的溫感,價格再怎么降也要10多塊。

  看似不起眼的連接電池包的鎳片也是合力泰向客戶主動提出的省成本方式,比如動力電池結構設計采集信號時是抽樣采集,當兩個采集點離很近時,公司會與客戶協商,看是否可以省下一個;一般鎳片圓角在R0.5左右,圓角大一些,產品就小一點,材料便可節省點,在保證穩固連接導通基礎上,圓角是否可以做到R0.1-0.2等。

  顧志明還補充說道,FPC采用雙面板,可能有一面走線比較稀疏,集中在某一個區域。如果從成本角度考慮,定義重新改下,能夠一個方向順過去,單面板就實現了。實在無法實現,可以做跳線設計。安裝一個跳線電阻只要幾毛錢,但減少一塊面板卻可以省下幾千塊。

  雖然每一個細微之處都在考慮省成本,但合力泰也有堅持的原則:該使用的好材料還是要使用。若為了省錢選用一些很便宜的膜,粘合性不好、不阻燃帶來的后果可想而知。合力泰供應的FPC產品就具備傳統線束所不具備的阻燃特性。

  與客戶“推心置腹”

  FPC具有明顯優勢的傳統線束替代產品,目前獲得了國內很多大型PACK企業及電池企業的極大關注。不過,據有些企業反映,FPC在可靠性測試時一拉就斷,質量存在問題。這讓業界對FPC大規模應用產生擔憂。

  高工鋰電調查了解到,自合力泰率先將FPC應用于動力電池后,國內有很多模仿者,甚至一些完全不知名的企業也加入進來。很多FPC廠商介入該領域時,容易“一窩蜂”地上,自然會沉不下心保質保量地進行生產。

  舉個例子,FPC原先用在手機上,質量差一點可能不會出現什么大問題。但動力電池不同,比手機應用場景要惡劣得多,劣質FPC遇高溫可能會膨脹、變形,低溫及濕度也會對它產生影響,嚴重時不排除爆炸風險。但目前國內絕大部分FPC廠商可能都沒有意識到這些問題。

  顧志明說:“我們跟比亞迪合作,經歷了很多東西。

  在我們與新客戶溝通時,會把一些好的經驗告訴客戶。通過與客戶的深入溝通,可以讓產品更加完善、壽命更長。”

  必須承認的是,當前合力泰在推廣產品過程中遇到一個難題,不是因為產品質量問題,而是有些動力電池客戶擔心電池結構設計“秘密”被泄露。

  FPC定制需要了解電池結構設計及信號采集方式。每家動力電池企業設計結構時為了完成某個意愿,會有一些創新想法。他們擔心萬一被供應商泄露,競爭對手模仿甚至“借題發揮”做的更好,辛苦努力就會得不償失。

  對于動力電池客戶的擔心,顧志明表示:“采用FPC共同將電池包做到最好,是雙方共同的努力,最基本的‘信任’二字要牢記在心。對于存在擔憂的客戶,我們會一如既往地定期拜訪,深入溝通。與此同時,我們也會做好基本功,保證產品可靠性,持續降低成本。”

  “我們在不斷地自我反省,做更好的自我提升。我們不是客戶給一個要求才會去做,而是與客戶積極誠心溝通,主動幫客戶發現問題、解決問題。長此以往,建立起了良好口碑,我們一定會感動客戶,成為放心、長期可靠的合作伙伴。”

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