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合力泰FPC取代传统线束 助力动力电池轻量化

2018-03-23 11:06:19 来源:大河网
动力电池PACK环节总会遇到一个令人烦恼的问题:采集线束布线凌乱,挤占电池包空间,装配依赖人工,难以实现自动化大规模生产。在动力电池能量密度提升迫切及轻量化势在必行的情况下,替代传统线束的新产品FPC应运而生。

曾经属于比亚迪(002594)体系,后被合力泰(002217)收购100%股权,在FPC领域深耕十多年的合力泰—比亚迪部品件是国内最早探索将FPC应用于动力电池的企业。

公司副总经理顾志明透露:“彼时比亚迪电池结构件负责人发现采集线束存在一些问题,希望我们能帮助优化解决。早期并没有适合的材料,经过长时间的摸索,在绝缘保护、可靠性、工艺等方面付出了很多努力,最终共同研发出完全能够取代传统线束的FPC产品。”

相比于传统线束,合力泰FPC线束方案布局规整、结构紧凑,拥有高度集成、自动化组装、装配准确性、超薄厚度、超柔软度、轻量化等诸多优势,在比亚迪动力电池上批量应用已达4年之久,是一款经过实践充分检验的成熟应用产品。

顾志明表示,随着新能源汽车市场的快速扩大,除比亚迪采购量持续增长以外,其他涉足PACK环节的整车企业、PACK企业及动力电池企业等都开始对FPC线束方案感兴趣,预计今年将是动力电池用FPC用量大幅增长的一年。

  “灵思妙想”解难题

采集线束的作用在于实时、准确、可靠地监控电池状态,如电压、温度、电流等。常规线束由铜线外部包围塑料而成,几股线包成绝缘体形成一根线束,连接电池包时每一根线束要到达一个电极。当动力电池包电流信号很多时,需要很多根线束配合,势必会挤占电池包空间。

在装配环节,柔软的线束依赖工人手工将端口固定在电池包上,并且要根据颜色、线标将数量极多的线束准确装配,否则可能引发爆炸风险。很显然,传统线束装配依赖于人的理解与关注度。但不可忽视的是,每天每个时段人的精力都会不一样,批量生产难免会产生波动。

动力电池大规模生产趋势下,传统线束存在的问题愈发凸显,而FPC线束则能较好地克服这些问题。据高工锂电实地调研了解到,FPC线束呈光滑平整的带状,厚度仅0.5毫米左右,宽度可依据电池包结构定制。

从线路完成逻辑来看,传统线束多根集合,两头需剥线,通过压合实现接触时的导通,而FPC连接点通过激光焊接实现金属之间的无缝隙导通;从装配效果来看,FPC与电池包贴合,可以节省很多空间;从自动化生产来看,FPC尺寸精度与电池完全匹配,装配时可通过机械手臂抓取直接放置电池包上,无须人工整理固定,具备较强的装配优势。

值得一提的是,将原先在3C产品大量应用的FPC导入到动力电池应用,并非那么容易的事。对于前期反复的技术调整及磨合,并最终通过比亚迪验证及批量应用,顾志明仍记忆犹新。

“早期研发的产品与现在有很大差异,被比亚迪高层否决过很多次。”顾志明笑着说,原先为了满足动力电池信号采集需求,FPC布满了大颗粒的元器件,看上去像长满了一脸的青春痘。从工程师的角度来看,功能齐备就可以,但实际装配时一旦有磕碰可能出现内部破损。

为了达到比亚迪的高要求,作为核心技术研发人员之一的顾志明时时刻刻都在想着如何改进:“在锻炼的时候很偶然地蹦出了一个想法,电阻是0欧母,我只要把导线做细,在一定的铜箔厚度里,设定一定宽度,同样能达到0欧母效果。一旦思路有了,第二天立刻着手打样,发现真的可行。”

正是因为那一刻突然冒出的想法,让FPC在功能齐全的基础上,有了如今轻薄的漂亮外形,从而开启了FPC正式应用于动力电池之路。

  降成本“锱铢必较”

随着补贴的快速退坡,动力电池面临着极大的降成本压力。FPC若要大规模替代传统线束,也必然绕不开成本问题。合力泰为了帮助客户省成本,达到“锱铢必较”的地步。

一方面,合力泰会与客户协商,看能不能在结构上做些调整,让FPC整体用料更精简;另一方面,合力泰擅长从细节处考虑,在客户想不到的地方帮客户省成本。

“温感是FPC区别于常规线束帮客户省成本的方式之一。做线束构造时用的温感比较大,根据线的长短少量定制加工,经过包塑、引线、焊接,原先一个要20块以上,但FPC所使用的温感只需几毛钱。”顾志明透露,FPC的这种元器件是机器大批量生产的标准件。而传统线束使用的温感,价格再怎么降也要10多块。

看似不起眼的连接电池包的镍片也是合力泰向客户主动提出的省成本方式,比如动力电池结构设计采集信号时是抽样采集,当两个采集点离很近时,公司会与客户协商,看是否可以省下一个;一般镍片圆角在R0.5左右,圆角大一些,产品就小一点,材料便可节省点,在保证稳固连接导通基础上,圆角是否可以做到R0.1-0.2等。

顾志明还补充说道,FPC采用双面板,可能有一面走线比较稀疏,集中在某一个区域。如果从成本角度考虑,定义重新改下,能够一个方向顺过去,单面板就实现了。实在无法实现,可以做跳线设计。安装一个跳线电阻只要几毛钱,但减少一块面板却可以省下几千块。

虽然每一个细微之处都在考虑省成本,但合力泰也有坚持的原则:该使用的好材料还是要使用。若为了省钱选用一些很便宜的膜,粘合性不好、不阻燃带来的后果可想而知。合力泰供应的FPC产品就具备传统线束所不具备的阻燃特性。

  与客户“推心置腹”

FPC具有明显优势的传统线束替代产品,目前获得了国内很多大型PACK企业及电池企业的极大关注。不过,据有些企业反映,FPC在可靠性测试时一拉就断,质量存在问题。这让业界对FPC大规模应用产生担忧。

高工锂电调查了解到,自合力泰率先将FPC应用于动力电池后,国内有很多模仿者,甚至一些完全不知名的企业也加入进来。很多FPC厂商介入该领域时,容易“一窝蜂”地上,自然会沉不下心保质保量地进行生产。

举个例子,FPC原先用在手机上,质量差一点可能不会出现什么大问题。但动力电池不同,比手机应用场景要恶劣得多,劣质FPC遇高温可能会膨胀、变形,低温及湿度也会对它产生影响,严重时不排除爆炸风险。但目前国内绝大部分FPC厂商可能都没有意识到这些问题。

顾志明说:“我们跟比亚迪合作,经历了很多东西。

在我们与新客户沟通时,会把一些好的经验告诉客户。通过与客户的深入沟通,可以让产品更加完善、寿命更长。”

必须承认的是,当前合力泰在推广产品过程中遇到一个难题,不是因为产品质量问题,而是有些动力电池客户担心电池结构设计“秘密”被泄露。

FPC定制需要了解电池结构设计及信号采集方式。每家动力电池企业设计结构时为了完成某个意愿,会有一些创新想法。他们担心万一被供应商泄露,竞争对手模仿甚至“借题发挥”做的更好,辛苦努力就会得不偿失。

对于动力电池客户的担心,顾志明表示:“采用FPC共同将电池包做到最好,是双方共同的努力,最基本的‘信任’二字要牢记在心。对于存在担忧的客户,我们会一如既往地定期拜访,深入沟通。与此同时,我们也会做好基本功,保证产品可靠性,持续降低成本。”

“我们在不断地自我反省,做更好的自我提升。我们不是客户给一个要求才会去做,而是与客户积极诚心沟通,主动帮客户发现问题、解决问题。长此以往,建立起了良好口碑,我们一定会感动客户,成为放心、长期可靠的合作伙伴。”

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