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一文秒懂:动力电池系统高压连接铜排设计要点有哪些?高压连接铜排设计加工制造要求又有哪些?

发布时间:2026年6月30日 | 文章来源:锂电草堂 | 浏览次数:24 | 访问原文

动力电池铜排在电动汽车和储能系统中起着至关重要的作用。它们负责在电池单元、模块和电机之间传递电能,确保电池组的功率连接和电压采集。以下是关于动力电池铜排的一些要点:

(1)集成功能

      动力电池铜排将电池组的功率连接、温度传感和信号传输等功能高度集成。

(2)材料特性

     硬铜排通常采用紫铜材料,具有良好的导电性和耐用性。

(3)设计考虑

     在电池配电盒中,铜排的固定和安装必须合理,以防止变形和损坏。

(4)电气性能

   高压铜排在电动汽车中被比作“血管网络”,直接影响续航和充电能力

动力电池系统高压连接排设计要求

1 、外观尺寸要求

 

(1)连接排本体平整, 无尖角、 毛刺、 裂纹;

(2)电镀层无起皮、 裂纹、 鼓泡、 污渍等电镀缺陷;

(3)端头焊接/压接层完好、 无分层;

(3)绝缘护套为橙色, 外观平整, 无明显划伤、 变形等缺陷, 同类型同批次产品无明显色差;

(4)连接排本体及绝缘护套尺寸满足图纸要求, 并最终满足动力电池总成装配要求。

2、 材料选型

常用铜排材质参照GB/T 5231—2012《加工铜及铜合金牌号和化学成分》推荐选用T2及以上牌号纯铜;T2牌号对应化学成分应符合下表1:

     常用铝排材质参照GB/T 3190—2008《变形铝及铝合金化学成分》 ,推荐选用牌号1060。1060牌号对应化学成分应符合下表2:

 3、 力学性能要求

铜排的力学性能参照GB/T 2059—2017《铜及铜合金带材》 和GB/T 5231—2008《铜及铜合金箔材》 ,具体要求见下表3:

    铝排的力学性能参照GB/T 3880. 2—2012《一般工业用铝及铝合金板、 带材 第2部分: 力学性能》 ,具体要求见下表4:

4 、截面选型要求

连接排有效截面积应满足动力电池系统的额定/峰值电流的载流要求, 同时满足机械可靠性和工艺便利性要求;连接排有效截面积与额定电流对应关系可参照下表5:

 5 、安装固定要求

连接排装配到动力电池系统后, 需保证有效的固定, 可参照下文:

(1) 硬连接排的跨接长度≥180mm时, 设计固定点;

(2) 柔性连接排的跨接长度≥150mm时, 设计固定点。

常见的连接排固定结构形式包括但不限于以下种类: 扎带、 卡扣、 塑料专用件等。

6、 机械可靠性要求

(1)理论分析: 需进行应力和疲劳强度分析;

(2)实物测试: 连接排搭载动力电池系统, 按照Q/XXXX 04. 14T20. 77—2018《动力电池系统安全及可靠性测试评价规范》 中6. 1. 1机械安全测试、 6. 2. 1机械可靠性测试进行。 要求:连接排机械性能完好、螺栓残余扭力≥60%、 无局部断裂, 绝缘层完好、 无磨损, 端头焊接/压接层完好、 无分层。

7 、电气绝缘防护要求

(1) 绝缘电阻要求

测试方法: 室温环境下,在连接排本体与绝缘护套之间,施加500VDC或1. 5倍的标称电压(二者取其大),时间以获得稳定示数为准。

要求: 测量阶段最小瞬时绝缘电阻≥0. 1KΩ /V,且测量阶段计算的最小瞬时绝缘电阻≥1kΩ /V。

(2) 耐击穿电压强度要求

测试方法: 室温环境下, 在铝排本体与绝缘层之间, 施加2500VAC 50~60Hz电压, 历时1min;

产品要求:测试期间不能发生绝缘材料击穿或电弧现象。

(3 )电气间隙和爬电距离要求

连接排搭载动力电池系统时, 需设计绝缘保护结构, 应满足GB 4208—2017《外壳防护等级(IP代码) 》 中IPXXB要求;

在静态极限、动态变化尺寸下,连接排与带电部件、可导电部件的安全间隙应满足电气间隙与爬电距离要求,规定电气间隙与爬电距离如下表6:

 8、 表面处理要求

主要表面处理方式有:电镀镍、电镀锡、贴敷镍片等。性能及特点如下:

(1)电镀镍

a、电镀镍层在空气中的稳定性很高, 由于金属镍具有很强的钝化能力, 在表面能迅速生产一层极薄的钝化膜, 能抵抗大气、 碱和某些酸的腐蚀;

b、 可作为防护装饰性镀层;

c、厚度均匀性。

(2)电镀锡

具有防腐蚀、 耐变色、 无毒、 易焊接、 柔软和延展性好, 但易划伤。 不宜接触手汗, 不宜存放在潮湿地方, 否则易变色。

(3)贴敷镍片

高压柔性连接排表面贴 0.1mm(或其他厚度尺寸) 的纯镍带。 优势: 焊接时表面不容易高温氧化,且产品耐抛光清洗; 劣势: 镍带与连接排的导电值不一致, 影响产品整体的导电率。 需根据具体产品使用要求, 进行设计选型。

9、 温升要求

测试方法: 40℃环境下,对整个电池包(或将电池包内连接排串联), 施加 1C 电流, 历时 40min。产品要求: 连接排表面温度不得超过 80℃。

10 、禁用物质要求

禁用物质限值及检测需满足 Q/XXXX 01. 64—2016《产品禁限用物质要求》, 限制详见下表 7:

 11 、阻燃要求

连接排的非金属防护层阻燃性能需满足Q/XXXX 02. 248-2015《动力电池系统非金属材料阻燃等级测试方法》 中UL94-V0的要求。