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電池包CCS集成母排深度分析

發(fā)布時間：2024-01-31 來源：元祿光電

電動車動力電池通常由若干個單體電芯串并聯組裝而成，來實現驅動電動車所需的高電壓、大電量，電芯的連接是動力電池成組的關鍵技術。在傳統的電池包中，通常使用busbar（母線）來完成電池組的串并聯，同時為了實時采集電芯電壓、電芯溫度和 busbar 溫度，需要在電芯或 busbar 表面布置溫度傳感器和電壓采樣線束，如像下圖所示。

圖 CATL在2019年CES展會期間展出的方形模組Busbar設計，來源：知化汽車

傳統線束母排在連接電池包時每一根線束到達一個電極，需要多根線束配合動力電池包中的多個電流信號，擠占較大的電池包空間，且線束在pack裝配時依賴人工固定端口，自動化程度低。因此，隨著電池包集成技術的發(fā)展，以及自動化組裝要求的提高，采用FPC柔性線路板替代電池傳統線束的CCS集成母排被廣泛使用。

圖采用FPC柔性線路板替代電池傳統線束的CCS集成母排，群友供圖

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一、什么是CCS集成母排

CCS（Cells Contact System，集成母排），主要由信號采集組件（FPC、PCB、FFC等）、塑膠結構件、銅鋁排等組成，通過熱壓合或鉚接等工藝連接成一個整體，實現電芯高壓串并聯，以及電池的溫度采樣、電芯電壓采樣功能，通過FPC/PCB和連接器組件提供溫度和電壓給BMS系統，屬于BMS系統的一部分。

圖 CCS集成母排結構，圖源網絡

采用FPC等作為信號采集組件的CCS集成母排，具有結構輕薄、集成度高等優(yōu)點，有利于提升電池包空間利用率及組裝效率，符合汽車輕量化、零部件系統集成化及大模組化趨勢。

圖上海車展捷威動力“海綿系統”采用CCS集成母排

CCS集成母排采用FPC或PCB等來替代傳統的線束連接。與傳統線束母排相比，CCS集成母排具有以下優(yōu)勢：

1.一體熱壓成型，線路密封性好，耐候性好耐潮濕，耐氧化，耐腐蝕等，性能優(yōu)異，可靠度高；

2. 客戶端安裝簡單，避免了線束過多連接的繁瑣，可自動化作業(yè)程度高，節(jié)約客戶裝配人工成本；

3.集成度高，體積小，輕薄，節(jié)約整體模組空間，使整體模組輕量化，便捷化；

4.共用性強，可制造性強，易于模塊化和標準化，節(jié)省開發(fā)成本；

5.線路有過流保護設計對電池電芯起到保護作用，安全性能高；

6.與電芯連接方式靈活，可多串多并，適用性廣。

CCS集成母排生產工藝如下圖所示：

圖新能源汽車動力電池CCS貼片，圖源廣西安鑫新材料

生產工藝流程簡述：

切膜：用切膜機對絕緣膜進行切割，制得產品所需要的尺寸，產生邊角料S1，同時用切割機將硅膠板、特氟龍板切割成所需要的尺寸。

清膜：切割后的膜片從切膜機中取下來，用眼睛查看膜片是否均勻，清理出不合格膜片。

預裝配：硅膠板、特氟龍、絕緣膜片切割完成后，按照要求將特氟龍板、硅膠板、絕緣膜片、電子材料、鋁片、銅片等進行分層預組裝。

壓合：將預組裝完成的半成品放入模具，用壓機在電加熱160oC下熱壓，使得絕緣膜、硅膠板等材料緊密粘合。

半成品 CCD（外觀和視覺檢測設備）檢測：主要是對半成品檢測異物、劃痕、壓痕、污染、腐蝕、凹點、字符模糊等外觀缺陷檢測，屬于物理檢測。

焊接：主要是對金屬件和注塑件的焊接，包括激光焊和超聲波焊接等，其中金屬件加工使用激光焊接，塑料件則采用超聲波焊接。

拆卸/插溫感：用緊固件鉚釘與已焊接壓合后的各種外購的鋁件、銅件、塑料件、溫感設備、進行緊固組裝。

成品 CCD 檢測：經過上述操作后檢測異物、劃痕、壓痕、污染、腐蝕、凹點等外觀缺陷檢測；

清潔：采用棉布蘸酒精擦拭產品，進行清潔消毒，產生清潔廢氣G2。

成品檢驗：產品進行最后檢測，均為物理檢測。產生不合格品S4，產品經檢驗合格后包裝入庫。

二、新能源汽車銷量攀升，帶動FPC/CCS百億市場

在雙碳目標下，全球新能源汽車產業(yè)加速發(fā)展，新能源汽車銷量不斷攀升，根據研究機構EVTank發(fā)布的數據顯示，2022年全球新能源汽車銷量達到1082.4萬輛，同比增長61.6%。展望未來，EVTank預計全球新能源汽車的銷量在2025年和2030年將分別達到2542.2萬輛和5212.0萬輛，新能源汽車的滲透率價格持續(xù)提升并在2030年超過50%。

我們根據這一新能源汽車銷量預測數據，對 FPC/CCS 的市場空間進行測算：

新能源汽車電池模組平均數量：FPC 及 CCS 的單車用量與電池模組設計相關，主流車型以 7-12 個模組的用量居多，我們假設2022年新能源汽車電池模組平均數量約為 9 個，此后由于續(xù)航要求的提升，每年電池模組平均數量有所增長。

電池模組使用 FPC數量：根據聯贏激光微信公眾號數據，單個電池模組對應1個 CCS，1 個 CCS 一般配置 1-2 個 FPC，此處保守假設單個模組使用 1 個 FPC 進行測算。CCS 集合塑膠結構件、銅鋁排等結構件，CCS 單車價值有望達到 FPC的 2-3 倍。

FPC 價格：根據奕東電子招股說明書內容，每平方米排版數量分為 15 個以下，15-50 個，50 個以上三類，而每平方米排版越多的 FPC 售價也越高。根據披露數據 2021 年 1-9 月，每平方米 15 個以下的 FPC 單位售價為 878.58 元/平方米，則單個 FPC 售價為 58.57 元以上，假設平均單個 FPC 價格為 60 元，此后每年有所下滑，2022年單個 FPC 價格以55元計算。

CCS 單車價值量：根據聯贏激光微信公眾號披露，CCS 單車價值量約為 1000-1500 元，公眾號動力電池BMS,保守假設 2022 年為 1100 元，此后隨著汽車電池模組平均數量提升+單位售價下滑因素疊加呈現先增后減的態(tài)勢。

最終測算得到 2022年、2025 年FPC與 CCS 的合計市場空間為172.64 億元和 394.04 億元，復合增長率約31.7%。

表：FPC/CCS 市場規(guī)模測算

	2022年	2025年
新能源汽車銷量（萬輛）	1082.4	2542.2
新能源汽車電池模組平均數量（個）	9	10
電池模組使用 FPC 數量（個）	1	1
FPC 價格（元/pcs）	55	45
單車 FPC 價值量（元）	495	450
FPC 市場空間（億元）	53.58	114.4
單車 CCS 價值量（元）	1100	1100
CCS 市場空間（億元）	119.06	279.64

數據來源：聯贏激光微信公眾號，天風證券研究所，艾邦預測，僅供參考

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