作者 陆珂伟 上海轿车捷能技能有限公司(上海 201300)
陆珂伟(1973-)，男，上海轿车捷能技能有限公司电池部总监，研讨方向：电池体系。
摘要：电动轿车的开展对电池模组的热办理提出了更高的规划要求，尤其是需求处理对电池的温度精确的收集。在原有前期的规划中，原有规划选用了金属夹子，把温度传感器进行固定，然后选用氩弧焊接后经过圆线进行导出。跟着工艺需求的改善，在模组内选用柔性线路板收集电池电压今后，怎么处理温度传感器成了一个新的课题。这儿首要选用了一种粘接处理的办法，在实践中工艺上呈现失效问题，然后提出了一种选用表贴NTC热敏电阻在柔性线路板，并选用剩余的铜片经过热传导的办法，并用激光点焊的办法完成此计划的较好处理。实践计划运用在多个车型上，经受了实践运用的的查验。
0 导言
跟着我国新动力轿车的开展，PHEV/EV的电池体系的需求快速上升，其出产规划也快速到达了万台的规划。电池寿数是电池体系的中心查核要素，而电池热办理体系是其间最为中心子体系，在电池的整个生命周期内，热办理体系可将动力电池操控在最佳作业温度规模内，进步电池寿数，对进步整车功能有很大的影响。
本文针对热办理体系的根底，电芯和电池模组母线排温度的收集的规划办法下手，依据早前的规划，原有规划选用金属夹固定温度传感器，然后选用氩弧焊接后经过圆线导出。跟着工艺需求的改善，在模组内选用柔性线路板收集电池电压今后，怎么处理温度传感器成了一个新的课题。这儿首要选用了一种粘接处理的办法，在实践中呈现了呈现失效问题，然后提出了一种选用表贴NTC热敏电阻在柔性线路板，选用剩余的铜片经过热传导的办法，并用激光点焊的办法完成此计划的较好处理。本文经过比照外加温度传感器和实践的温度差异，整个衔接的结构强度的验证作为基准，并将实践计划运用在多个车型上，经受了实践运用的的查验。
1 电池温度收集点的原理
把锂电池运用到车用动力驱动单元里边，中心的问题是要知道锂电池单体自身的温度。电池模组主要由多片电芯所组成，经过合理的模组规划，能够经过有限的几个采样点来得到整个模组内电芯的温度。正常作业的时分，电芯的温度是均匀的，而在电池呈现异常状况下，电芯的温度会呈现较大的温差。因而在模组内安置需求考虑电芯的温度收集和母线排的温度状况，经过3~4个收集点来监控整个模组的温度，经过电池办理单元收集温度数据后推算出整个模组的温度状况。所以一个车用的动力电池体系，需求选用许多的温度传感器，一般电动轿车需求有几十个，所以咱们要全面考虑温度传感器的本钱、精度、温度规模、快速热响应和自加热过失。经过关于温度传感器的挑选，一般选用负温度系数(NTC)热敏电阻来完成对温度的收集。其间最通用的是如下图1所示的珠型NTC传感器，这是直接选用树脂的办法封装好今后的产品，经过圆线导出;然后经过连线衔接到电池办理单元之后获取温度。
在之前的规划中，选用了一个特别的金属夹固定温度传感器，再用氩弧焊焊接进行固定。这种办法是在前期的试制进程中选用的。如图1所示，想要直接获取电芯的温度，把电芯粘在电芯上面是比较困难的。因而考虑选用一个金属夹子来包裹包容NTC热敏电阻，选用杰出的导热胶固定之后，能够把母线排上的温度精确的收集出来。
2 电池模组工艺的改善和柔性线路板的选用
跟着电池模组的工艺改善，越来越多的模组采样线开端选用柔性线路板。柔性电路板，是用柔性的绝缘基材制成的印刷电路。近年来软式电路结构明显地重要，比较于原有的圆线采样线，软式结构有几个长处：
● 柔性线路板的轻量化：在体积和分量上面，FPC占有很大的优势，比较之前的规划减少了分量;
● 柔性线路板的安全性和可靠性：在安装和容错这儿，能够防止许多线束规划中因为手艺呈现的过失，比较较圆铜线，柔性线路板上能够规划板载的保险丝或许选用细的线径来完成采样线的短路维护;
● 本钱和工艺改善：从本钱来看，柔性线路板自身的本钱并不高，选用了柔性线路板今后能够完成不同的工艺办法能够完成较高的工艺主动化。
因而在电池模组导入柔性线路板作为收集线束今后，怎么把温度传感器和柔性线路板衔接起来成了一个需求处理的问题。经过计划比照，找到了以下会集计划：
1.原有计划：无法选用，因为原有计划取消了中心衔接的母线排，使得原有金属夹子无法经过焊接固定，此计划无法持续运用;
2.选用NTC热敏电阻外围金属壳体，选用超声波焊接之后固定在母线排上，这种办法是建立在第一种原有办法的集成计划，经过把金属壳体提早与NTC热敏电阻衔接，然后再经过焊接处理的办法来改善工艺加速出产速度;
3.选用表贴的NTC温度传感器在柔性线路板上表贴，然后封胶处理之后反面。
比照两种办法后，考虑到第二种办法需求沿袭之前的圆线，使得圆线和柔性线路板之间还要有一次额定的衔接，因而挑选了第三种办法进行操作。经过试验验证发现，经过底部粘接高导热的粘接胶能够很好地把温度的数据快速地反响出来，温度的热容比较小，能够快速反响温度的改变状况。
在实践运用进程中，发现以下问题：柔性线路板温度传感器往上翘起，涂胶困难，实践在出产中往往需求施加必定的力让传感器能够与母线排粘牢。NTC内部的基材陶瓷归于易碎资料，在进程处理中不能施加过大压力，可能会形成断线、短路或引线涂层开裂，这就引起了部分产品的失效。另一方面，粘接胶的拉力在某些状况下也会导致水分简单侵入，形成NTC热敏电阻的失效这让这种办法实践中遇到了很大的困难。
在经过不同的办法之后，咱们在原有的根底上把柔性线路板的一端进行延展，然后将剩余出来的铜片规划成焊盘，直接运用激光焊接在母线排上。激光焊接技能归于熔融焊接，以激光束为动力，使其冲击在焊件接头上以到达焊接意图的技能。经过焊接的办法替代粘胶来把柔性线路板固定在母线排上，并且运用金属直接传热来进一步减小热容。
经过测验发现，温度的温升成果比较均一化，传热的作用满意规划的预期。
在焊接点的操控上，也做了一些考虑，在选用几个点契合满意的强度上，做了以下的测验。依据规划要求，衔接的喇叭里要超越60 N。对多个激光焊接强度操控的试验后承认：在1个焊点状况杰出且焊接状况安稳的状况下，焊接强度能够满意对衔接状况的需求;为了防止焊接不安稳呈现虚焊状况的发生，焊点应不少于3个，振荡和冲击试验对此功能影响较小。并经过压降法测验，能够承认整个焊接的可靠性，这样能够处理之前的粘胶安稳性的检测问题，这个办法很好地处理了对传感器发生危害的问题本源。
从整体来说，这种规划完成了模组新的规划，在柔性线路板上完成了较低的本钱，并在工艺方面简化的加工进程，使得手动涂胶进程改成了主动激光电焊，改善了工时。经过工艺改善节省了胶水的本钱，经过金属直接传导和激光焊接，使得NTC的感温进程更精确。经过对焊接点进行100%全检，确保了焊接的质量和温度收集的有效性，并完成了对NTC触摸的可靠性全检，进步了电池办理温度的根底的安定性。
3 定论
本文提出了一种在电池模组内温度传感器的处理研讨，处理了运用柔性线路板作为电池模组内的衔接线路后温度传感器怎么安置和规划的问题，取得了较好的规划作用。
参考文献：
[1]S Butt,J Hostler,M Ijaz,etc.Flexible voltage nested battery module design United States Patent 8475954[EP].2010.
[2]唐晓晖,李广湘.NTC温度传感器失效的试验剖析[J].我国家用电器技能大会,2010.
[3]王利萍.NTC温度传感器端子胶座掉落失效剖析[J].我国科技饱览,2010,18.
本文来源于《电子产品世界》2018年第8期第46页，欢迎您写论文时引证，并注明出处。
