储能系统中的线对板柔性互连和模块化电源互连

电子发烧友网报道（文/李宁远）储能系统在能源供应链中起着至关重要的作用，是能源转型中的基本系统。近年来，随着锂电池成本下降、电动汽车销量增加、能源去中心化趋势凸显、可再生能源更多的利用以及能源消费的转变，储能系统推动着能源转型一步步向前发展。

锂电池技术进步推动连接器发展

锂电池的大规模商业化运用和技术进步及工艺改进的相互作用推动了ESS相关产品的成本下降及性能升级。在储能系统中，几乎每一个采用锂离子电池技术的系统都需要电池管理系统来保护电池良好的状态，监控并报告电池状态数据，这些电池模块需要通过合适的连接器连接到BMS电缆或者柔性组件上实现互连。对整个电源来说，同样需要根据电源容量确定所需连接器的类型，采用专用电源连接器或者能将电源信号混合的连接设备。

以电池包连接器方案为例，布线密度从低到高分为三种连接方案，布线密度最低的就是FPC柔性电路连接，所有的信号通过FPC电路板连接到集中的模块控制器。布线密度稍高也是早期运用最多的一种则是采用离散电线将电池包连接到集中的模块控制器。布线密度最高的则是通过电缆类型FFC将每个电池包连接到分散的模块控制器。

可以看到，不管是在模块控制器还是BMS中，线到板、板到板的连接方案都很常见，尤其是ESS中线对板的柔性互连非常重要。

ESS中的柔性互连

线对板连接器中的柔性薄膜系列包括了柔性扁平电缆连接器（FFC连接器）和柔性印刷电缆连接器（FPC连接器）。这种类型的连接器专用于在线对板设备中插接电缆和印刷电路板电路连接。FFC连接器主要针对与板对板、线对板和线对线互连的高密度插接以及多压接接触件的高速串行应用。FPC连接器则用于较小的引脚间距，实现厚度更薄且更为轻便的可靠连接。

脚间距是连接器核心的指标，如果ESS系统对空间要求不是特别高，一般2.00mm的线对板连接器也能适用。不过对于端子的要求就要高一些，最好采用多压接设计，确保最佳的电气和机械可靠性。接口也需要带锁定功能，保证插配力足够牢靠。

（ESS 0.5mm柔性连接器，安费诺）

如果ESS系统对空间的要求比较高，那就需要选择脚间距更小的FPC。目前能做到的间距已经很小了，1.0mm、0.5mm、0.3mm甚至是0.25mm，根据ESS设计要求选择。一般来说，FPC都是直线插入互连件，这种插入方法会占用互连件前部的宝贵空间，大部分情况下这都不会有什么影响，但是在对空间要求严格的ESS互连中，这就会对连接微型化有一定阻碍。这种情况会使用斜向插入，斜向插入方法可以将直线插入互连件前部的无法利用的空间利用起来。插拔过程中所需的连接器前部间隙大幅减少意味着可以在PCB上的任何地方安装FPC。

基于FPC的ESS柔性互连不仅更容易组装也更轻，与FFC离散布线相比更简单也更具成本效益，柔性电路板一般不走大电流，控制在几A每PIN, 以及走控制信号为主，和走线相比较，价格是一个很大的优势。二者在ESS的柔性互连中都发挥出了相当重要的作用。

ESS更高容量的模块化电源互连

ESS的发展目标之一就是更高的容量，储能电源连接也朝着更高的能量密度在发展。不少连接器厂商都在开发更高电流传输能力的模块实现在ESS中并行提供电源、数据和信号的混合连接。

比如TE的抽屉式电源连接器，借助可拓展和模块化工具，给ESS系统提供DC电源、AC电源和信号的模块化电源互连。不仅模块布局灵活，每个触点还能提供35A-200A的承载能力，某些电源互连中电流负荷能力还能达到500A；HARTING的Han 300A模块化系列电源连接也可以直接连接到母线或者集成到抽屉式储能单元中；安费诺在ESS应用上推的BarKlip系列拥有14个独立触点，可以在失配状况下继续保持低电阻，提供350A通流。

（ESS模块化互连产品，TE）

国内也有一些在ESS连接上布局已久的厂商，连动电子旗下的CNZZ系列可以覆盖120A到400A的电源连接；上月在创业板成功上市的快可电子在ESS连接上也将接触电阻做到了≤0.12mΩ，保证了足够的电流负荷能力。连接器在ESS电池单元之间的连接用得非常多，在ESS往大容量系统中的发展过程中，为了保证电池模块或电池组的安全，这些在应用的互连组件的品质安全和一致性变得尤为重要。

小结

从ESS中的连接器发展来看，单信号传输正在向混合传输发展，而且越来越多的厂商向ESS应用推出了定制化的设计，满足用户的各种需要。微型化以及模块化的发展不必多说，这些演变都给ESS中的连接提供了足够灵活的连接选择。