一种解决测试锂动力电池FPC采集板FUSE熔断的方法

张春光

（中航锂电（洛阳）有限公司，河南 洛阳 471000）

1 锂动力电池FPC的组成和特性

在“碳中和”背景下，电动汽车发展如火如荼。由于锂动力电池是电动汽车“三电”的重要组成部分，各大电池厂商加大了相应的市场布局和研发力度。为了提高锂动力电池的空间利用率，并实时反馈温度和电压，在锂动力电池的FPC（柔性电路板）采集板上主要集成了NTC（负温度系数热敏电阻）和FUSE（保险丝）。锂动力电池FPC采集板主要是由NTC、FUSE、镍片和FPC接口组成的电路板。随着锂动力电池的迅速发展和规模日益增强，采用FPC取代采样线束是大势所趋。FPC独具质轻超薄，柔软性强，空间利用率高的优点，既便于集成化、自动化生产，又可实现布局规整、结构合理[1]。

2 锂动力电池FPC的电气图和工作原理

镍片和FPC接口是锂动力电池FPC采集板两个重要接口。镍片是电池母排与PFC采集板的桥梁。FPC接口是PFC采集板的窗口，实现与设备连接。采用激光焊将镍片焊接到锂动力电池的母排上，实现对锂动力电池温度和电压的实时监控。每个镍片通过导线、FUSE及FPC接口Pin针一一对应。每相邻的镍片之间实现对单串电池电压的采集。图1为采集8串锂动力电池的FPC采集板的电气图。开启测试设备，将测试设备插头插接到FPC接口，可以测到锂动力电池的每一串电压。例如：用万用表或者其他设备量测V1和V2镍片对应FPC接口Pin针可测到单串电压；量测GND和PWR镍片对应FPC接口Pin针可测到锂动力电池的总电压。

3 FUSE熔断问题

NTC、FUSE、镍片和FPC接口是锂动力电池FPC采集板的主要构件。其中，FUSE是测试过程中最脆弱的构件。FUSE熔断会导致FPC采集板无法反馈锂动力电池的电压[2]。FUSE的额定工作电流通常都在几百毫安，而且FUSE的电阻值在0.2Ω左右。FUSE熔断电流在5A左右，熔断时间是毫秒甚至微秒级别。在测试过程中，如果设备故障或者人为误操作引发短路，那么FUSE的工作电流是额定工作电流的几十倍甚至上百倍。FUSE会瞬间熔断，导致锂动力电池报废。一旦FUSE熔断，基本上无法修复或者修复成本比较高，就导致动力电池模组报废，给生产企业带来额外的经济损失。

4 测试线束串接电阻

为了降低或者杜绝在测试过程中由测试设备故障或者人为误操作导致保险丝熔断现象，在测试线束的每一条测试电压的线路上串入电阻，在测试回路中起动限流作用，将短路电流降到了毫安级别，防止因短路故障导致FPC板的保险丝熔断[3]。因为NTC具有阻值与温度呈负相关的特性，所以在测试阻值（温度）的每一条线路上不串联任何电阻的测试线束，否则会影响阻值（温度）测试的准确性[4]。串入电阻测试线束见图2。

因为测试线束中串入电阻会带来一定的压降，所以需要采取修正测试设备参数进行补偿。这样既可以保证锂动力电池电压数据的准确性，又可以通过在测试线束中串入电阻进行限流，保障了FPC采集板FUSE不会由于短路产生冲击电流而发生熔断。

5 测试和验证结果

测试线束间串接2 kΩ色环电阻限流，而在测试温度（阻值）回路不串接电阻。经测试，串入电阻2 kΩ产生了约6.7 mV的压降。对测试设备参数进行修正补偿后，压降在几十微伏上下波动。测试设备的测试结果通常保留至万分位。为了保证测试结果的严谨性和科学性，使测试设备将测试结果保留至小数点后五位即保留至十万分位。串入2kΩ电阻后的和设备补偿后测试结果见图3和图4。

6 结论

采用在测试回路中串入电阻的方法，不影响锂动力电池电压测试数据的准确性。由于电阻限流，即使短路，回路电流仍在FUSE额定工作电流范围内，保障了FPC采集板FUSE不会因短路产生冲击电流而熔断。

经在产线上测试和验证，串接电阻的方法具备保护FPC采集板的FUSE功能。这种方法解决了锂动力电池在测试过程中因设备故障或者人为误操作引起的短路导致FUSE熔断问题，大大减少了锂动力电池的维修或者报废，给生产企业节省了人力、物力和财力等成本，提升产品了合格率，带来的直接经济效益及潜在社会效益非常可观。