一文读懂：储能系统中的大功率连接器
在节能减碳的大背景下，如何重构能源体系，提升电网效率，成为一个重要的命题。细心的你一定会发现，在描绘未来能源基础设施架构蓝图时，储能系统（ESS）成为了不可或缺的一环。
之所以要引入储能系统，是由电网的特性决定的。首先，电力系统中的发电量大小是连续的，而用电量则有高有低，这种供需之间的不匹配往往是造成能源无谓损耗的一大原因。
其次，如今的电力系统中，太阳能和风能等可再生能源的占比不断增加，而这些更“绿色”的能源受制于环境影响，都有间歇性、不连续的缺点，而在可再生能源发电侧和电网侧之间加入储能系统，则可以对其进行就行调节和缓冲，实现平滑输出，保障电力供应的稳定性。
此外，储能系统的另一个好处在于，当主电网由于故障等原因无法正常供电，它可以起到一个大号“充电宝”的作用，提供应急备用电源。
不难看出，储能系统的部署，可以在整个电力系统的发电侧、电网侧和用户侧显著提升能源的利用效率和用户体验，
表1：储能系统的作用
正是由于储能系统这些独特的作用，近年来借着新能源发展的东风，其发展也步入了一个快速增长期。根据中国光伏行业协会（CPIA）的研究数据，2022年全球及中国新型储能新增装机分别约为32GWh、7GWh，到2025 年，这个数据有望快速攀升至75GWhh、21GWh。在工业领域，这样的增速颇为抢眼。
储能设备中的连接器
在新型储能设备中，基于电化学电池（主要是锂离子电池）的电储能系统占据着主导地位。电储能系统主要由电池组、电池管理系统（BMS）和功率转换系统（PCS）几个部分构成，PCS主要负责电能注入电池，对电池进行直流充电，以及将电池储存的能量转换为交流电，输回电网的操作；BMS的作用则是对电池组状态进行监测和智能管理，确保电池组可靠、安全、长效地运行。
而在整个储能系统中，所有能量的传输都离不开一个关键的元件，这就是大功率互连元件，如母线/母线连接器，它们既要承载高压、大电流的能量，又要确保安全可靠的工作，作用至关重要。
具体来讲，储能系统中理想的大功率连接器需要具备以下这些特性：
高载流能力
这是储能系统连接器首要的特性，它需要能够处理数百安培的高电流，而且在整个连接链路中，需要具备尽可能低的电阻，以减少功率损耗，实现高效的能量传输。
高可靠的连接
在高能量负载下，连接器的意外断开有产生电弧故障的风险；同时连接点的轻微移动也可能会造成接触面积的减少和接触电阻的增加，进而带来更大的能量损耗。因此，采用锁定机构紧固插头和插座，确保电气和机械连接的可靠性，也是一个重要的技术选项。
紧凑而坚固的设计
连接器的设计需要能够承受恶劣环境的考验，并在应用中提供足够的可靠性和使用寿命。同时，还要兼顾小型化设计，以支持更高的设计灵活性。
简单、安全的操作
在大功率系统中，错配等误操作带来的风险和损失往往是巨大的。采用颜色编码和键控等方式，可以有效地减少误操作的发生，实现简单、安全的操作。
针对储能系统互连设计要求，Molex可提供一系列大电流、高电压的电源连接器解决方案。它们都有一个共同的特点，就是采用了Molex独有的COEUR插座技术。从图1可以看出，COEUR插座具有多个接触梁，可在配接界面处形成更大的接触表面，从而实现低接触电阻和压降，大大降低触点处的发热和功率损耗，非常适合于大功率应用。
图1：COEUR插座技术
在充分考虑大功率、高可靠连接需求的基础上，Molex还根据特定的应用场景，在连接器设计上引入了不同的创新技术，以获得更佳的综合性能表现。下文中，我们将带大家通过三款代表性产品，对Molex面向储能应用的大电流、高电压解决方案做一个全景式的了解。
图2：Molex大电流高电压解决方案
（图源：Mouser）
Molex Sentrality大功率引脚和插座
Sentrality大功率引脚和插座采用针眼式压接尾部，可实现高质量无焊接电气连接。由于采用了COEUR插座技术，该连接器支持600V额定电压及高达350A的额定电流，接触电阻仅有0.40mΩ，同时具有200次插拔次数，-40°C至+125°C的温度范围，可以满足储能系统的应用要求。
图3：Sentrality大功率引脚和插座
在任何机械设计中都存在固有的公差叠加问题，在大功率的电源连接时由此带来的挑战更为突出。为了应对这一挑战，Sentrality连接器采用了Molex专有的OmniGlide技术，可提供高达+/-1.00mm的径向自对准，大大减少在配接过程中对连接器（特别是插座接触梁）的潜在损坏。
图4：Sentrality支持+/-1.00mm的径向自对准
在紧凑设计方面，Sentrality连接器的高度仅为10mm，可以为设计提供更大的空间。由于采用统一的平顶表面设计，Sentrality连接器在插入PCB时可进行平摇操作，实现了更大的便利性。
此外， Sentrality引脚和插座提供多种板连接选项，适用于PCB或母线，而且可以根据特定的应用进行定制，为设计和制造提供足够的灵活性。
图5：Sentrality为设计和制造提供极大灵活性
Molex PowerWize大电流互连系统
PowerWize大电流互连系统是Molex基于COEUR 插座技术开发的一款大电流线对板/线对母线互连解决方案，包括6mm和8mm两种规格，分别可提供120A和175A的额定载流能力。
图6：PowerWize大电流互连系统
为了确保连接的可靠性，6mm的PowerWize连接器采用侧面锁定，8mm的连接器采用顶部锁定，并可提供触觉和听觉反馈，以确保安全插配。
图7：PowerWize提供锁定机构
所有PowerWize插座头和插座均采用机械键控，以避免操作过程中的错误插配。此外，6mm连接器还提供颜色编码，以便于在一个应用中同时使用多个连接器。
图8：PowerWize提供颜色编码
PowerWize连接器可提供1AWG、2AWG、4AWG、6AWG、8AWG和10AWG线规电线的压接触点选项。电池供电的附件（包括120和220V选项），还支持现场接触压接和现场电缆组件构建，适用于在安装前无法确定电缆组件长度的场景，这使其在储能系统等应用中具有更大的灵活性。
图9：PowerWize可安装区域
Molex SW1大电流线对板和母线互连
SW1大电流线对板和母线互连同样采用了COEUR插座，为大功率应用提供有力支撑。该连接器系列包括6mm、8mm和11mm三类产品，分别对应120A、185A和300A的高载流能力。
图10：SW1大电流线对板和母线互连
COEUR插座技术同时具有紧凑的外形，与使用双曲线插座的同类解决方案相比，SW1连接器设计高度降低了约1/3，长度也缩短了约1/3，Z轴配接配置有利于减小电缆弯曲半径，使其成为空间受限应用的理想解决方案。
图11：SW1连接器是空间受限应用理想选择
SW1连接器的正向锁定不锈钢弹簧夹，可确保插接牢固，防止电缆组件因振动、冲击或误操作而脱落。正向锁定的不锈钢弹簧夹操作很简单：按下即缩回，释放即接合。而且不锈钢弹簧夹锁定在锁定销的凹槽上，允许电缆组件围绕锁定销进行360°旋转，为电缆组件的调整和维修带来了很大的便利性。
此外，SW1连接器插座外壳也提供颜色编码，方便辨识在同一应用中的不同线缆连接，防止错配。总之，在提升用户操作“友好性”和便利性上，SW1连接器算是做足了功课。
图12：SW1连接器正向锁定机构
