一、概述
　　
　　在大数据和算力时代,铅酸蓄电池作为IDC数据中心最重要的后备储能电源,作为IDC数据中心建设的重要部件之一,也经历了从小功率、小电流、小倍率、长延时,到高功率、大电流、大倍率和短延时的翻天覆地变化,数据中心停电和UPS设备故障带来的直接和间接损失,也呈现指数性质的增长;数据中心对于UPS和蓄电池等设备的可靠性要求,也早已不可同日而语。
　　
　　随着超大型数据中心的应用,UPS单机功率从20年前的单机6KVA,20KVA,大机60KVA,到当前动辄400kVA,600kVA,甚至800Kva和1MVA单机功率,蓄电池组的放电电流达到了800-2000A。后备时间为10-15分钟,电池组为3-4组,甚至有些情况下只有2组电池,对应每组蓄电池的放电电流,往往超过500A甚至800A,这对电池之间的导体连接提出了极为苛刻的要求。
　　
　　与此同时,蓄电池之间的导体,也从早期的“电缆+铜鼻子”一种方式,逐渐演变到到铜排、铜编织线软连接、层叠铜箔软连接以及一体化成型的“电缆铜鼻子”方式等多种形式。
　　
　　1.1 电缆+铜鼻子
　　
　　这种方式是以往过程中最常用的蓄电池之间连接方式,具有就地取材、施工方便、制作方便的优点,也是小批量蓄电池安装最常用的安装方式。缺点在于无法解决大电流的承载问题、施工困难、浪费严重;而且,人力手工制作,加工工序多,大批次“电缆+铜鼻子”制作工程中,容易无法压实和虚接,从而因为发热容易造成火灾事故;但是,因为该部分成本在总成本中占比不高,在就地取材、制作和施工快捷等因素的影响下,在中小批量的蓄电池连接中,得到了最为广泛的应用。
　　
　　1.2 铜排
　　
　　铜排是蓄电池之间连接的第二常用解决方案。但是,受制于电池摆放方式、安装方式、载流量大小等变化多样性、以及设计、加工、毛刺处理、镀锡处理、热缩套管等小批量和非标定制的困境,电池铜排的加工和协调效率非常低下,导致本来节约了大量铜鼻子、电缆以及绝缘材料等基础材料的铜鼻子因为效率和人工成本的高起,在过去的十几年里,成本一直远远高于“电缆+铜鼻子”的方式。从而使得铜排这种连接方式,主要应用在三大电信运营商的机房、部分大型重点工程、以及个别大功率UPS配套的大电流电池连接方面。用铜排蓄电池连接的优点,主要是铜排的散热比表面积大、载流量大,可靠性高、施工简单,线路清晰、方便维护和检修。铜排的制作方式采用专用工具/模具,产品的一致性好。因此,铜排在蓄电池原厂配套等大宗、大批量电池安装,特别是2V大容量、超大容量铅酸电池安装中,在大功率UPS、超大功率UPS的应用中,得到了广泛的应用。当然,也有部分客户以抗震性能为由,不愿意采用铜排作为电池之间的连接导体。
　　
　　1.3 铜编织线软连接和层叠铜箔软连接
　　
　　这两种方式克服了上述“电缆+铜鼻子”和铜排的缺点,兼容了二者的优点。但是,由于UPS、通信电源、电力操作电源等蓄电池的单次铜排需求,单次的批量太小,涉及到每一个具体的型号就更加少了,所以这两种方式的应用范围就更加小,价格畸高、货期不可控制甚至经常无货可供,预计市场份额不会超过市场容量的0.5%。只在德国阳光和美国德克等极个别外资纯进口品牌电池中有过为数不多原厂配套应用。
　　
　　正如马克思主义唯物辩证法中对立统一规律所指出的那样,任何事物、方案也是既有优点又有缺点的,世界上没有十全十美的方案;工程技术更是如此,往往是在各种不同解决方案、不同优缺点中选择出的一个相对比较优秀、更加适合当前应用的解决方案。蓄电池的连接方式也是如此,本文不对以上各种连接方案的优缺点进行比较和阐述,由各使用单位根据自身的情况进行选择。
　　
　　二、常用典型样式的电池连接铜排
　　
　　2.1一字型直铜排(图1所示)
　　
　　主要应用场景是蓄电池连接铜排最常用的品种,在同列铜排、跨列铜排,铜端子电池、铅端子电池等,应用广泛。其应用案例如图2所示。
　　
　　2.2欧米伽Ω拱桥π形90度铜排(图3所示)
　　
　　主要应用于12V平头铜端子,端子平面凹陷于电池主平面的场景。另外,就是电池提手对于直铜排通过行程阻挡,通过欧米伽Ω拱桥π形铜排进行跨接的地方。
　　
　　图4所示就是欧米伽Ω拱桥π形90度铜排连接方式示意图。
　　
　　2.3 欧米伽Ω拱桥π形45度铜排(图5所示)
　　
　　主要应用在12V平头铜端子,端子平面凹陷于电池主平面,而且凹陷区域比较浅的场景。另外,就是电池提手对于直铜排通过行程阻挡时,通过欧米伽Ω拱桥π45度形铜排“绕行”。
　　
　　图6欧米伽Ω拱桥π形45度铜排的两种连接方式。
　　
　　2.4 L型1拖1,L型1拖2,大电流转接铜排(图7所示)
　　
　　1)铜排样式示意图
　　
　　这种铜排主要应用于电池组的120或者150平方以上大截面积电缆,上下层电缆转接、以及整组电池出现转接情况时。L端子通过把大电缆转接为3根或者3-4根小截面积电缆,实现跨层电缆/总出线的接线、转接、施工等。图8所示就是一个案例的示意图。
　　
　　2.5 厚度方向U形铜排(图9、图10所示)
　　
　　这种铜排主要用于桩式L端子的大电流连接。在小电流情况下,由于本样式铜排的加工工艺复杂,节约的铜材等,可能和“电缆+铜鼻子”方式相比,不一定具有时间和成本方面的优势。所以应用较少。
　　
　　2.6 厚度方向Z形台阶折弯铜排（垂直90度）(图11所示)
　　
　　其主要用于桩式L端子的大电流连接。在小电流情况下,由于本样式铜排的加工工艺复杂,节约的铜材等,可能和“电缆+铜鼻子”方式相比,不一定具有时间、成本方面的优势。
　　
　　图12就是厚度方向Z形台阶折弯铜排连接方式示意图。
　　
　　2.7 厚度方向Z形台阶折弯铜排（45度抬升）(图13所示)
　　
　　这种结构的铜牌主要用于桩式L端子的大电流连接。在小电流情况下,由于本样式铜排的加工工艺复杂,节约的铜材等,可能和“电缆+铜鼻子”方式相比,不一定具有时间、成本方面的优势。图14给出了这种铜排的连接示意。
　　
　　2.8 水平宽度方向U形折弯铜排（90度拱桥）(图15所示)
　　
　　这种结构的铜排主要用于桩式L端子的大电流连接。在小电流情况下,由于本样式铜排的加工工艺复杂,节约的铜材等,可能和“电缆+铜鼻子”方式相比,不一定具有时间、成本方面的优势。
　　
　　图16给出了水平宽度方向U形折弯铜排(90度拱桥)的连接方式。
　　
　　2.9 水平宽度方向U形折弯铜排（45度拱桥）(图17所示)
　　
　　这种结构的铜排主要用于桩式L端子的大电流连接。在小电流情况下,由于本样式铜排的加工工艺复杂,节约的铜材等,可能和“电缆+铜鼻子”方式相比,不一定具有时间、成本方面的优势。
　　
　　图18给出了水平宽度方向U形折弯铜排(45度拱桥)结构铜排的连接例图。
　　
　　2.10厚度方向Z形台阶铜排（端头90度单折弯）(图19所示)
　　
　　这种结构的铜排主要用于桩式L端子的大电流连接。在小电流情况下,由于本样式铜排的加工工艺复杂,节约的铜材等,可能和“电缆+铜鼻子”方式相比,不一定具有时间、成本方面的优势。
　　
　　图20示出了厚度方向Z形台阶铜排(端头90度单折弯)的连接实例图。
　　
　　2.11厚度方向Z形台阶铜排（端头90度双折弯）(图21所示)
　　
　　这种结构的铜排主要用于桩式L端子的大电流连接。在小电流情况下,由于本样式铜排的加工工艺复杂,节约的铜材等,可能和“电缆+铜鼻子”方式相比,不一定具有时间、成本方面的优势。
　　
　　图22厚度方向Z形台阶铜排(端头90度双折弯)铜排的连接方式示意图。
　　
　　2.12水平U形/带厚度90度折弯铜排(图23所示)
　　
　　这种结构的铜排主要用于桩式L端子的大电流连接。在小电流情况下,由于本样式铜排的加工工艺复杂,节约的铜材等,可能和“电缆+铜鼻子”方式相比,不一定具有时间和成本方面的优势。
　　
　　图24所示就是这种水平U形/带厚度90度折弯铜排的连接示意图。
　　
　　2.13水平U形/带厚度45度折弯铜排(图25所示)
　　
　　它主要用于桩式L端子的大电流连接。在小电流情况下,由于本样式铜排的加工工艺复杂,节约的铜材等,可能和“电缆+铜鼻子”方式相比,不一定具有时间、成本方面的优势。
　　
　　图26所示即为水平U形/带厚度45度折弯铜排连接图。
　　
　　2.14垂直U形/带水平45度折弯铜排(图27所示)
　　
　　主要用于桩式L端子的大电流连接。在小电流情况下,由于本样式铜排的加工工艺复杂,节约的铜材等,可能和“电缆+铜鼻子”方式相比,不一定具有时间、成本方面的优势。
　　
　　图28即为垂直U形/带水平45度折弯铜排连接图。
　　
　　2.152V电池的多对端子电池（2、3、4、6、8对端子）(图29所示)
　　
　　主要应用于2V多对端子电池,端头串并联一体大铜排场合。
　　
　　图30所示即为这种铜排的使用场合。
　　
　　三、由于特殊场景带来的其他部分变异品种的铜排
　　
　　3.1偏心铜排
　　
　　在一些特殊用途的场合,上面的这些结构铜排已无法使用,那就必须要用一些异形结构的铜排来实现其特殊功能。
　　
　　比如对于部分端子凹陷于主平面的电池、或者L铅端子电池,在大截面积铜排情况下,由于铜排的宽度比较大,铜排居中开孔情况下,可能会因为铜排比较宽,和电池本体接触,形成干涉,从而导致无法安装。用铜排偏心开孔的方式,可以有效的解决这个问题。图31就是一些铜排偏心开孔外形图例子。
　　
　　3.2带中心孔的铜排
　　
　　比如对于部分电池组带中性线节点的UPS,预先在铜排上提前开孔,方便施工,也提高可靠性和安全性。图32就是两端和带中心孔的铜排形状。
　　
　　3.32V多端子电池的左右偏心铜排（图33、34所示）
　　
　　使用这种多端子电池链接铜排的地方虽然不多,但遇上后也不得不解决。比如部分电池厂家就生产2V多对端子蓄电池,而且电池端子还不在一端而是分布在左右或前后且不对称,从而导致在铜排设计、生产和安装的时候就需要对铜排开孔进行左右偏心处理。
　　
　　四、总结
　　
　　1)本电池铜排方案汇总,基本结合了市场上主流的蓄电池品牌和样式,给出了主要典型的电池铜排样式。
　　
　　2)电池铜排本身的工程性、定制性很强,常用样式和偏门样式,同样符合二八规律。电池铜排中,甚至应该是一九规律,个别常用的铜排,占据了90%的需求。
　　
　　3)作为一篇综述性的汇总总结,除了常用的电池铜排样式以外,把大量不常用的铜排,也放了进来,作为部分疑难杂症电池和铜排样式的补充,方便工程技术方面的业界同仁参考。
　　
　　4)本文只给出了部分主要的、典型的电池连接方式和铜排样式,也有部分相对偏僻的铜排、连接方式没有覆盖完整。
　　
　　作者简介
　　
　　张若思,2003年至今就职于信息产业电子第十一设计研究院科技工程股份有限公司，长期从事建筑电气设计、建筑智能化深化设计、信息化咨询、设计院管理等工作。2011年晋升高级工程师，2012年取得注册电气工程师(供配电)执业资格，历任电气处处长助理，建筑智能与信息化研究中心副主任，工总二院电气处处长、工总二院执行院长。
　　
　　林丹,2007年至今就职于信息产业电子第十一设计研究院科技工程股份有限公司,一直从事供配电、自动控制设计工作。2014年取得注册电气工程师(供配电)执业资格,2016年通过四川省人力资源保障厅评定为高级工程师,历任工总二院电气处副处长、处长、工总二院院长助理。
　　
　　邢建胜,成都山海晶科技有限公司总经理,先后就职于华为/安圣电气、艾默生、伊顿EATON、施耐德APC和通用电气,现面向全国,专门从事IDC数据中心UPS蓄电池系统的辅材配套生产、成套工作。
　　
　　编辑：Harris