The PACK Manufacturing Process Series: Electrical Performance, Methods Connection and Layout Consections for High-Busbars High Voltage Copper/Aluminium in Battery Packs

Στα νέα συστήματα ενεργειακών πακέτων μπαταριών οχημάτων, ο δίαυλος-υψηλής τάσης, ως αγώγιμο εξάρτημα του πυρήνα, παίζει καθοριστικό ρόλο στην αποτελεσματική μεταφορά ενέργειας μεταξύ των στοιχείων της μπαταρίας. Με τη σταδιακή διάδοση των πλατφορμών υψηλής-τάσης 800V, ο σχεδιασμός της μπάρας όχι μόνο επηρεάζει την εμβέλεια και την απόδοση γρήγορης-φόρτισης του οχήματος, αλλά επηρεάζει επίσης άμεσα την ασφάλεια του συστήματος και τη μακροπρόθεσμη-αξιοπιστία. Σε πρακτικές εφαρμογές μηχανικής, η απόδοση των ηλεκτρικών οχημάτων EV Busbars και busbar έχει γίνει ένας από τους σημαντικούς δείκτες για την αξιολόγηση του επιπέδου σχεδιασμού των συστημάτων μπαταριών.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Από την άποψη της ηλεκτρικής απόδοσης, ο δίαυλος-υψηλής τάσης είναι ουσιαστικά ένας εξαιρετικά αποδοτικός αγώγιμος φορέας και η επιλογή του υλικού του καθορίζει άμεσα την αγωγιμότητα και την απόδοση θερμικής διαχείρισης του συστήματος. Ο χαλκός (όπως ο χαλκός Τ2) διαθέτει εξαιρετική αγωγιμότητα, με αγωγιμότητα περίπου 58,5 × 106 S/m, σημαντικά υψηλότερη από το αλουμίνιο, προσφέροντας πλεονεκτήματα σε σενάρια υψηλής-ρεύματος-μεταφοράς.

 

Εν τω μεταξύ, το αλουμίνιο, λόγω της χαμηλότερης πυκνότητάς του, έχει αναντικατάστατη αξία στον ελαφρύ σχεδιασμό. Σε εφαρμογές ζυγών μπαταριών αυτοκινήτου, οι χάλκινοι δίαυλοι χρησιμοποιούνται συνήθως σε κύρια κυκλώματα υψηλού ρεύματος, ενώ οι ζυγοί αλουμινίου χρησιμοποιούνται συχνότερα σε βάρος- και σε βοηθητικά κυκλώματα ευαίσθητα στο κόστος-.

 

Σε περιβάλλοντα υψηλής-τάσης, τα ηλεκτρικά κενά και οι αποστάσεις ερπυσμού είναι θεμελιώδεις παράμετροι σχεδιασμού για τη διασφάλιση της ασφάλειας του συστήματος. Το διάκενο αναφέρεται στη μικρότερη απόσταση αέρα μεταξύ δύο αγωγών, ενώ η απόσταση ερπυσμού είναι η συντομότερη διαδρομή κατά μήκος της μονωτικής επιφάνειας. Αυτοί οι δύο δείκτες σχετίζονται άμεσα με την αστοχία μόνωσης και τον κίνδυνο δημιουργίας τόξου. Στο σχεδιασμό της ράβδου του αυτοκινήτου, αυτές οι παράμετροι πρέπει να ρυθμίζονται αυστηρά σύμφωνα με τα επίπεδα τάσης και τις περιβαλλοντικές συνθήκες. Ταυτόχρονα, οι ζυγοί υψηλής-τάσης απαιτούν αποτελεσματική επεξεργασία μόνωσης, όπως η χρήση θερμικής-σωλήνωσης συρρίκνωσης ή υψηλής-απόδοσης μεμβράνης PI για κάλυψη, για την κάλυψη αυστηρών απαιτήσεων τάσης αντοχής μόνωσης. Τα τυπικά πρότυπα δοκιμών περιλαμβάνουν τη δοκιμή αντοχής AC 3000V και τη δοκιμή αντίστασης μόνωσης DC 1000V για τη διασφάλιση σταθερής λειτουργίας κάτω από πολύπλοκες συνθήκες.

 

Η ικανότητα μεταφοράς ρεύματος και ο έλεγχος αύξησης της θερμοκρασίας είναι βασικοί δείκτες για την αξιολόγηση της απόδοσης της μπάρας του αυτοκινήτου. Η τρέχουσα φέρουσα ικανότητα μιας ράβδου ζυγού συσχετίζεται θετικά με το εμβαδόν διατομής της. Ωστόσο, σε πρακτικές εφαρμογές, πρέπει επίσης να λαμβάνονται υπόψη παράγοντες όπως η θερμοκρασία περιβάλλοντος, οι συνθήκες απαγωγής θερμότητας και η διάταξη. Αξίζει να σημειωθεί ότι σε ένα περιβάλλον κλειστής μπαταρίας, η φυσική απαγωγή θερμότητας γίνεται η κύρια μέθοδος απαγωγής θερμότητας. Ως εκ τούτου, ο εύλογος{3}}σχεδιασμός της περιοχής διατομής και η βελτιστοποίηση της θερμικής κατανομής είναι ιδιαίτερα ζωτικής σημασίας. Σε εφαρμογές διαύλου μπαταρίας EV, η υπερβολικά υψηλή τοπική αύξηση της θερμοκρασίας όχι μόνο επηρεάζει την αγωγιμότητα αλλά μπορεί επίσης να επιταχύνει τη γήρανση του μονωτικού υλικού και να μειώσει τη διάρκεια ζωής του συστήματος.

 

Η αντίσταση επαφής είναι ένας βασικός παράγοντας που επηρεάζει τη σταθερότητα των συστημάτων ζυγών, κυρίως ανάλογα με την πίεση επαφής στη διεπαφή σύνδεσης, την επεξεργασία της επιφάνειας και τις ιδιότητες του υλικού. Στο σχέδιο σύνδεσης Auto Bus Bar, η επίστρωση κασσίτερου ή η επινικελίωση χρησιμοποιείται συχνά για τη μείωση της αντίστασης διεπαφής και τη βελτίωση της αντοχής στην οξείδωση. Ειδικά σε εφαρμογές επικασσιτερωμένης-χάλκινης ράβδου για ηλεκτροκίνητα οχήματα, το στρώμα επικάλυψης κασσίτερου όχι μόνο βελτιώνει τη σταθερότητα της αγωγιμότητας αλλά επίσης βελτιώνει σημαντικά την απόδοση συγκόλλησης και σύνδεσης. Ο σωστός έλεγχος της προφόρτισης του μπουλονιού (συνήθως 50%-70% της αντοχής διαρροής του υλικού) μπορεί να μειώσει αποτελεσματικά την αντίσταση επαφής και να αποτρέψει την υποβάθμιση της απόδοσης που προκαλείται από τοπική θέρμανση.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Όσον αφορά τις μεθόδους σύνδεσης, οι ζυγοί υψηλής-τάσης χρησιμοποιούν κυρίως συγκόλληση με λέιζερ και συνδέσεις μπουλονιών. Η συγκόλληση με λέιζερ, λόγω της εξαιρετικά χαμηλής αντίστασης επαφής, της υψηλής αντοχής σύνδεσης και της εξαιρετικής απόδοσης στεγανοποίησης, χρησιμοποιείται ευρέως σε σειρές-παράλληλες δομές μεταξύ των στοιχείων μπαταρίας και αποτελεί βασική διαδικασία για την επίτευξη υψηλής αξιοπιστίας. Σε σενάρια σύνδεσης υψηλής ακρίβειας-όπως οι ράβδοι πυκνωτών με φιλμ New Energy Vehicle BusBars, η συγκόλληση με λέιζερ εξασφαλίζει αποτελεσματικά αγώγιμη συνέχεια και δομική σταθερότητα. Ωστόσο, αυτή η διαδικασία απαιτεί σημαντική επένδυση εξοπλισμού και έλεγχο της διαδικασίας, ειδικά στη συγκόλληση αλουμινίου, όπου η προστασία αδρανούς αερίου είναι απαραίτητη για την αποφυγή της οξείδωσης.

 

Αντίθετα, οι βιδωτές συνδέσεις προσφέρουν μεγαλύτερη ευελιξία συναρμολόγησης και χρησιμοποιούνται συνήθως για συνδέσεις μεταξύ μονάδων ή με εξαρτήματα διασύνδεσης υψηλής τάσης-. Στα συστήματα Automotive Power Connectors, οι βιδωτές συνδέσεις απαιτούν μια αυστηρή στρατηγική σταδιακής σύσφιξης για να διασφαλιστεί σταθερή επαφή στη διεπαφή σύνδεσης. Ενώ αυτή η μέθοδος υποστηρίζει πολλαπλές αποσυναρμολογήσεις και επανασυναρμολογήσεις, ο ακατάλληλος έλεγχος προφόρτισης υπό μακροπρόθεσμους κραδασμούς-μπορεί να οδηγήσει σε αυξημένη αντίσταση επαφής, επηρεάζοντας την αξιοπιστία του συστήματος. Επομένως, στις εφαρμογές Tin-Plate Busbar Automotive, οι δομές κατά της χαλάρωσης ή οι τεχνολογίες επίστρωσης συχνά συνδυάζονται για τη βελτίωση της σταθερότητας της σύνδεσης.

 

Σε επίπεδο σχεδίασης διάταξης, οι ζυγοί-υψηλής τάσης πρέπει να εξισορροπούν την ηλεκτρική απόδοση και τη μηχανική ασφάλεια. Πρώτον, οι ράβδοι ζυγών θα πρέπει να αποφεύγονται σε περιοχές πιθανής σύγκρουσης, να φυλάσσονται μακριά από αιχμηρές μεταλλικές ακμές και συνδετήρες και τα διάκενα ασφαλείας πρέπει να πληρούν τις προδιαγραφές σχεδιασμού. Δεύτερον, οι διαδρομές ρεύματος θα πρέπει να ελαχιστοποιηθούν για να μειωθεί η απώλεια αντίστασης και να βελτιστοποιηθεί η απόδοση του συστήματος. Στα συστήματα BusBar Car, οι γραμμές υψηλής{4}}τάσης πρέπει να διατάσσονται χωριστά από τις πλεξούδες σήματος χαμηλής-τάσης για να μειωθεί ο αντίκτυπος των ηλεκτρομαγνητικών παρεμβολών στο σύστημα ελέγχου.

 

Όταν πολλαπλοί ζυγοί είναι διατεταγμένοι παράλληλα, θα πρέπει να διατηρείται επαρκής απόσταση για να αποφεύγεται η συσσώρευση θερμότητας και να αποφεύγεται η τοπική υπερθέρμανση. Επιπλέον, στο σχεδιασμό ράβδων διαύλου εδάφους αυτοκινήτου, πρέπει να δοθεί ιδιαίτερη προσοχή στη συνέχεια και την αξιοπιστία της διαδρομής γείωσης για να διασφαλιστεί η ασφαλής λειτουργία του ηλεκτρικού συστήματος του οχήματος. Για εύκαμπτους ζυγούς, συνήθως απαιτούνται στηρίγματα ή σταθερές κατασκευές για περιορισμούς για τη μείωση των κινδύνων κόπωσης που προκαλούνται από κραδασμούς, ενώ τα υλικά απορρόφησης κραδασμών μπορούν να ενισχύσουν την αντοχή σε κραδασμούς.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Όσον αφορά τις δομικές λεπτομέρειες, τα άκρα των ράβδων θα πρέπει να λοξοτομούνται για να μειωθεί η συγκέντρωση ηλεκτρικού πεδίου και να αποφευχθεί ο κίνδυνος εκκένωσης του άκρου. Ταυτόχρονα, η εφαρμογή-μονωτικών υλικών υψηλής απόδοσης όπως π.χΜόνωση PET BusBar αυτοκινήτουμπορεί να βελτιώσει περαιτέρω την αξιοπιστία μόνωσης και την περιβαλλοντική προσαρμοστικότητα του συστήματος. Συνολικά, ο σχεδιασμός των ζυγών υψηλής-τάσης είναι ένα πολυδιάστατο, συνεργατικό έργο μηχανικής συστημάτων που περιλαμβάνει υλικά, ηλεκτρικά συστήματα, δομές και διαδικασίες. Η βελτιστοποίηση της απόδοσής του είναι ζωτικής σημασίας για την ασφαλή και αποτελεσματική λειτουργία των νέων ενεργειακών συστημάτων μπαταριών οχημάτων.