Індивідуальні гнучкі мідні шини та плетені роз’єми для розподілу електроенергії та BESS

Гнучкі мідні шини та плетені з’єднувачі використовуються там, де жорсткі провідники не можуть надійно поглинати теплове розширення, механічну вібрацію або рух установки. Для розподілу електроенергії EV та BESS багатошарові вузли з мідної фольги C1100, з’єднувачі з мідною опліткою та молекулярне дифузійне зварювання можуть забезпечити шлях струму з низьким-опором, забезпечуючи контрольований механічний рух.

 

Інженерна мета полягає не просто в тому, щоб зробити провідник гнучким. Збірка повинна підтримувати електричну безперервність, цілісність з’єднання, характеристики ізоляції, контроль розмірів і стійкість до втоми протягом зазначеного циклу обслуговування.

 

 

 

Жорсткі мідні шини забезпечують низький електричний опір і стабільне механічне розташування, але їх низька гнучкість може стати механічним обмеженням, коли з’єднані компоненти мають різну швидкість теплового розширення.

 

У акумуляторній батареї EV або шафі BESS мідні провідники можуть з’єднувати:

Акумуляторні модулі, що працюють при повторних температурних циклах.
Мідні клеми, встановлені на алюмінієвих корпусах.
Інвертори з механічно ізольованими монтажними конструкціями.
Контактори, запобіжники та вузли розподілу постійного струму.
Опори шинопроводів з різними коефіцієнтами теплового розширення.

 

Мідь має коефіцієнт теплового розширення приблизно 16,5 × 10⁻⁶/K. Коли довга жорстка шина обмежена між фіксованими точками з’єднання, зміна температури створює переміщення розмірів, яке має бути поглинене десь у зборі.

 

Для спрощеної мідної секції товщиною 500 мм, що піддається зміні температури на 100 градусів:

 

ΔL ≈ 500 × 16,5 × 10⁻⁶ × 100=0.825 мм

 

Таким чином, жорсткий вузол повинен витримати приблизно 0,83 мм теплового розширення на цій довжині, перш ніж враховувати допуск монтажу, рух корпусу, вібрацію або диференціальне розширення між матеріалами.

 

Повторний рух може збільшити механічне навантаження навколо:

Отвори під болти.
Клепані клеми.
Зварні з'єднання.
Інтерфейси мідь--алюміній.
Опори ізолятора.
Ламіновані перехідні зони шин.

Параметри механічного руху для з’єднань EV і BESS - ISO 16750
 

Інженерний стан	Жорстка мідна шина	Гнучка шина з мідної фольги	Роз'єм з мідною опліткою
Поглинання теплового розширення	Низький	Високий	Високий
Можливість згинання	Низький	Високий	Дуже високий
Поглинання вібрації	Обмежений	Високий	Високий
Поточна-носоздатність	Високий	Високий	Високий
Компактна маршрутизація	Середній	Високий	Високий
Типова конструкція	Цільна мідь	Складена мідна фольга	Ткані мідні нитки
Основна змінна проекту	Товщина/підтримка	Товщина фольги та кількість шарів	Діаметр пасма і щільність плетіння

 

Для застосувань, які піддаються кваліфікації вібрації, термічного циклу або повторного відносного руху, гнучкість повинна розглядатися як параметр механічної конструкції, а не як зручність встановлення.

 

 

 

Для гнучких з’єднань із -сильним струмом використовуються два поширені способи: багато{1}}шарові збірки з мідної фольги та з’єднувачі з мідною опліткою.

Їх електрична та механічна поведінка відрізняється, оскільки шлях струму та механізм деформації різні.

 

Багато{0}}шарові ламіновані мідні шини з міддю C1100 - 100% IACS

 

Електролітична жорстка пекова мідь C1100 широко використовується для провідників із сильним -струмом, оскільки її електропровідність може наближатися до 100% еталонного значення IACS за умови контролю вказаного стану матеріалу та чистоти.

 

Збірка гнучкої фольги зазвичай складається з кількох тонких мідних шарів, розташованих паралельно. Замість того, щоб змусити одну товсту мідну секцію згинатися, окремі шари можуть зазнати відносного зміщення.

 

Типові інженерні змінні включають:

С1100 Сорт міді та відпуск.
Товщина фольги індивідуальна.
Кількість шарів фольги.
Загальний поточний-несучий-переріз.
Ефективна гнучка довжина.
Ширина клеми.
Зона зварного перекриття.
Стан поверхні перед з'єднанням.
Ізоляційне покриття.
Мінімальний радіус вигину.

 

Збільшення кількості шарів фольги може збільшити доступний шлях струму, зберігаючи гнучкість. Однак просте додавання шарів не покращує з’єднання автоматично. Кінцевий перехід повинен забезпечувати достатню площу металургійного з’єднання та контрольований опір.

 

З’єднувачі з мідною опліткою - нитка-гнучкість рівня

 

З’єднувачі з мідною опліткою використовують багато тонких мідних дротів або сплощених ниток, переплетених у гнучку структуру. Коса забезпечує рух за рахунок деформації окремих пасом.

 

Ця конструкція особливо корисна для:

Рухомі електричні інтерфейси.
З’єднання-батареї з-шиною.
Заземлення та склеювання.
З'єднання розподільних пристроїв.
З'єднання трансформаторів і інверторів.
Електро-чутливі до вібрації вузли.

Ламінована фольга C1100 порівняно з мідною опліткою - електричний і механічний вибір

 

Параметр	Ламінована мідна шина C1100	Роз'єм з мідною опліткою
Поточний шлях	Паралельні мідні фольги	Кілька сплетених мідних ниток
Електропровідність	До 100% мети IACS	Доступна мідь із високою{0}}провідністю
Гнучкість	Високий	Дуже високий
Керована геометрія терміналу	Чудово	добре
Інтерфейс плоского монтажу	Чудово	Середній
Повторне згинання	Високий при правильному проектуванні	Дуже високий
Тепловіддача	Високий	Високий
Типове підключення	Акумулятор/інвертор/шина постійного струму	Рухомий або вібруючий інтерфейс
Інтеграція ізоляції	Термоусадка/покриття зануренням/ламінат	Термозбіжне покриття/покриття зануренням
Виробничий контроль	Вирівнювання фольги, зона зварювання, допуск на розміри	Щільність плетіння, стан пасма, з’єднання клем

 

Тому вибір слід починати зі струму, підвищення температури, доступного простору, амплітуди руху, профілю вібрації та геометрії клеми, а не лише з гнучкості провідника.

 

Вимоги до постачальника з’єднувача з мідною опліткою - PPAP, рівень 3

 

Для автомобільних програм постачальник повинен мати можливість документально підтвердити:

Сертифікат матеріалу на марку міді.
Протоколи перевірки розмірів.
Вимірювання електричного опору.
Перевірка поперечного-перерізу зварних швів або з’єднань, якщо це можливо.
Результати випробувань на розтяг{0}}відрив.
Термоциклічні дані.
Записи можливостей процесу для критичних розмірів.
Документація PPAP рівня 3 за запитом клієнта.
IATF 16949-система контролю якості для відповідних виробничих програм.

 

Запит на безкоштовну оцінку та пропозицію DFM

 

 

Перехід на клему часто є зоною найвищого-ризику гнучкого провідника. Гнучкий мідний елемент може мати чудову провідність, але погане з’єднання може призвести до локального опору, виділення тепла та механічного пошкодження.

 

Молекулярне дифузійне зварювання забезпечує твердотільний -шлях з’єднання, за якого правильно підготовлені металеві поверхні з’єднуються під контрольованою температурою та тиском. Процес не залежить від звичайної розплавленої зварювальної ванни.

 

Це особливо актуально для складених вузлів мідної фольги, оскільки метою є консолідація кількох мідних шарів у механічно стабільну, електрично безперервну зону клем.

 

Навіщо уникати звичайних-з’єднань на основі флюсу в-мідних з’єднаннях під великим струмом?

 

Залишки флюсу можуть викликати додаткові потреби в очищенні та можуть бути непридатними там, де-потрібна довготривала електрична чистота. Процес твердотільного-зварювання може усунути потребу у звичайному флюсі для паяння, якщо відповідним чином керується вказаним процесом-дифузійного зварювання.

 

Важливі змінні процесу включають:

Чистота поверхні міді.
Стан оксиду.
Контактний тиск.
Температура зварювання.
Час витримки.
Вирівнювання фольгою.
Перекриття стиків.
Розмірна деформація після-процесу.

 

Інженерна ціль має бути визначена як вимога до вимірюваного опору або провідності, а не просто називати з’єднання «низьким опором».

Електрична валідація ламінованих мідних шин - 100% посилання IACS

 

План перевірки виробництва може включати:

Тестовий предмет	Інженерне призначення	Типовий метод контролю
Опір постійному струму	Перевірте поточний{0}}опір шляху	Чотири{0}}дротовий мікро-омметр
провідність	Перевірте характеристики мідного матеріалу	Сертифікат матеріалу/тест на електропровідність
Підвищення температури	Перевірте теплові характеристики	Термопара / тепловізор
Тест на тягу	Перевірте механічну міцність з'єднання	Машина для випробувань на розтяг
Поперечний-розріз	Перевірити якість склеювання	Металографічна експертиза
Перевірка розмірів	Перевірте геометрію терміналу	CMM / оптичні вимірювання
Термічний цикл	Перевірте міцність з'єднання	Керована термокамера
вібрація	Перевірити механічну цілісність	Система тестування на вібрацію

 

Фразу «100% провідність IACS» слід використовувати як матеріал або специфіковану електричну мішень, лише якщо це підтверджується відповідним сортом міді та методом випробування. Натомість фактично готову збірку слід перевірити за допомогою вимірювання опору, підвищення температури та -визначених замовником критеріїв прийнятності.

 

 

 

Не кожен гнучкий провідник використовує той самий матеріал клеми. Для вузлів EV та BESS можуть знадобитися з’єднання міді-–-міді, міді-–-алюмінію чи міді-–-покритого-клем.

 

Таким чином, процес з’єднання повинен бути обраний відповідно до комбінації матеріалів, вимог до електрики, підведення тепла, геометрії з’єднання та обсягу виробництва.

 

Лазерне зварювання Cu-Al проти резистентної пайки сріблом - термічний і металургійний вибір

 

Параметр	Лазерне зварювання Cu-Al	Резистивна пайка сріблом
Первинне застосування	З’єднання різнорідних металів Cu-Al-	З’єднання металу з високою{0}}провідністю
Введення тепла	Сильно локалізований	Ширша термічна зона
Контроль процесів	Лазерна потужність, швидкість, фокус	Струм, тиск, час
Присадний метал	Зазвичай не потрібно, залежно від конструкції	Припой-на основі срібла
Флюс	Залежить- від процесу	Може знадобитися залежно від сплаву/процесу
автоматизація	Високий	Високий
Зона-термічного впливу	Маленький при оптимізації	Більший
Підготовка поверхні	Висока важливість	Висока важливість
Типова перевірка	Переріз -зварного шва, міцність на розтяг, опір	Покриття швів, цілісність пайки, стійкість

 

Мідь відбиває значну частину падаючої лазерної енергії, особливо на звичайних інфрачервоних довжинах хвиль. Отже, лазерне зварювання міді вимагає контрольованих оптичних параметрів і стабільних умов поверхні.

 

Для з’єднань Cu-Al необхідно також контролювати інтерметалічний шар. Надмірне підведення тепла може збільшити утворення крихких інтерметалічних фаз.

 

Для валідації виробництва постачальник повинен встановити вікно процесу, а не покладатися на одне номінальне налаштування машини.

 

Точне металеве штампування для мідних клем - Можливість ±0,01 мм

 

Для гнучких зборів збірних шин часто потрібні штамповані мідні клеми, монтажні виступи, отвори, вигини або елементи розташування.

 

Точне тиснення може інтегрувати:

Клемні отвори.
Позиціонуючі слоти.
Монтажні фланці.
Рельєфні особливості.
Лінії згину.
Розташування заклепок.
Контактні інтерфейси.

 

Для великих{0}}автомобільних компонентів прогресивне-штампування може поєднувати кілька операцій в одній послідовності штампів.

 

Контроль розмірів може включати ±0,01 мм для вибраних функцій, якщо товщина матеріалу, структура інструменту та система контролю підтримують цю вимогу. Не кожному розміру шини слід призначати цей допуск; невиправдано жорсткі допуски збільшують витрати на інструменти та перевірку без покращення електричних характеристик.

 

Таким чином, контрольоване креслення має розділяти:

Електричні функціональні розміри.
Монтажні розміри.
Довідкові розміри.
Косметичні розміри.
Критичні-для-характеристики якості.

 

Запит на безкоштовну оцінку та пропозицію DFM

 

 

 

Гнучкий мідний провідник потребує електричної ізоляції, коли він проходить поблизу заземлених конструкцій, сусідніх провідників, корпусів акумуляторів або струмопровідних компонентів шафи.

 

Два поширені підходи: епоксидне порошкове покриття/ізоляція зануренням і термозбіжна трубка.

 

Правильний вибір залежить від геометрії, вимог до діелектрика, методу монтажу, діапазону температур, впливу стирання та вимог до ремонту.

 

Епоксидне порошкове покриття проти термо-збіжної трубки - Вибір UL 94 V-0

 

Параметр	Епоксидне порошкове покриття	Термо{0}}збіжна трубка
Покриття	Відповідає геометрії з покриттям	Попередньо задана геометрія труби
Діелектрична ізоляція	Високий, якщо вказано правильно	Високий, якщо вказано правильно
Складна геометрія	добре	Середній
монтаж	Заводський процес	Монтаж труб + опалення
Локальний ремонт	важко	Відносно легше
Контроль товщини	Контроль-процесу	Залежить-від матеріалу
Стійкість до стирання	Високий з правильною формулою	Залежить від марки труби
Візуальний огляд	Безпосередній огляд поверхні	Безпосередній огляд труби
Типовий рейтинг полум'я	Доступний UL 94 V-0	Доступні класи UL 94 V-0
Застосування автомобільних рейок	Формулювання-залежно	Залежить-від матеріалу

 

Система ізоляції не повинна бути визначена лише кольором або номінальною товщиною. Для електричних характеристик потрібні параметри, які можна вимірювати, наприклад:

 

Міцність діелектричного пробою.
Опір ізоляції.
Товщина покриття.
Шлях витоку.
оформлення.
Температурний рейтинг.
Рейтинг полум'я.
Хімічна стійкість.

 

Для конструкцій, які вимагають діелектричної міцності на пробою понад 15 кВ/мм, фактичний ізоляційний матеріал, товщину, метод випробування та умови виробництва потрібно перевірити, а не робити висновок з назви матеріалу.

 

Термо{0}}ізоляція для гнучких мідних шин

Термо{0}}збіжна трубка підходить, де:

Геометрія збірної шини є відносно однорідною.
Трубка може бути встановлена ​​перед остаточним монтажем клеми.
Доступний певний коефіцієнт усадки.
Необхідно контролювати електричний зазор.
Необхідний візуальний огляд.

 

Для установок BESS ізольований провідник також повинен зберігати відстань від сусідніх провідних структур після термічного циклу та вібрації.

 

 

Гнучкі мідні шини використовуються в кількох -сучасних архітектурах.

 

Типові програми включають:

 

Взаємозв’язки акумуляторної батареї EV.
З'єднання для акумуляторної стійки BESS.
Вузли суматора постійного струму.
Інверторні ланки постійного струму.
З'єднання контакторів HVDC.
Інтерфейси запобіжників і шин.
Блоки розподілу електроенергії.
З’єднання шаф-акумулювання енергії.
З'єднання заземлення та склеювання.

Конструкція провідника повинна ґрунтуватися на повній електричній та механічній оболонці.

 

Матриця конструкції гнучкої мідної шини - 100% IACS / ±0,01 мм / PPAP, рівень 3

 

Вимоги до дизайну	Рекомендований інженерний розгляд
Високий безперервний струм	Збільште площу поперечного-перерізу міді
Високий імпульсний струм	Перевірте опір і перехідне підвищення температури
Повторна вібрація	Використовуйте конструкцію з фольги або тасьми
Великий термічний рух	Збільште ефективну гнучку довжину
Обмежений простір для установки	Виберіть керовану геометрію згину
Перехід Cu-Al	Оцініть лазерне зварювання та інтерметалічний контроль
Автомобілебудування	IATF 16949 + PPAP, рівень 3, якщо вказано
Точний монтаж	CNC/CMM або точне штампування
Ізоляція високої{0}}напруги	Перевірте діелектричну міцність і зазор
Підключення запобіжника	Розгляньте вимоги IEC 60269, де це можливо
Залізнична аплікація	Оцініть вимоги EN 45545 до матеріалів, де це можливо

 

Для з’єднання -з високим струмом електричний опір є лише частиною конструкції. Термічний шлях, площа контакту, механічне навантаження, система ізоляції, стан кріплення та профіль вібрації повинні бути оцінені разом.

 

 

Гнучка шина-, готова до виробництва, повинна мати можливість відстежувати контроль від надходження мідного матеріалу до кінцевої перевірки.

 

Мідний матеріал C1100 і елементи керування штампуванням - IATF 16949

 

Вхідна перевірка матеріалів може включати:

Підтвердження якості міді.
Вимірювання товщини.
Перевірка провідності.
Документація-механічної власності.
Огляд поверхні.
Огляд сертифіката постачальника матеріалів.

 

Для штампованих клем перевірка виробництва може включати:

Діаметр отвору.
Відстань-до-краю.
Загальна довжина.
Кут вигину.
Термінальна площинність.
Висота задирок.
Вирівнювання шару.
Розміри зварних{0}}роз’ємів.

 

Перевірка ШМ підходить для складної тривимірної геометрії клем, де звичайні штангенциркулі або вимірювальні прилади не можуть охопити повний розмірний профіль.

 

Електрична та механічна перевірка - PPAP, рівень 3

 

Спеціальний{0}}пакет перевірки клієнта може містити:

Специфікації, що контролюються-кресленням і переглядом.
Сертифікати матеріалів.
Схема процесу.
PFMEA.
План контролю.
Акт перевірки розмірів.
Тест на електричний опір.
Перевірка зварювання або пайки.
Випробування на розтягування або розтягування.
Протоколи випробувань матеріалів і покриттів.
Дослідження можливостей для призначених розмірів CTQ.
Подання PPAP рівня 3, якщо потрібно.

 

У виробничому процесі слід розрізняти здатність процесу та остаточну{0}}перевірку продукту. Результат перевірки розмірів підтверджує виміряну деталь; аналіз можливостей демонструє, чи може виробничий процес багаторазово підтримувати задану характеристику.

 

 

Запит на пропозицію або технічний креслення повинні надавати виробнику достатньо інформації для визначення вимог до матеріалів, інструментів, з’єднання, ізоляції та перевірки.

 

Як мінімум вкажіть:

Безперервний струм.
Піковий струм і тривалість.
Робоча напруга.
Максимальна температура провідника.
Діапазон температур навколишнього середовища.
Сорт міді.
Товщина міді.
Габаритні розміри.
Гнучка довжина.
Мінімальний радіус вигину.
Розміри клемного отвору.
Інтерфейс кріплення.
Вимога ізоляції.
Випробувальна напруга діелектрика.
Необхідний опір.
Умови вібрації.
Умови термоциклування.
Очікуваний термін служби.
Річний обсяг.
Прототип кількості.
Вимоги PPAP.

 

Наприклад, специфікація може визначати багатошарову шину з мідної фольги C1100, контрольовану геометрію клеми з вибраними розмірами CTQ ±0,01 мм, систему ізоляції, яка відповідає визначеним вимогам UL 94 V-0, і обмеження електричного опору, перевірені за допомогою чотирьохпровідних вимірювань.

 

Цей рівень специфікації дозволяє виробнику оцінити інструменти, використання матеріалів, параметри з’єднання, обладнання для перевірки та тривалість виробничого циклу до пропозиції.

 

 

Типова послідовність виробництва може бути структурована так:

 

Мідний матеріал → Точне штампування → Укладання шарів → Підготовка поверхні → Зварювання молекулярною дифузією / лазерне зварювання → Формування → Ізоляція → Електрична перевірка → Перевірка розмірів → Остаточний контроль якості → Упаковка

 

Кожен процес сприяє різному режиму відмови.

 

процес	Головний пункт управління	Типовий дефект
Приготування міді	Товщина/провідність	Неправильний матеріал
Штампування	Задирок/розмір	Отвір або відхилення від геометрії
Укладання	Вирівнювання шару	Нерівномірний шлях струму
Підготовка поверхні	Оксид/забруднення	Погане склеювання
Дифузійне зварювання	Тиск/температура/час	Неповне склеювання
Лазерне зварювання	Потужність/швидкість/фокус	Пористість / надмірне проникнення
Формування	Радіус вигину	Крекінг міді
Ізоляція	Товщина/покриття	Діелектрична слабкість
Електричний тест	опір	З’єднання з-високим опором
Інспекція ШМ	Розміри CTQ	Втручання в монтаж

 

Кінцевий продукт слід перевіряти відповідно до затвердженого креслення та контрольного плану, а не оцінювати лише за зовнішнім виглядом.

 

 

Для глобальних програм{0}}зберігання транспортних засобів і енергії оцінка постачальників має зосереджуватися на вимірюваних виробничих можливостях.

 

Адекватний виробничий пакет має продемонструвати контроль над обробкою міді C1100, точним штампуванням металу, збіркою гнучкої фольги, з’єднанням мідної оплітки, лазерним зварюванням Cu-Al, зварюванням молекулярної дифузії, захистом ізоляції, перевіркою ШМ, випробуванням електричного опору та документацією PPAP.

 

Практичною метою є гнучкий провідник, який зберігає задані електричні та механічні характеристики, поглинаючи температурний рух і вібрацію.

 

Apollo Electronic Components (Xiamen) Co., Ltd. надає прецизійне штампування та зварювання електричних компонентів для EV, ESS, PV та енергетичної-електроніки. Інженерна оцінка може базуватися на кресленнях замовника, файлах 2D/3D CAD, електричних характеристиках, річному обсязі та необхідних стандартах перевірки.

 

Для індивідуальної розробки під час первинної перевірки DFM слід визначити марку міді, поперечний-переріз провідника, гнучку довжину, геометрію клеми, процес з’єднання, систему ізоляції, розміри CTQ і план перевірки до випуску інструментів.

 

 

Скільки часу триває доставка PPAP рівня 3 для aіндивідуальна гнучка мідна шина?

Терміни PPAP рівня 3 залежать від складності інструменту, схвалення матеріалу, кількості прототипів, обсягу тестування та вимог до документації замовника. Час має бути підтверджено після перегляду креслення та визначення вимог до перевірки.

 

Яким чином гарантується термін служби інструментів для точного штампування мідних шин?

Термін служби інструменту контролюється вибором-матеріалу штампів, прогресивним-конструкцією штампів, інтервалами технічного обслуговування, перевіркою зносу та моніторингом виробництва. Фактичний термін служби повинен бути визначений відповідно до товщини міді, сплаву, геометрії, річного обсягу та сили штампування.

 

Які випробування використовуються для перевірки ізоляційного покриття чи захисту від термоусадки?{0}}

Типова перевірка включає товщину ізоляції, опір ізоляції, випробування на діелектричну стійкість або пробій, візуальний огляд покриття, вплив температури та випробування полум’я, наприклад UL 94 V-0, якщо це вимагається для застосування.