Серія PACK Manufacturing Process: Електричні характеристики, методи підключення та компонування високовольтних мідних/алюмінієвих шин-у акумуляторних блоках

У нових акумуляторних системах транспортних засобів високовольтна -шина, як основний провідний компонент, відіграє вирішальну роль у ефективній передачі енергії між елементами батареї. З поступовим популяризацією платформ високої-напруги 800 В конструкція збірних шин не лише впливає на запас ходу автомобіля та швидкість-заряджання, але й безпосередньо впливає на безпеку системи та довгострокову-надійність. У практичних інженерних додатках продуктивність EV Busbars та шинних електричних транспортних засобів стала одним із важливих показників для оцінки рівня проектування акумуляторних систем.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

З точки зору електричних характеристик, шина високої-напруги є, по суті, високоефективним провідним носієм, і вибір її матеріалу безпосередньо визначає провідність системи та продуктивність керування температурою. Мідь (така як мідь T2) має чудову провідність із провідністю приблизно 58,5 × 10⁶ См/м, що значно вище, ніж алюміній, що забезпечує переваги у сценаріях із -сильним-струмом.

 

Між тим, алюміній, завдяки своїй меншій щільності, має незамінну цінність у легких конструкціях. У шинах автомобільних акумуляторів мідні шини зазвичай використовуються в -основних колах сильного струму, тоді як алюмінієві шини частіше використовуються в- і-допоміжних колах, чутливих до ваги та вартості.

 

У -середовищі високої напруги електричні зазори та шляхи витоку є основними параметрами конструкції для забезпечення безпеки системи. Зазор відноситься до найкоротшої повітряної відстані між двома провідниками, тоді як шлях витоку - це найкоротший шлях уздовж ізоляційної поверхні. Ці два показники безпосередньо пов’язані з руйнуванням ізоляції та ризиком виникнення дуги. У конструкції автомобільної шини ці параметри повинні бути строго встановлені відповідно до рівнів напруги та умов навколишнього середовища. Водночас шини високої{5}}напруги вимагають ефективної обробки ізоляції, як-от використання термо-усадочної трубки або високо-ефективної поліетиленової плівки для покриття, щоб відповідати суворим вимогам щодо витримуваної напруги ізоляції. Типові стандарти випробувань включають випробування на витримку змінної напруги 3000 В і випробування опору ізоляції постійним струмом 1000 В для забезпечення стабільної роботи в складних умовах.

 

Пропускна здатність по струму та контроль підвищення температури є основними показниками для оцінки продуктивності автомобільних шин. Пропускна здатність шини по струму позитивно корелює з площею її поперечного-перерізу; однак у практичних застосуваннях також необхідно враховувати такі фактори, як температура навколишнього середовища, умови розсіювання тепла та компонування. Варто зазначити, що в закритому середовищі акумуляторної батареї природне розсіювання тепла стає основним методом розсіювання тепла; тому особливо важливими є розумна-дизайн площі поперечного перерізу та оптимізація розподілу тепла. У системах збірних шин акумуляторів EV надмірно високе місцеве підвищення температури не тільки впливає на провідність, але також може прискорити старіння ізоляційного матеріалу та скоротити термін служби системи.

 

Контактний опір є ключовим фактором, що впливає на стабільність шинних систем, головним чином залежно від контактного тиску на межі з’єднання, обробки поверхні та властивостей матеріалу. У конструкції з’єднувальної шини Auto Bus Bar часто використовується лудіння або нікель, щоб зменшити опір розділу та підвищити стійкість до окислення. Особливо в застосуванні луджених мідних шин для електромобілів шар лудженого покриття не лише покращує стабільність провідності, але й значно покращує зварювання та ефективність з’єднання. Належний контроль попереднього натягу болта (зазвичай 50%-70% межі текучості матеріалу) може ефективно зменшити контактний опір і запобігти погіршенню продуктивності, спричиненому локальним нагріванням.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Щодо методів з’єднання, високо{0}}шинні шини переважно використовують лазерне зварювання та болтові з’єднання. Лазерне зварювання, завдяки надзвичайно низькому контактному опору, високій міцності з’єднання та відмінним характеристикам герметизації, широко використовується в послідовно-паралельних структурах між елементами батарей і є ключовим процесом для досягнення високої надійності. У високо-сценаріях з’єднання з високою точністю, таких як шини плівкових конденсаторів транспортних засобів New Energy, лазерне зварювання ефективно забезпечує безперервність провідності та стабільність конструкції. Однак цей процес вимагає значних інвестицій у обладнання та контролю процесу, особливо при зварюванні алюмінію, де для запобігання окисленню необхідний захист інертним газом.

 

Навпаки, болтові з’єднання забезпечують більшу гнучкість монтажу та зазвичай використовуються для з’єднань між модулями або з високо-компонентами інтерфейсу напруги. У системах автомобільних роз’ємів живлення болтові з’єднання вимагають суворої стратегії поетапного затягування, щоб забезпечити стабільний контакт на інтерфейсі з’єднання. Незважаючи на те, що цей метод підтримує багаторазове розбирання та повторне збирання, неправильне керування попереднім натягом під дією тривалої-вібрації може призвести до збільшення контактного опору, що вплине на надійність системи. Тому в автомобільних системах виробництва жерстяних шинопроводів анти-структури або технології покриття часто поєднуються для покращення стабільності з’єднання.

 

На рівні планування високовольтні шини повинні мати баланс між електричними характеристиками та механічною безпекою. По-перше, шини слід уникати в зонах потенційного зіткнення, тримати подалі від гострих металевих країв і кріплень, а безпечні відстані повинні відповідати специфікаціям конструкції. По-друге, шляхи струму повинні бути мінімізовані, щоб зменшити втрати опору та оптимізувати ефективність системи. У системах BusBar Car лінії високої-напруги слід прокладати окремо від джгутів сигналів низької{5}}напруги, щоб зменшити вплив електромагнітних перешкод на систему керування.

 

Коли декілька шин розташовані паралельно, слід підтримувати достатню відстань, щоб уникнути накопичення тепла та локального перегріву. Крім того, при проектуванні автомобільних шин заземлення слід приділяти особливу увагу безперервності та надійності шляху заземлення, щоб забезпечити безпечну роботу електричної системи автомобіля. Для гнучких шин зазвичай потрібні опори або фіксовані конструкції для обмеження, щоб зменшити ризики втоми, спричинені вібрацією, тоді як амортизаційні матеріали можуть підвищити стійкість до ударів.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

З точки зору структурних деталей, краї збірних шин повинні бути скошені, щоб зменшити концентрацію електричного поля та уникнути ризику розряду наконечника. Одночасно застосування високоефективних ізоляційних матеріалів, таких якПЕТ-ізоляція автомобільних шинопроводівможе додатково підвищити надійність ізоляції системи та адаптацію до навколишнього середовища. Загалом проектування шин високої-напруги — це багатовимірний-спільний проект системної інженерії, що включає матеріали, електричні системи, конструкції та процеси; його оптимізація продуктивності має вирішальне значення для безпечної та ефективної роботи акумуляторних систем нових транспортних засобів.