Serija PACK Manufacturing Process: električna izvedba, metode spajanja i razmatranja o rasporedu za-visokonaponske bakrene/aluminijske sabirnice u baterijskim paketima

U novim sustavima baterijskih paketa energetskih vozila, visoko{0}}naponska sabirnica, kao glavna vodljiva komponenta, igra ključnu ulogu u učinkovitom prijenosu energije između baterijskih ćelija. S postupnom popularizacijom visokonaponskih-platformi od 800V, dizajn sabirnica ne samo da utječe na domet vozila i performanse brzog-punjenja, već također izravno utječe na sigurnost sustava i dugoročnu-pouzdanost. U praktičnim inženjerskim primjenama, izvedba EV sabirnica i električnih vozila sa sabirnicama postala je jedan od važnih pokazatelja za procjenu razine dizajna baterijskih sustava.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Iz perspektive električnih performansi, visoko{0}}naponska sabirnica u biti je visoko učinkovit vodljivi nosač, a njezin odabir materijala izravno određuje vodljivost sustava i performanse upravljanja toplinom. Bakar (kao što je T2 bakar) posjeduje izvrsnu vodljivost, s vodljivošću od približno 58,5 × 10⁶ S/m, znatno višom od aluminija, stoga nudi prednosti u scenarijima prijenosa-struje-.

 

U međuvremenu, aluminij, zbog svoje manje gustoće, ima nezamjenjivu vrijednost u laganom dizajnu. U primjenama sabirnica za automobilske akumulatore, bakrene sabirnice obično se koriste u-glavnim strujnim krugovima, dok se aluminijske sabirnice češće koriste u- i tro-pomoćnim krugovima osjetljivim na težinu.

 

U okruženjima visokog{0}}napona, električni razmaci i puzne staze temeljni su parametri dizajna koji osiguravaju sigurnost sustava. Razmak se odnosi na najkraću zračnu udaljenost između dva vodiča, dok je puzna staza najkraći put duž izolacijske površine. Ova dva pokazatelja izravno se odnose na kvar izolacije i rizik od luka. U dizajnu sabirnica za automobile, ovi parametri moraju biti strogo postavljeni prema razinama napona i uvjetima okoline. Istodobno, visoko{5}}naponske sabirnice zahtijevaju učinkovit tretman izolacije, kao što je korištenje topli-skupljajuće cijevi ili PI filma visokih-učinkovitosti za pokrivanje, kako bi se ispunili strogi zahtjevi za otpornost na napon izolacije. Tipični standardi ispitivanja uključuju ispitivanje podnosivog napona AC 3000V i ispitivanje izolacijskog otpora DC 1000V kako bi se osigurao stabilan rad u složenim uvjetima.

 

Nosivost struje i kontrola porasta temperature ključni su pokazatelji za procjenu performansi automobilskih sabirnica. Trenutni nosivi kapacitet sabirnice u pozitivnoj je korelaciji s njezinom površinom poprečnog-presjeka; međutim, u praktičnim primjenama, čimbenici kao što su temperatura okoline, uvjeti rasipanja topline i raspored također se moraju uzeti u obzir. Vrijedno je napomenuti da u okruženju zatvorenog paketa baterija prirodno odvođenje topline postaje primarna metoda odvođenja topline; stoga su razuman dizajn površine poprečnog-presjeka i optimizacija raspodjele topline posebno ključni. U primjenama sabirnica baterija EV, pretjerano visok lokalni porast temperature ne samo da utječe na vodljivost, već može i ubrzati starenje izolacijskog materijala i smanjiti vijek trajanja sustava.

 

Otpor kontakta ključni je čimbenik koji utječe na stabilnost sustava sabirnica, prvenstveno ovisno o kontaktnom tlaku na spojnom sučelju, obradi površine i svojstvima materijala. U dizajnu priključka Auto Bus Bar, pokositrenje ili poniklavanje često se koristi za smanjenje otpora sučelja i poboljšanje otpornosti na oksidaciju. Osobito u primjenama kositrenih bakrenih sabirnica za električna vozila, sloj kositra ne samo da poboljšava stabilnost vodljivosti, već također značajno poboljšava performanse zavarivanja i spajanja. Ispravno kontroliranje predopterećenja vijka (obično 50%-70% granice razvlačenja materijala) može učinkovito smanjiti kontaktni otpor i spriječiti degradaciju performansi uzrokovanu lokaliziranim zagrijavanjem.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Što se tiče načina spajanja, visoko{0}}naponske sabirnice uglavnom koriste lasersko zavarivanje i vijčane spojeve. Lasersko zavarivanje, zbog svoje izuzetno niske kontaktne otpornosti, visoke čvrstoće spoja i izvrsne izvedbe brtvljenja, naširoko se koristi u serijski-paralelnim strukturama između baterijskih ćelija i ključni je proces za postizanje visoke pouzdanosti. U visoko{4}}scenarijima povezivanja kao što su sabirnice filmskih kondenzatora za vozila New Energy, lasersko zavarivanje učinkovito osigurava vodljivi kontinuitet i strukturnu stabilnost. Međutim, ovaj proces zahtijeva značajna ulaganja u opremu i kontrolu procesa, posebno kod zavarivanja aluminija, gdje je zaštita od inertnog plina neophodna kako bi se spriječila oksidacija.

 

Nasuprot tome, vijčani spojevi nude veću fleksibilnost sklapanja i obično se koriste za spojeve između modula ili s visoko-naponskim komponentama sučelja. U sustavima automobilskih konektora za napajanje, vijčani spojevi zahtijevaju strogu strategiju zatezanja u fazama kako bi se osigurao stabilan kontakt na spojnom sučelju. Iako ova metoda podržava višestruka rastavljanja i ponovna sastavljanja, nepravilna kontrola predopterećenja pod dugotrajnim-vibracijama može dovesti do povećanog kontaktnog otpora, što utječe na pouzdanost sustava. Stoga se u primjenama limenih-sabirnica za automobile, strukture protiv-labavljenja ili tehnologije premaza često kombiniraju kako bi se poboljšala stabilnost veze.

 

Na razini projektiranja, visoko{0}}naponske sabirnice moraju uravnotežiti električnu izvedbu i mehaničku sigurnost. Prvo, sabirnice treba izbjegavati u potencijalnim područjima sudara, držati ih podalje od oštrih metalnih rubova i pričvrsnih elemenata, a sigurnosni razmaci trebaju zadovoljiti projektne specifikacije. Drugo, strujne staze treba svesti na minimum kako bi se smanjio gubitak otpora i optimizirala učinkovitost sustava. U sustavima BusBar Car, vodovi visokog-napona trebaju biti postavljeni odvojeno od kabelskih svežnja niskog{5}}napona kako bi se smanjio utjecaj elektromagnetskih smetnji na kontrolni sustav.

 

Kada je više sabirnica raspoređeno paralelno, potrebno je održavati dovoljan razmak kako bi se izbjeglo nakupljanje topline i spriječilo lokalno pregrijavanje. Nadalje, u dizajnu automobilskih sabirnica za uzemljenje, mora se posvetiti posebna pozornost kontinuitetu i pouzdanosti puta uzemljenja kako bi se osigurao siguran rad električnog sustava vozila. Za fleksibilne sabirnice, nosači ili fiksne strukture obično su potrebni za ograničenje kako bi se smanjio rizik od zamora uzrokovan vibracijama, dok materijali za ublažavanje mogu povećati otpornost na udarce.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Što se tiče strukturalnih detalja, rubovi sabirnica trebaju biti skošeni kako bi se smanjila koncentracija električnog polja i izbjegao rizik od pražnjenja vrha. Istodobno, primjena izolacijskih-materijala visokih performansi kao što suPET izolacija za automobilske sabirnicemože dodatno poboljšati pouzdanost izolacije sustava i prilagodljivost okolišu. Općenito, projektiranje visoko{1}}naponskih sabirnica je više-dimenzionalni projekt inženjeringa sustava koji uključuje materijale, električne sustave, strukture i procese; njegova optimizacija performansi ključna je za siguran i učinkovit rad novih energetskih baterijskih sustava vozila.