Fleksibilna pletena bakrena žica v primerjavi z dilatacijskimi spoji iz bakrene folije: izbirna merila za visoko{1}}tokovne sisteme

Fleksibilni dilatacijski spoji iz bakrene folije in fleksibilni pleteni konektorji iz bakrene žice so zasnovani tako, da absorbirajo toplotno raztezanje, mehanske vibracije in obremenitve pri namestitvi v -električnih sistemih z visokim tokom. Pri baterijskih vložkih za električna vozila, omaricah ESS, transformatorjih in močnostni elektroniki je izbira odvisna od gostote toka, dovoljenega gibanja, kontaktnega upora, ciklov utrujenosti, zahtev glede izolacije in tolerance pri izdelavi.

 

Glavna inženirska razlika je strukturna: pletena bakrena žica uporablja več tkanih prevodnikov za visoko fleksibilnost, medtem ko dilatacijski spoji iz bakrene folije uporabljajo laminirane plasti čistega bakra C1100, spojene z varjenjem z molekularno difuzijo ali visoko{1}}frekvenčnim varjenjem za doseganje manjšega upora in večje tokovne zmogljivosti.

 

 

 

Visok{0}}električne povezave doživljajo neprekinjeno toplotno kroženje, ki ga povzroča Joulovo segrevanje:

P = I^2R
 

Ko se tok poveča, že majhna sprememba kontaktnega upora povzroči znatno kopičenje toplote. Prilagodljivi priključki zmanjšujejo mehanske obremenitve, ki jih povzročajo:

 

Koeficient toplotne razteznosti bakra: približno 16,5 × 10⁻⁶ /K
Sprememba temperature modula baterije: -40 stopinj do +85 stopinj
Delovni cikli ESS: na tisoče ciklov toplotnega raztezanja
Frekvenca vibracij transformatorja: običajno delovanje 50Hz / 60Hz

Prilagodljive povezave preprečujejo, da bi toge bakrene zbiralke prenašale raztezne sile neposredno na sponke, vijake, keramične izolatorje in polprevodniške module.

 

Tehnične zahteve za visoko{0}}tokovne fleksibilne povezave

Aplikacija	Glavni vir stresa	Priporočena prilagodljiva struktura	Tipična zahteva
EV baterijski paket	Širjenje celic + vibracije	Fleksibilna zbiralka iz bakrene folije	Nizka odpornost, kompaktna namestitev
Omara za shranjevanje energije	Toplotno kroženje + visok tok	Raztezni spoj iz laminirane bakrene folije	Visoka gostota toka
Priključek transformatorja	Mehanske vibracije	Pleten konektor za bakreno žico	Več{0}}smerna prilagodljivost
Inverter DC link	Visoko{0}}frekvenčno valovanje toka	Laminirana struktura iz bakrene folije	Nizka razpršena induktivnost

 

 

 

Prilagodljiva konstrukcija iz pletene bakrene žice z visoko prilagodljivostjo

 

Fleksibilna pletena bakrena žica je izdelana s tkanjem več pramenov elektrolitskih bakrenih žic v mrežasto strukturo.

 

Tipični materiali:

C1100 čisti baker

Bakrena žica-brez kisika

Pokositrena-bakrena žica

Posrebrena-bakrena žica

 

Parametri izdelave:

Premer žice: 0,05 mm- 0.15 mm

Prevodnost: večja ali enaka 100 % IACS

Gostota pletenice je nadzorovana s kotom naklona

Povezava terminalov s stiskanjem, spajkanjem ali uporovnim varjenjem

 

Prednosti:

Visoka sposobnost upogibanja

Več{0}}smerna absorpcija gibanja

Primerno za okolja z dinamičnimi vibracijami

 

Omejitve:

Večja AC upornost zaradi porazdelitve pramenov

Večji prostor za namestitev

Občutljivejši na oksidacijo, če površinska zaščita ni zadostna

 

Fleksibilna zbiralka iz bakrene folije z varjenjem z molekularno difuzijo

 

Fleksibilne zbiralke iz bakrene folije so sestavljene iz več plasti bakrene folije, ki so zložene in zvarjene skupaj.

Skupna struktura:

C1100 bakrena folija

Debelina bakrene folije: 0,05 mm-0,3 mm

Število plasti: 5-100 plasti, odvisno od trenutne zahteve

Metoda varjenja: varjenje z molekularno difuzijo, ultrazvočno varjenje, visoko-frekvenčno varjenje

 

Značilnosti delovanja:

Parameter	Fleksibilna pletena bakrena žica	Fleksibilna zbiralka iz bakrene folije
Prevodnost	Večji ali enak 100 % IACS	Večji ali enak 100 % IACS
Gostota toka	Srednje	visoko
Potepuška induktivnost	višje	<10nH achievable
Nadzor debeline	Srednje	Možno ±0,05 mm
Odvajanje toplote	Dobro	Odlično zaradi ravne površine
Prostor za namestitev	Večje	Kompakten
Odpornost na vibracije	Odlično	Odlično s pravilnim dizajnom

 

Strukture iz bakrene folije zagotavljajo večji prevodni prerez-in krajšo tokovno pot, kar zmanjšuje električne izgube pri visoko{1}}tokovnih enosmernih aplikacijah.

 

 

Baker ima visoko toplotno prevodnost (približno 401 W/m·K), zaradi česar je varjenje težko, ker se toplota hitro razprši.

Proizvajalci morajo nadzorovati:

 

Vložek energije za varjenje

Odstranjevanje oksidne plasti

Čistost vmesnika

Metalurška kakovost lepljenja

 

Primerjava varilne tehnologije za prožne bakrene konektorje

Metoda varjenja	Funkcija procesa	Tipična uporaba	Kontrola kakovosti
Lasersko varjenje Cu-Cu	Lokaliziran dovod toplote, ozek HAZ	Sponke zbiralke baterije	Pregled preboja zvara
Odpornost na srebrno spajkanje	Stabilen metalurški spoj	Priključki-za visok tok	Preskus strižne trdnosti
Molekularno difuzijsko varjenje	Solid{0}}vezovanje	Dilatacijski spoji iz bakrene folije	Natezni preskus,-analiza preseka
Ultrazvočno varjenje	Majhna toplotna škoda	Jezički za povezavo baterije	Nadzor varilne energije

 

 

 

Baker naravno tvori bakrov oksid, ko je izpostavljen kisiku, kar poveča električni kontaktni upor.

Površinska obdelava izboljša:

Odpornost proti koroziji

Stabilnost kontakta

Dolgotrajna prevodnost-

 

Pocinkani-baker v primerjavi s posrebrenim-bakrom

Površinska obdelava	Pocinkanje	Posrebrenje
Prevodnost	Nižje od srebra	Odlično
Odpornost proti oksidaciji	Dobro	Zelo dobro
Delovna temperatura	Zmerno	višje
Tipična debelina	3-10μm	3-5μm
Aplikacija	Splošni električni priključki	EV, ESS, visoko{0}}tokovni sistemi

 

Posrebrenje se pogosto uporablja za visoko{0}}tokovne priključke, ker srebrov oksid ohranja razmeroma dobro električno prevodnost v primerjavi z bakrovim oksidom.

 

Metode nadzora kakovosti:

XRF merjenje debeline prevleke

Testiranje s slanim pršilom

Testiranje kontaktne odpornosti

Morfološki pregled površine

 

Zahtevajte brezplačno oceno in ponudbo DFM

 

 

Izbira materiala neposredno vpliva na električne izgube in toplotno zmogljivost.

 

Izbirna matrica bakrene zlitine

Material	Vsebnost bakra	Prevodnost	Tipična uporaba
C1100 čisti baker	Večji ali enak 99,90 % Cu	Večji ali enak 100 % IACS	Fleksibilna zbiralka, povezava akumulatorja
C2680 medenina	Cu-Zn zlitina	Nižja prevodnost	Mehanski terminali, žigosani deli
C1020 Baker-brez kisika	Večji ali enak 99,96 % Cu	Večji ali enak 100 % IACS	Polprevodniške in visoko{0}}frekvenčne aplikacije

 

Za visoko{0}}tokovne dilatacijske spoje je prednosten čisti baker C1100, ker izguba prevodnosti neposredno vpliva na toplotno učinkovitost.

 

 

Pri izbiri inženiringa je treba upoštevati nazivni tok, razdaljo gibanja, delovno temperaturo in mehansko obremenitev.

 

Priročnik za izbiro prilagodljivega priključka

Zahteva	Priporočena rešitev	Inženirski podatki
Povezava modula baterije EV	Fleksibilna zbiralka iz bakrene folije	Območje toka 200A-1000A+
Priključek na baterijsko stojalo ESS	Raztezni spoj iz laminirane bakrene folije	Visoka zmogljivost toplotnega cikla
Priključek transformatorja	Pletena bakrena žica	Visoka odpornost na vibracije
Inverter DC priključek	Difuzijsko varjena bakrena folija	Nizka induktivnost<10nH
Kompaktna namestitev	Več{0}}slojna bakrena folija	Zasnova optimizirana glede na debelino

 

 

 

Zanesljiv fleksibilen bakreni konektor zahteva nadzor procesa od pregleda surovin do končne montaže.

 

Ključne proizvodne zmogljivosti vključujejo:

Toleranca natančnega žigosanja: ±0,01 mm

CNC obdelava za terminalske vmesnike

Lasersko rezanje bakrene folije

Molekularno difuzijsko varjenje

Uporovno varjenje

Epoksi praškasti premaz, kadar je potrebna izolacija

Dimenzijski pregled CMM

Preskus porušitvenega tlaka za zaprte sklope

Preskušanje električnega upora

 

Programi dobave avtomobilov običajno zahtevajo:

Sistem kakovosti IATF 16949

Dokumentacija PPAP Level 3

Analiza merilnega sistema MSA

SPC spremljanje procesa

Skladnost z RoHS in REACH

 

Za izolirane gibke zbiralke možnosti prevleke vključujejo:

Metoda izolacije	Učinkovitost
Epoksi praškasti premaz	Stopnja gorenja UL 94 V-0
Toplotno skrčljiva cev	Prilagodljiva zaščita
Laminacija PET folije	Električna izolacija
PVC prevleka	Stroškovno-učinkovita izolacija

 

 

Kakšen je tipičen dobavni rok 3. stopnje PPAP za projekte fleksibilnih bakrenih zbiralk?

Dokumentacija PPAP ravni 3 je običajno pripravljena po validaciji prototipa, vključno s poročili o dimenzijah, certifikati materialov, študijami zmogljivosti in zapisi o testiranju.

 

Kako dolgo lahko zdržijo matrice za žigosanje pri proizvodnji bakrenih gibljivih konektorjev?

Matrice za natančno žigosanje lahko dosežejo več sto tisoč do milijone ciklov, odvisno od debeline bakra, materiala orodja in pogostosti vzdrževanja.

 

Kako se meri debelina posrebrenjagibljivi bakreni konektorji?

Debelina posrebrene prevleke se meri z analizo XRF s tipičnimi kontrolnimi razponi 3-5 μm za visokonapetostne električne aplikacije.