Kako izbrati med togimi bakrenimi zbiralkami in fleksibilnimi konektorji iz bakrene folije? Analiza ravnotežja med prevodnostjo in odvajanjem toplote pri novih energetskih električnih povezavah.

Na področju novih energetskih vozil, sistemov za shranjevanje energije, električne opreme in industrijske avtomatizacije električni konektorji ne opravljajo samo naloge prenosa toka, ampak so tudi ključna komponenta toplotnega upravljanja. Ker se gostota moči sistema še naprej povečuje, je doseganje ravnovesja med prevodnostjo, zmogljivostjo odvajanja toplote, strukturno stabilnostjo in prilagodljivostjo namestitve postalo kritičen izziv pri načrtovanju električnih povezav.

 

Trenutno sta dve najpogosteje uporabljeni rešitvi prevodnikov v industriji toge bakrene zbiralke in fleksibilne povezave iz bakrene folije. Čeprav sta oba proizvedena z visoko prevodnimi bakrenimi materiali, se bistveno razlikujeta v strukturni obliki, mehanizmih upravljanja toplote in scenarijih uporabe.

 

 

 

Toga bakrena zbiralka je toga prevodniška struktura, oblikovana iz visoko prevodnih bakrenih plošč z žigosanjem, upogibanjem, vrtanjem, CNC obdelavo in površinsko obdelavo. Široko se uporablja v baterijskih sklopih, sistemih za distribucijo električne energije, elektronski opremi ter visokonapetostnih prenosnih in distribucijskih sistemih.

 

Zaradi svoje integrirane bakrene strukture je njegova notranja toplotna prevodna pot neprekinjena, njegova toplotna odpornost pa nizka, kar omogoča hitro prevajanje toplote, ki nastane med tokovnim tokom, do strukture za odvajanje toplote ali ohišja opreme. Zato se široko uporablja v-scenarijih visokega toka.

V novi energetski industriji so toge bakrene zbiralke običajno zasnovane za:

 

Zbirke glavnega tokokroga akumulatorskega sklopa
Priključne zbiralke razdelilne enote
Strukture povezave povezave DC-
Visokonapetostni sistemi BusBar
Nizkonapetostni sistemi BusBar
Sklopi prevodnikov AC BusBar

 

Visok{0}}zmogljive bakrene zbiralke imajo običajno nizko upornost in odlično mehansko trdnost, kar učinkovito izboljšuje učinkovitost delovanja sistema.

 

 

Prilagodljiv konektor iz bakrene folije je upogljiv prevodnik, izdelan s laminiranjem več plasti ultra-tanke bakrene folije z uporabo postopkov difuzijskega, molekularnega ali tlačnega lepljenja.

 

Tipični izdelki vključujejo:

 

Fleksibilna laminirana bakrena zbiralka iz bakrene folije
Laminirane fleksibilne bakrene zbiralke
Prilagodljiv konektor iz bakrene folije
Fleksibilni konektorji zbiralke iz bakrene folije
Konektor iz konzervirane bakrene folije

 

V primerjavi s togimi bakrenimi zbiralkami fleksibilni konektorji iz bakrene folije nudijo vrhunsko fleksibilnost, učinkovito absorbirajo vibracije, premike in toplotno raztezanje, zaradi česar se pogosto uporabljajo v dinamičnih povezovalnih sistemih.

 

Zlasti v novih energetskih baterijskih sistemih Battery Busbar Connector iz bakrene folije učinkovito kompenzira strukturne spremembe, ki jih povzročajo tolerance sestavljanja celic ter toplotno raztezanje in krčenje, s čimer izboljša zanesljivost povezave.

 

 

 

Toge bakrene zbiralke: usmerjena toplotna prevodnost

 

Toge bakrene zbiralke so tipične toplotno prevodne strukture.

 

Ko tok teče skozi prevodnik in ustvarja toploto, se toplota hitro prenese vzdolž notranjosti bakra na hladilno ploščo, hladilno telo ali ohišje opreme in tako tvori čisto pot odvajanja toplote.

 

Njegove značilnosti vključujejo:

Visoka toplotna prevodnost
Nizka toplotna odpornost
Visoka{0}}tokovna nosilnost
Primerno za načrtovanje tekočega hladilnega sistema
Olajša realizacijo kompaktnih električnih struktur Bus Bar

 

Zato se v močnostnih modulih, razsmernikih, pretvornikih za shranjevanje energije in velikih distribucijskih zbiralnih sistemih kot glavni prevodni nosilec običajno uporabljajo toge bakrene zbiralke.

 

 

Fleksibilni konektorji iz bakrene folije uporabljajo več-slojno strukturo z bakreno folijo, katere površina je veliko večja od površine trdne bakrene zbiralke z enakim-prečnim prerezom.

 

Ta struktura ponuja naslednje prednosti:

 

Večja kontaktna površina zraka

Boljša zmogljivost hlajenja z naravno konvekcijo

Večja toplotna kapaciteta

Vrhunska zmogljivost medpomnilnika prehodnega dviga temperature

 

Na primer, strukture zbiralke z varilno folijo za stiskanje in povezovalne strukture iz bakrene folije lahko hitro odvajajo toploto po celotnem priključnem območju skozi veliko število plasti bakrene folije, s čimer zmanjšajo tveganje za lokalizirane vroče točke.

 

Zato imajo fleksibilne povezovalne strukture običajno boljšo toplotno stabilnost v pogojih naravnega odvajanja toplote.

 

 

Scenariji uporabe zbiralke iz trdega bakra

 

Trde bakrene zbiralke so primerne predvsem za fiksna priključna področja, kot so:

 

Serijske povezave med baterijskimi moduli

Baterija ima glavni pozitivni in negativni izhodni priključek
Sistemi povezovanja varovalk
Kontaktorski prevodni mostovi
PDU sistemi za distribucijo električne energije
Pretvorniki za shranjevanje energije PCS
Visoko-napetostne stikalne naprave

 

Ker imajo ta območja fiksne prostorske strukture in so običajno opremljena z aktivnimi hladilnimi sistemi, so integrirane rešitve Copper BusBar primernejše.

 

 

Fleksibilne povezovalne strukture se uporabljajo predvsem v:

 

Povezave celičnih terminalov

Notranje povezave znotraj baterijskih modulov

BMS povezovalni sistemi

Območja kompenzacije vibracij

Območja kompenzacije toplotnega raztezanja

Priključne sponke transformatorja

 

Na primer, prilagodljivi mehki konektorji iz bakrene folije za električne transformatorje in laminirani fleksibilni konektorji za transformatorje z bakreno folijo lahko učinkovito absorbirajo mehanske obremenitve med delovanjem opreme, kar izboljša-dolgoročno zanesljivost delovanja.

 

Na področju električnih baterij so prožni konektorji iz bakrene folije New Energy Battery postali ena od pomembnih povezovalnih rešitev.

 

 

 

V dejanskem inženirskem načrtovanju se to dvoje ne izključuje, temveč bi ju bilo treba racionalno konfigurirati glede na sistemske zahteve.

Na splošno je mogoče upoštevati naslednja načela:

 

Dajanje prednosti togim bakrenim zbiralkam:Visoka tokovna ocena; Fiksna struktura; Zahteva zasnovo z nizko induktivnostjo; Opremljen s tekočim hlajenjem ali aktivnim sistemom za odvajanje toplote; Minimalna izguba odpornosti.

Dajanje prednosti fleksibilnim konektorjem iz bakrene folije:Vibracijsko okolje; Zahteve glede kompenzacije premika; Učinki toplotnega raztezanja in krčenja; Kompleksen prostor za namestitev; Zahteva fleksibilno ožičenje.

 

Za velike-sisteme za shranjevanje energije in nove platforme za energetska vozila se običajno uporablja kombinacija togih bakrenih vodil in gibljivih konektorjev, da se s togim-prilagodljivim pristopom doseže najboljše ravnovesje med prevodnostjo in mehansko zanesljivostjo.

 

 

Učinkovitost gibljivih konektorjev iz bakrene folije je v veliki meri odvisna od postopka varjenja.

 

Trenutno glavni industrijski procesi vključujejo:

Difuzijsko varjenje; Molekularno varjenje; Tlačno varjenje; Ultrazvočno varjenje.

Med njimi so ne-prevlečni fleksibilni laminirani konektorji iz bakrene folije in laminirane folije fleksibilne bakrene zbiralke običajno uporabljajo difuzijsko varjenje pod visokim-tlakom, s čimer dosežejo metalurško lepljenje med plastmi bakrene folije.

 

Ta postopek učinkovito zmanjša:

Kontaktna odpornost; Kontaktna toplotna odpornost; Lokalno ogrevanje; Izguba energije

Tako fleksibilni konektorji iz bakrene folije dosegajo prevodnost, ki je blizu prevodnosti trdnih bakrenih zbiralk.

 

 

Z razvojem 800 V visokonapetostnih-platform za nova energetska vozila, vse večje zmogljivosti sistemov za shranjevanje energije in visoko{2}}napajalnih elektronskih naprav se prevodni povezovalni sistemi razvijajo proti višji tokovni nosilnosti, večji integraciji in manjši teži.

 

Prihodnja zasnova električnih povezav bo dala večji poudarek na:

Optimizacija prevodnosti

Kooperativno načrtovanje toplotnega upravljanja

Razvoj lahkih konstrukcij

Modularna izdelava

Visoko-zanesljive fleksibilne povezave

 

Ne glede na to, ali gre za tradicionalne toge bakrene zbiralke ali prožne konektorje iz bakrene folije za sisteme vodil, je glavni cilj izboljšanje učinkovitosti prenosa energije, zmanjšanje izgub zaradi dviga temperature in zagotovitev dolgoročnega-stabilnega delovanja sistema.

 

 

Toge bakrene zbiralke infleksibilni konektorji iz bakrene folijepredstavljata dva različna koncepta električne povezave. Toge bakrene zbiralke so odlične pri prenosu velikega toka in usmerjenem prevajanju toplote, medtem ko upogljivi konektorji iz bakrene folije združujejo prilagodljivost in zmožnost samo{1}}segrevanja. V aplikacijah, kot so nove energetske baterije, sistemi za shranjevanje energije, transformatorji in močnostne elektronske naprave, sta racionalna izbira prevodniških struktur in optimizacija shem toplotnega upravljanja ključna dejavnika pri izboljšanju učinkovitosti in zanesljivosti sistema. Ker se industrijske zahteve po visoki gostoti moči in visoki varnosti še naprej povečujejo, bo sinergistična uporaba togih bakrenih vodil in fleksibilnih konektorjev iz bakrene folije postala pomembna razvojna usmeritev za prihodnje sisteme električnih povezav.