Serija proizvodnih procesov PACK: električna zmogljivost, načini povezovanja in vidiki postavitve za-visokonapetostne bakrene/aluminijaste zbiralke v baterijskih paketih

V novih baterijskih sistemih za vozila z energijo ima visoko{0}}napetostna zbiralka kot osrednja prevodna komponenta ključno vlogo pri učinkovitem prenosu energije med baterijskimi celicami. S postopno popularizacijo 800 V visoko-napetostnih platform zasnova vodil ne vpliva le na doseg vozila in hitro-zmogljivost polnjenja, ampak tudi neposredno vpliva na varnost sistema in dolgoročno-zanesljivost. V praktičnih inženirskih aplikacijah je zmogljivost EV zbiralk in električnih vozil z zbiralkami postala eden od pomembnih kazalnikov za ocenjevanje ravni načrtovanja baterijskih sistemov.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Z vidika električne učinkovitosti je visoko{0}}napetostna zbiralka v bistvu zelo učinkovit prevodni nosilec, njen izbor materiala pa neposredno določa prevodnost sistema in učinkovitost toplotnega upravljanja. Baker (kot je baker T2) ima odlično prevodnost, s prevodnostjo približno 58,5 × 10⁶ S/m, kar je bistveno več kot aluminij, kar ponuja prednosti pri scenarijih prenosa{-toka-.

 

Medtem pa ima aluminij zaradi svoje manjše gostote nenadomestljivo vrednost pri lahki izvedbi. V aplikacijah zbiralk za avtomobilske akumulatorje se bakrene zbiralke običajno uporabljajo v-glavnih tokokrogih z visokim{1}}tokom, medtem ko se aluminijaste zbiralke pogosteje uporabljajo v pomožnih- in stroškovno-občutljivih pomožnih tokokrogih.

 

V -visokonapetostnih okoljih so električni razmiki in plazilne poti temeljni konstrukcijski parametri za zagotavljanje varnosti sistema. Razdalja se nanaša na najkrajšo zračno razdaljo med dvema prevodnikoma, medtem ko je lezna pot najkrajša pot vzdolž izolacijske površine. Ta dva indikatorja sta neposredno povezana z okvaro izolacije in nevarnostjo obloka. Pri načrtovanju zbiralke za avtomobile morajo biti ti parametri strogo nastavljeni glede na nivoje napetosti in okoljske pogoje. Hkrati zahtevajo visoko{5}}napetostne zbiralke učinkovito izolacijo, kot je uporaba toplotno-skrčljivih cevi ali visoko-zmogljive PI folije za pokrivanje, da se izpolnijo stroge zahteve glede vzdržljive napetosti izolacije. Tipični standardi testiranja vključujejo testiranje vzdržljive napetosti AC 3000 V in testiranje izolacijske upornosti DC 1000 V za zagotovitev stabilnega delovanja v kompleksnih pogojih.

 

Tokovna nosilnost in nadzor dviga temperature sta ključna kazalca za ocenjevanje delovanja avtomobilske zbiralke. Tokovna nosilnost zbiralke je v pozitivni korelaciji z njeno-površino preseka; vendar pa je v praktičnih aplikacijah treba upoštevati tudi dejavnike, kot so temperatura okolja, pogoji odvajanja toplote in postavitev. Omeniti velja, da v okolju zaprtega paketa baterij naravno odvajanje toplote postane primarna metoda odvajanja toplote; zato sta razumna zasnova-prečnega prereza in optimizacija porazdelitve toplote še posebej ključnega pomena. Pri aplikacijah zbiralke akumulatorja EV previsok lokalni dvig temperature ne vpliva samo na prevodnost, ampak lahko tudi pospeši staranje izolacijskega materiala in zmanjša življenjsko dobo sistema.

 

Kontaktni upor je ključni dejavnik, ki vpliva na stabilnost zbiralnih sistemov, predvsem odvisen od kontaktnega tlaka na povezovalnem vmesniku, površinske obdelave in lastnosti materiala. Pri zasnovi povezave Auto Bus Bar se pogosto uporablja pocinkanje ali ponikljanje za zmanjšanje odpornosti vmesnika in izboljšanje odpornosti proti oksidaciji. Zlasti v aplikacijah s pocinkanimi-bakrenimi zbiralkami za električna vozila sloj pocinkane prevleke ne le izboljša stabilnost prevodnosti, ampak tudi znatno izboljša učinkovitost varjenja in povezave. Ustrezen nadzor prednapetosti vijaka (običajno 50 %-70 % meje tečenja materiala) lahko učinkovito zmanjša kontaktni upor in prepreči poslabšanje delovanja zaradi lokalnega segrevanja.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Kar zadeva metode povezovanja, visokonapetostne zbiralke-v glavnem uporabljajo lasersko varjenje in vijačne povezave. Lasersko varjenje se zaradi izjemno nizkega kontaktnega upora, visoke trdnosti povezave in odličnega tesnjenja pogosto uporablja v zaporednih-vzporednih strukturah med baterijskimi celicami in je ključni postopek za doseganje visoke zanesljivosti. Pri visoko-natančnih povezovalnih scenarijih, kot so zbiralke kondenzatorjev New Energy Vehicle Film Capacitor, lasersko varjenje učinkovito zagotavlja kontinuiteto prevodnosti in strukturno stabilnost. Vendar pa ta proces zahteva znatne naložbe v opremo in nadzor postopka, zlasti pri varjenju aluminija, kjer je zaščita inertnega plina nujna za preprečevanje oksidacije.

 

Nasprotno pa vijačne povezave nudijo večjo prilagodljivost sestavljanja in se običajno uporabljajo za povezave med moduli ali z visoko{0}}napetostnimi komponentami vmesnika. V sistemih avtomobilskih napajalnih konektorjev vijačne povezave zahtevajo strogo strategijo postopnega zategovanja, da se zagotovi stabilen stik na povezovalnem vmesniku. Medtem ko ta metoda podpira večkratno razstavljanje in ponovno sestavljanje, lahko neustrezen nadzor prednapetosti pod dolgotrajnimi-vibracijami povzroči povečan kontaktni upor, kar vpliva na zanesljivost sistema. Zato se v avtomobilskih aplikacijah zbiralke iz kositra-pločevine strukture proti-rahljanju ali tehnologije premazov pogosto kombinirajo za izboljšanje stabilnosti povezave.

 

Na ravni zasnove postavitve morajo visoko{0}}napetostne zbiralke uravnotežiti električno zmogljivost in mehansko varnost. Prvič, zbiralkam se je treba izogibati na možnih območjih trka, držati jih stran od ostrih kovinskih robov in pritrdilnih elementov, varnostne razdalje pa morajo ustrezati konstrukcijskim specifikacijam. Drugič, tokovne poti je treba čim bolj zmanjšati, da zmanjšamo izgubo upora in optimiziramo učinkovitost sistema. V sistemih BusBar Car morajo biti visoko{4}}napetostni vodi položeni ločeno od nizko{5}}napetostnih signalnih snopov, da se zmanjša vpliv elektromagnetnih motenj na nadzorni sistem.

 

Če je več vodil vzporedno razporejenih, je treba vzdrževati dovolj razmika, da preprečite kopičenje toplote in lokalno pregrevanje. Poleg tega je treba pri načrtovanju avtomobilskih ozemljitvenih vodil posebno pozornost posvetiti neprekinjenosti in zanesljivosti ozemljitvene poti, da se zagotovi varno delovanje električnega sistema vozila. Pri fleksibilnih vodilih so za omejitev običajno potrebni nosilci ali fiksne strukture, da se zmanjšajo tveganja utrujenosti zaradi vibracij, medtem ko lahko blažilni materiali povečajo odpornost na udarce.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Kar zadeva strukturne podrobnosti, morajo biti robovi zbiralk posneti, da se zmanjša koncentracija električnega polja in prepreči nevarnost praznjenja konice. Hkrati je uporaba visoko{1}}zmogljivih izolacijskih materialov, kot je nprAvtomobilska izolacija BusBar PETlahko dodatno izboljša izolacijsko zanesljivost sistema in okoljsko prilagodljivost. Na splošno je zasnova visoko{1}}napetostnih zbiralk več-dimenzionalen, sodelovalni sistemski inženirski projekt, ki vključuje materiale, električne sisteme, strukture in procese; njegova optimizacija delovanja je ključnega pomena za varno in učinkovito delovanje akumulatorskih sistemov novih energetskih vozil.