Kako izbrati med togimi bakrenimi zbiralkami in fleksibilnimi povezavami iz bakrene folije? Analiza prevodnosti in zasnove odvajanja toplote v novih energetskih sistemih.

S hitrim razvojem novih energetskih vozil, sistemov za shranjevanje energije in-električne opreme visoke moči zbiralniški sistemi ne prevzemajo le naloge prenosa moči, temveč postanejo tudi pomemben sestavni del sistemov za upravljanje toplote. Če toplote, ki jo ustvari prevodnik, v delovnih okoljih z visokim -tokom ni mogoče pravočasno odvesti, bo to neposredno vplivalo na učinkovitost sistema, zanesljivost povezave in življenjsko dobo kritičnih komponent.

 

V novih energetskih električnih povezovalnih sistemih sta toge bakrene zbiralke in fleksibilne povezave z bakreno folijo dve najpogostejši rešitvi prevodnikov. Čeprav imata oba odlično prevodnost, se bistveno razlikujeta v mehanizmih odvajanja toplote, strukturnih značilnostih in scenarijih uporabe. Razumevanje teh razlik je ključnega pomena za optimizacijo zasnove sistema.

 

 

 

Joulsko segrevanje nastane, ko tok teče skozi prevodnik; zato je nadzor toplote kritično vprašanje pri oblikovanju zbiralke. Izdelki zbiralk z različnimi strukturami imajo popolnoma različne poti odvajanja toplote.

 

Toge bakrene zbiralke so običajno izdelane iz -bakra visoke čistosti in imajo neprekinjeno, gosto kovinsko strukturo. Toplota se lahko hitro vodi vzdolž prevodnika do določenih območij, kot so hladilne plošče, ohišja ali hladilni odvodi, zaradi česar so primernejši za gradnjo nadzorovanih poti prenosa toplote. Kot tipična rešitev bakrene zbiralke, ki se uporablja za visokotokovno napetost, se pogosto uporablja v napravah z veliko-močjo.

 

V nasprotju s tem so prožne povezave bakrene folije oblikovane s laminiranjem in varjenjem več plasti ultra{0}}tanke bakrene folije. Njihova toplotna prevodnost je bolj odvisna od njihove velike površine, saj sproščajo toploto s konvekcijo zraka in toplotnim sevanjem. Zaradi mehke povezovalne strukture zbiralke,-laminirane z bakreno folijo, lahko uravnoteži zahteve glede prevodnosti in prožnosti ter nudi znatne prednosti v dinamičnih pogojih delovanja.

 

 

Trde bakrene zbiralke imajo nizek upor, nizko induktivnost in odlično mehansko trdnost, kar omogoča stabilen in zanesljiv prenos-visokega toka. Hkrati njihova pravilna geometrija olajša integracijo s hladilnimi sistemi, kar vodi k njihovi široki uporabi v novih energetskih vozilih in napravah za shranjevanje energije.

 

Pogoste aplikacije vključujejo:

Pozitivni in negativni izhodni priključki glavnega tokokroga akumulatorja;
Visok{0}}napetostne distribucijske enote (PDU-ji);
Sistemi povezovanja kontaktorjev in varovalk;
DC vodila pretvornikov in krmilnikov motorjev;
Industrijski pretvorniški sistemi za distribucijo in shranjevanje energije.

 

V avtomobilskih električnih pogonskih sistemih nekateri modeli združujejo fleksibilno bakreno zbiralko za avtomobilsko distribucijo električne energije s togimi bakrenimi zbiralkami, s čimer se doseže ravnovesje med prevodnostjo in prilagodljivostjo tresljajem s togim-prilagodljivim pristopom.

 

Za scenarije, ki zahtevajo zapletene strukturne postavitve, se za doseganje učinkovitega prenosa toka v omejenem prostoru namestitve uporabi tudi prožna bakrena zbiralka, ki se uporablja za linijsko zbiralko.

 

 

Največja prednost fleksibilnih povezav iz bakrene folije je v zmožnosti kompenzacije premika, ki jo zagotavlja fleksibilna struktura. Med delovanjem opreme temperaturne spremembe povzročijo toplotno raztezanje in krčenje kovin, medtem ko vibracije vozila in mehanski udarci povzročajo tudi napetost na povezovalnih točkah.

 

Z več-slojno zasnovo fleksibilne povezave iz bakrene zbiralne folije lahko prevodnik absorbira del mehanske obremenitve, kar zmanjša tveganje za poškodbe zaradi utrujenosti na povezovalnih točkah.

Tipične aplikacije vključujejo:

 

Zaporedne in vzporedne povezave med baterijskimi celicami; Notranji povezovalni sistemi znotraj baterijskih modulov; Povezave med baterijskimi sklopi in-visokonapetostnimi škatlami; sistemske povezave BMS; Fleksibilne povezave prevodnikov za transformatorje in energetsko opremo.

 

Na področju električnih baterij so fleksibilne z bakrom-prevlečene vodilne palice za akumulatorske sklope električnih vozil postale običajna rešitev, ki izpolnjuje dvojne zahteve prenosa velikega toka in prilagodljivosti tresljajem.

 

Za aplikacije, ki zahtevajo povezave s transformatorji ali močnostnimi elektronskimi napravami, se pogosto uporabljajo tudi prožni konektorji/transformatorski deli, prevlečeni z bakrom, da se zmanjša vpliv mehanske obremenitve na priključne sponke.

 

 

 

Nova energetska industrija je postavila višje zahteve za izdelke zbiralk, vključno z:

 

Večja tokovna nosilnost; Nižji dvig temperature; Manjši prostor za namestitev; Večja zanesljivost vibracij; Daljša življenjska doba.

Zato vedno več sistemov sprejema kompozitne zasnove zbiralk.

 

Na primer, znotraj napajalnega baterijskega paketa območje za povezavo celic pogosto uporablja z bakrom-prevlečene fleksibilne vodila za prilagajanje raztezanju baterije in pogojem vibracij, medtem ko se v izhodnem območju glavnega tokokroga uporabljajo toge bakrene zbiralke za prenos visokega toka.

 

Nekatere visoko{0}}zmogljive platforme uporabljajo tudi tehnologijo laminirane fleksibilne zbiralke za nova energetska vozila, ki zmanjšuje induktivnost in izboljšuje elektromagnetno združljivost sistema prek več-plastne zasnove prevodnikov.

 

V sistemih za shranjevanje energije mora prevodna struktura obravnavati tudi izzive toplotnega upravljanja dolgoročnega-cikličnega delovanja. Zato rešitve vodila iz laminirane bakrene folije postopoma postajajo pomemben sestavni del visoko{2}}naprav za shranjevanje energije.

 

 

 

Učinkovitost zbiralke ni odvisna le od samega materiala, ampak tudi od proizvodnega procesa.

 

Za toge bakrene zbiralke na končno prevodnost in odpornost proti koroziji vplivajo čistost materiala, natančnost žigosanja, postopki upogibanja in površinska prevleka.

 

Pri upogljivih konektorjih iz bakrene folije je kakovost vmesnega lepljenja ključni pokazatelj. Visoko{1}}kakovostni izdelki običajno uporabljajo postopke difuzijskega lepljenja, molekularnega lepljenja ali-postopke varjenja pod visokim{2}}tlakom, da dosežejo metalurško lepljenje med bakrenimi folijami, s čimer zmanjšajo kontaktni upor in kontaktni toplotni upor.

 

Splošno sprejeta tehnologija laminirane bakrene folije za konektorje učinkovito izboljša stabilnost prevodnosti in dolgoročno-zanesljivost priključnega območja.

 

Za posebne projektne zahteve je mogoče razviti fleksibilne zbiralke, laminirane z bakreno folijo po meri, na podlagi namestitvenega prostora, tokovne nosilnosti in strukturnih zahtev, da se doseže optimalno ravnovesje med električno zmogljivostjo in konstrukcijsko zasnovo.

 

 

Ker se visoko{0}}napetostne platforme za nova energetska vozila razvijajo proti 800 V in še višjim nivojem napetosti in se gostota moči sistemov za shranjevanje energije še naprej povečuje, se sistemi zbiralk razvijajo v smeri lahkih, visoke integracije in nizkih izgub.

 

Prihodnje zasnove električnih povezav bodo dale večji poudarek sinergistični optimizaciji toplotnega upravljanja, elektromagnetne združljivosti in strukturne zanesljivosti. Toge bakrene zbiralke s svojo odlično toplotno prevodnostjo bodo še naprej opravljale nalogo prenosa glavnega tokokroga, medtem kofleksibilne povezave iz bakrene folijebodo imeli pomembnejšo vlogo pri izolaciji vibracij, toplotni kompenzaciji in kompleksni prostorski postavitvi.

 

Zato se v sodobnih novih energetskih sistemih toge bakrene zbiralke in fleksibilne povezave iz bakrene folije medsebojno ne izključujejo, temveč so racionalno konfigurirane glede na različne delovne pogoje, da skupaj zgradijo učinkovit, varen in zanesljiv električni povezovalni sistem.