Serija PACK Manufacturing Process: električne performanse, metode povezivanja i razmatranja rasporeda za visokonaponske bakrene/aluminijske sabirnice u baterijskim paketima-

U sistemima baterijskih paketa novih energetskih vozila, sabirnica visokog-napona, kao glavna provodna komponenta, igra ključnu ulogu u efikasnom prijenosu energije između baterijskih ćelija. Sa postepenom popularizacijom 800V visokonaponskih-platforma, dizajn sabirnica ne samo da utiče na domet vozila i performanse brzog-punjenja, već i direktno utiče na sigurnost sistema i dugoročnu{5}}pouzdanost. U praktičnim inženjerskim aplikacijama, performanse električnih sabirnica i električnih vozila sa sabirnicama postale su jedan od važnih indikatora za procjenu nivoa dizajna baterijskih sistema.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Iz perspektive električnih performansi, sabirnica visokog{0}}napona je u suštini visoko efikasan provodljivi nosač, a njegov izbor materijala direktno određuje provodljivost sistema i performanse upravljanja toplinom. Bakar (kao što je T2 bakar) ima odličnu provodljivost, sa provodljivošću od približno 58,5 × 10⁶ S/m, znatno većom od aluminijuma, što nudi prednosti u scenarijima jake-struje{6}}.

 

U međuvremenu, aluminijum, zbog svoje manje gustine, ima nezamjenjivu vrijednost u laganom dizajnu. U primjenama sabirnica za automobile, bakarne sabirnice se obično koriste u glavnim -glavnim kolima velike struje, dok se aluminijumske sabirnice češće koriste u pomoćnim kolima osjetljivim na težinu- i cijenu-.

 

U okruženjima visokog{0}}napona, električni razmaci i puzne staze su osnovni projektni parametri za osiguranje sigurnosti sistema. Razmak se odnosi na najkraću zračnu udaljenost između dva vodiča, dok je puzna staza najkraći put duž izolacijske površine. Ova dva indikatora direktno se odnose na kvar izolacije i rizik od nastanka luka. U dizajnu sabirnica automobila, ovi parametri moraju biti striktno postavljeni u skladu sa nivoima napona i uslovima okoline. Istovremeno, sabirnice visokog{5}}napona zahtijevaju efikasnu obradu izolacije, kao što je korištenje termoskupljajućih cijevi ili-filmom visokih performansi za pokrivanje, kako bi se ispunili strogi zahtjevi za otpornost na napon izolacije. Tipični standardi ispitivanja uključuju ispitivanje otpornosti na napon od 3000V AC i ispitivanje otpora izolacije od 1000V DC kako bi se osigurao stabilan rad u složenim uvjetima.

 

Trenutna nosivost i kontrola porasta temperature su ključni indikatori za procjenu performansi automobilskih sabirnica. Trenutna nosivost sabirnice je u pozitivnoj korelaciji sa-površinom poprečnog presjeka; međutim, u praktičnim primjenama, faktori kao što su temperatura okoline, uvjeti odvođenja topline i raspored također se moraju uzeti u obzir. Vrijedi napomenuti da u zatvorenom okruženju baterija, prirodno odvođenje topline postaje primarna metoda odvođenja topline; stoga, razumni dizajn površine poprečnog presjeka i optimizacija distribucije topline su posebno ključni. U aplikacijama sabirnica EV baterija, pretjerano visok lokalni porast temperature ne samo da utječe na provodljivost, već može i ubrzati starenje izolacijskog materijala i smanjiti vijek trajanja sistema.

 

Otpor kontakta je ključni faktor koji utiče na stabilnost sistema sabirnica, prvenstveno u zavisnosti od kontaktnog pritiska na interfejsu veze, površinske obrade i svojstava materijala. U dizajnu priključka Auto Bus Bar, kalaj ili niklovanje se često koristi za smanjenje otpornosti interfejsa i poboljšanje otpornosti na oksidaciju. Posebno u aplikacijama sabirnica od pokalaj-bakara za EV, kalajisani sloj ne samo da poboljšava stabilnost provodljivosti već i značajno poboljšava performanse zavarivanja i povezivanja. Pravilna kontrola prednaprezanja zavrtnja (obično 50%-70% granice tečenja materijala) može efikasno smanjiti otpor kontakta i sprečiti degradaciju performansi uzrokovanu lokalizovanim zagrevanjem.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Što se tiče metoda povezivanja, sabirnice visokog{0}}napona uglavnom koriste lasersko zavarivanje i vijčane veze. Lasersko zavarivanje, zbog izuzetno niske kontaktne otpornosti, velike čvrstoće veze i odličnih performansi zaptivanja, široko se koristi u serijski-paralelnim strukturama između ćelija baterija i predstavlja ključni proces za postizanje visoke pouzdanosti. U scenarijima visoke{4}}preciznosti povezivanja, kao što su sabirnice za filmske kondenzatorske sabirnice za vozila nove energije, lasersko zavarivanje efikasno osigurava kontinuitet provodljivosti i strukturnu stabilnost. Međutim, ovaj proces zahtijeva značajna ulaganja u opremu i kontrolu procesa, posebno kod zavarivanja aluminija, gdje je neophodna zaštita inertnog plina kako bi se spriječila oksidacija.

 

Nasuprot tome, vijčani spojevi nude veću fleksibilnost montaže i obično se koriste za veze između modula ili sa visoko-komponentama interfejsa visokog napona. U sistemima automobilskih konektora za napajanje, vijčani spojevi zahtijevaju strogu faznu strategiju zatezanja kako bi se osigurao stabilan kontakt na interfejsu veze. Iako ova metoda podržava višestruko rastavljanje i ponovno sastavljanje, nepravilna kontrola prednaprezanja pod dugotrajnim-vibracijama može dovesti do povećanog otpora kontakta, što utiče na pouzdanost sistema. Stoga se u automobilskim aplikacijama sabirnica sa limom, strukture protiv-olabavljenja ili tehnologije premaza često kombinuju kako bi se poboljšala stabilnost veze.

 

Na nivou dizajna rasporeda, visoko-sabirnice moraju uravnotežiti električne performanse i mehaničku sigurnost. Prvo, sabirnice treba izbjegavati u područjima potencijalnih sudara, držati ih dalje od oštrih metalnih rubova i pričvršćivača, a sigurnosni razmak treba da ispunjava specifikacije dizajna. Drugo, strujne putanje treba minimizirati kako bi se smanjio gubitak otpora i optimizirala efikasnost sistema. U sistemima BusBar Car, visoko-vodovi bi trebali biti postavljeni odvojeno od niskonaponskih-oprema signala kako bi se smanjio uticaj elektromagnetnih smetnji na kontrolni sistem.

 

Kada je više sabirnica raspoređeno paralelno, treba održavati dovoljan razmak kako bi se izbjeglo akumuliranje topline i spriječilo lokalizirano pregrijavanje. Nadalje, pri projektovanju automobilskih sabirnica za uzemljenje, kontinuitetu i pouzdanosti puta uzemljenja mora se posvetiti posebna pažnja kako bi se osigurao siguran rad električnog sistema vozila. Za fleksibilne sabirnice, nosači ili fiksne strukture su obično potrebni za ograničenje kako bi se smanjio rizik od zamora uzrokovan vibracijama, dok materijali za jastuke mogu povećati otpornost na udarce.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Što se tiče strukturnih detalja, ivice sabirnica treba da budu zakošene kako bi se smanjila koncentracija električnog polja i izbjegao rizik od pražnjenja vrha. Istovremeno, primjena izolacijskih materijala-visokih performansi kao nprAutomobilska sabirnica PET izolacijamože dodatno poboljšati pouzdanost izolacije sistema i prilagodljivost okolišu. Sve u svemu, projektovanje visoko-sabirnica je više-dimenzionalni, kolaborativni sistem inženjering projekat koji uključuje materijale, električne sisteme, strukture i procese; njegova optimizacija performansi je ključna za siguran i efikasan rad novih energetskih sistema akumulatora vozila.