Балансиране на разсейването на топлината и проводимостта: Анализ на приложението на твърди медни шини и гъвкави съединители в нови енергийни системи

В новите енергийни превозни средства, системите за електрическо задвижване и устройствата за съхранение на енергия високо{0}}преносът на ток влияе не само върху ефективността на проводимостта, но също така влияе пряко върху контрола на повишаването на температурата, продължителността на живота на системата и стабилността на работа. Изборът на съединители за проводници обикновено се фокусира върху две основни области: твърди медни шини и гъвкави съединители. Това не са прости заместители, а по-скоро имат различни роли в структурната здравина, пътищата на разсейване на топлината, възможностите за компенсация и методите на сглобяване. Разбирането на тези разлики помага за оптимизиране на дизайна на електрическото свързване на цялото превозно средство и системата за съхранение на енергия.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Твърдите медни шини обикновено използват мед с висока-проводимост, оформена във фиксирана структура чрез щамповане, огъване, механична обработка и повърхностна обработка. Те са подходящи за зони с висок ток, нисък импеданс и ясно дефинирани пространствени пътеки. Тяхната интегрирана метална структура има ниско термично съпротивление, което позволява бързото прехвърляне на топлина по металния път към корпуса, студената плоча или структурата за разсейване на топлината, като по този начин предлага значителни предимства в системи с активно охлаждане. За места като инверторни DC шини, изходни клеми на главната верига на батерията и точки за свързване с високо-напрежение в електронни системи за управление, твърдите медни шини могат да балансират механичната якост и топлопроводимостта.

 

Гъвкавите съединители използват основно много{0}}слойно медно фолио, подредено и заварени конструкции, постигайки висок{1}}носещ капацитет чрез паралелно свързване на тънки проводници, като същевременно запазват възможностите за компенсиране на огъване и изместване. Обичайните форми на тези продукти включват гъвкави ламинирани медни шини от медно фолио, ламинирани гъвкави медни шини и гъвкави съединители от медно фолио. Благодарение на голямата площ на повърхността на разсейване на топлината на много-слойната структура, топлината може да бъде освободена чрез въздушна конвекция и радиация, показвайки добра производителност при повишаване на температурата в локализирани естествени охлаждащи среди.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

От гледна точка на управление на топлината, твърдите медни шини са по-скоро като "топлопроводими канали", бързо пренасящи топлината към края на системата за разсейване на топлината; гъвкавите връзки от медно фолио са по-близки до "разпределени радиатори", смекчаващи локализираното генериране на топлина в ограничено пространство чрез тяхната собствена структура. Следователно, твърдите медни шини обикновено са по-изгодни, когато системата има плочи за течно охлаждане, метални кутии или принудително въздушно охлаждане; докато в запечатани батерийни модули, вибрационни зони или места с толеранси на сглобяване, гъвкавите връзки са по-подходящи за дългосрочни-изисквания за работа.

 

В системите за захранващи батерии последователните и паралелни връзки между клетките често изискват както проводимост, така и възможности за компенсиране на деформацията. Понастоящем широко се използват структури като конектори за шини за батерии от медно фолио и гъвкави конектори от медно фолио за нови енергийни батерии. Тяхната гъвкавост абсорбира микро-разширяването на корпуса на батерията по време на зареждане и разреждане, както и ударните вибрации по време на работа на автомобила, намалявайки риска от напукване на заваръчните шевове и разхлабване на връзката.

 

В системите за съхранение на енергия и оборудването за шини оборудването работи за дълги периоди с висок -носещ капацитет, а съединителите също са изправени пред предизвикателството на умората от термични цикли. При тези условия гъвкави съединители от медно фолио за системи за шини, гъвкави съединители за шини от медно фолио и гъвкави връзки от медно фолио обикновено се използват между шкафове, модули или в местата за компенсация на главните шини, за да се намали концентрацията на напрежение, причинено от термично разширение и свиване.

 

Производствените процеси са решаващ фактор, определящ производителността на конектора. Високо{1}}качествените гъвкави продукти за свързване обикновено използват процеси на пресово заваряване, дифузионно заваряване или цялостни процеси на горещо пресоване, за да образуват стабилна метална връзка между слоевете от медно фолио. Например, структурата на шината от фолио за заваряване при пресоване ефективно намалява контактното съпротивление на междуслойния слой и подобрява-преносния капацитет на цикличен ток. За приложения, изискващи устойчивост на корозия или по-стабилен контактен интерфейс, често се използва калайдисване, като например конектори от калайдисано медно фолио. Ако се дава приоритет на оригиналната проводимост и контрол на разходите, гъвкавите ламинирани конектори от медно фолио без покритие също са опция.

 

Гъвкавите връзки с медно фолио също имат широко приложение в трансформатори, машини за съпротивително заваряване и промишлено захранващо оборудване. Например гъвкави медни шини за съпротивителни заварчици, гъвкави меки съединители от медно фолио за електрически трансформатори и ламинирани с медно фолио гъвкави съединители за трансформатори могат да поддържат стабилни връзки при високо-честотни вибрации, електромагнитен удар или условия на висок-токов импулс.

 

В новите платформи за енергийни превозни средства, тенденциите за олекотяване и интеграция водят до непрекъснати надстройки на конекторите. Ламинираните гъвкави шини за нови енергийни превозни средства могат да намалят пространството за инсталиране, да подобрят ефективността на окабеляването и да подобрят EMI производителността в рамките на системи с високо-напрежение чрез техните ламинирани структури. За сложни зони за опаковане могат да се комбинират изолационни защитни конструкции, като гъвкави шини от медно фолио с изолирани тръби, за да се подобри безопасността и устойчивостта на околната среда.

 

По време на процеса на избор трябва внимателно да се оценят следните фактори: номинален ток и пиков ток, допустимо повишаване на температурата, място за монтаж, ниво на вибрации, компенсационно изместване, метод на охлаждане, продължителност на живота и целеви разходи. Ако системата изисква твърда опора и ефективна топлопроводимост, трябва да се даде приоритет на твърдите медни шини; ако системата има динамично изместване, отклонения при сглобяване или изисквания за топлинно разширение, гъвкавите връзки с медно фолио са по-изгодни. В много- приложения от висок клас комбинацията от двете се превърна в обичайно решение, с твърди медни шини, използвани за главния път, и гъвкави връзки, използвани в преходните зони, постигайки баланс между структура и производителност.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Като цяло, твърди медни шини игъвкави връзки от медно фолиопредставляват две различни логики на проектиране на електрическа връзка: едната набляга на нисък импеданс, висока якост и насочено разсейване на топлината, докато другата набляга на гъвкава компенсация, разпределено разсейване на топлината и адаптивност към сложни работни условия. Тъй като плътността на мощността на новото енергийно оборудване продължава да се увеличава, решенията за свързване, които комбинират ефективност на проводимостта, контрол на повишаването на температурата и структурна надеждност, ще станат важна част от бъдещия дизайн на електрическата система.