Специална тема за мед-алуминиева шина: Често срещани проблеми при проектирането на шина и методи за предотвратяване

В новите енергийни батерийни системи шините постепенно заменят традиционните кабелни снопове, превръщайки се в основния носител на токовото предаване. Независимо дали става дума за захранваща шина или за високоволтова шина в система с високо-напрежение, нейната рационалност на дизайна пряко влияе върху безопасността, надеждността и стабилността на жизнения-цикъл на системата. Напречното-сечение на шината, електрическите характеристики, термичното управление, механичната структура и защитата на изолацията изискват систематична оценка по време на фазата на проектиране.

 

Следното систематично разглежда често срещани проблеми при проектирането на мед-алуминиеви шини и съответните методи за предотвратяване от гледна точка на инженерната практика.

 

 

Често срещан проблем при проектирането на шини е изборът на напречно-площ на сечението единствено въз основа на номиналния ток, като се игнорират пикови работни условия като презареждане и бързо ускорение. Това води до прекомерно повишаване на температурата по време на работа, което се отразява на стабилността на напрежението на BusBar.

 

По време на фазата на проектиране изчисленията трябва да се основават на пиковия ток при всички работни условия. Типичният инженерен опит предполага изчисляване на медни шини на 3–5 A/mm² и алуминиеви шини на 2–3 A/mm², с 20%–30% проектна граница. Препоръчва се комбиниране на топлинна симулация и действителна проверка на измерването, за да се разработи емпиричен модел, свързан с материала, тока и повишаването на температурата, осигурявайки подкрепа на данни за дългосрочна-надеждна работа на електрическата медна шина.

 

 

Шината генерира значителна джаулова топлина по време на-зареждане и разреждане с висока мощност. Разчитането единствено на естественото разсейване на топлината може да доведе до рискове от прегряване в локализирани зони, особено в EV BusBars или затворени пакети батерии.

 

Проектът трябва да даде приоритет на широки и тънки напречни -структури за увеличаване на площта на разсейване на топлината. Едновременно с това трябва да се използва мултифизична симулация за оптимизиране на маршрута на шините и пространственото оформление. В системи с висока-мощност могат да бъдат включени течно охлаждане или топлопроводими структури за контролиране на работната температура на разпределителната шина в безопасен диапазон.

 

 

Автобусите трябва да издържат на вибрации, удар и термично разширение и свиване по време на работа на превозното средство. Ако методът на фиксиране е неразумен или разликата в коефициентите на термично разширение между мед и алуминий се пренебрегне, лесно могат да се образуват пукнатини от умора в точките на заваряване или зоните на огъване, което засяга дългосрочната -стабилност на високотоковите контакти.

 

За мед-алуминиеви композитни конструкции трябва да се осигурят зони за освобождаване на напрежението или плаващи конструкции за поемане на термично напрежение. Болтовите връзки трябва стриктно да отговарят на спецификациите за въртящ момент и да бъдат придружени от мерки против -разхлабване. Препоръчва се предварително да се идентифицират структурно слабите зони чрез симулация на вибрации и тестване за издръжливост.

 

 

Ако изолационното разстояние между шината и съседните компоненти е недостатъчно, или ако устойчивостта на температура и устойчивостта на абразия на изолационните материали не съответстват, може да настъпи износване във вибрираща среда, което увеличава риска от късо съединение.

 

Дизайнът трябва стриктно да спазва стандартите за електрическо безопасно разстояние, а в критичните зони трябва да се използва двойна изолация. Материали като полиимидно фолио, силиконова гума и слюдена хартия могат да се използват за изолационни листове на шини или локализирана защита на армировката, а в зони с висока-вибрация трябва да се добавят обшивки.
 

 

Простото преследване на висока проводимост, като същевременно се пренебрегват устойчивостта на корозия, механичната якост и цената, може да доведе до несъответствие между производителността на шините и работните условия на батерията. Например голите медни шини са податливи на окисление във влажна среда или среда с високо-солено-пръскане.

В инженерството обикновено се предпочитат калайдисани, никелирани- или посребрени- медни шини за балансиране на проводимостта и устойчивостта на корозия.

 

Алуминиевите шини са направени предимно от 6-серия алуминиеви сплави, с повърхностни обработки, повишаващи стабилността. При сложни работни условия могат да се използват медно-алуминиеви преходни структури или Custom BusBar решения за постигане на цялостна оптимизация на производителността и разходите.

 

 

В шинните системи точките на свързване често са високо{0}}рискови зони за повреда. Неправилният контрол на параметрите на процеса на заваряване или недостатъчният въртящ момент на сглобяване може да доведе до повишено контактно съпротивление, локално прегряване и дори стопяване.

 

При високо{0}}токови системи лазерното заваряване или ултразвуковото заваряване са относително зрели решения. След -заваряване трябва да се извърши тестване, за да се потвърди качеството на заварката. Механичните връзки изискват използването на проводящи материали против -разхлабване и контактното съпротивление трябва да се контролира стриктно, за да се осигури последователност на конекторите за шини.

 

 

Неправилното оформление на шините може да създаде големи токови вериги, причинявайки електромагнитни смущения (EMI) и засягайки околните контролери и сензори, особено в приложенията за шини в автомобилите.

 

Оптимизирането на окабеляването, намаляването на зоната на веригата и поддържането на достатъчно разстояние от чувствителните компоненти може ефективно да намали рисковете от електромагнитни помехи. Ако е необходимо, електромагнитното разпределение може да бъде оценено с помощта на инструменти за симулация.

 

 

Липсата на пълно 3D моделиране и анализ на веригата на размерите може лесно да доведе до смущения на шините по време на монтажа; принудителното инсталиране може да причини скрити щети.

 

Моделирането и проверката на ниво-система трябва да се извърши в ранните етапи на проектиране с разумно планиране на ъглите и посоките на огъване. Проверката-в реалния свят трябва да се извърши по време на етапа на прототипа, за да се гарантира последователност на Auto Bus Bar при масово производство.

 

 

Една единствена шина, пренасяща целия ток, е податлива на системна повреда, ако се повреди. Липсата на резервни и изолационни механизми в критичните вериги е често срещана слабост в дизайна на безопасността.

 

При сценарии с висок{0}}риск могат да се използват двойни шини или шунтови структури, оборудвани с предпазители и устройства за наблюдение, а BMS може да се използва за постигане на наблюдение в реално{1}}време и изолиране на повреда на високотокови съединители.

 

 

Ако се започне масово производство без пълна -проверка на състоянието след завършване на проекта, проблеми с управлението на топлината, структурната здравина и изолацията може да изплуват по-късно.

 

Текущи цикли, температурни удари, издръжливост на вибрации и изпитвания за издържано напрежение трябва да се провеждат по време на фазата на разработка в съответствие с индустриалните стандарти, образувайки затворен{0}}процес на-проверка-оптимизиране на дизайна, за да се гарантира дългосрочната-надеждност на медните шини.

 

 

Тъй като новите енергийни системи се развиват към по-високо напрежение, по-висок ток и по-висока интеграция, шините са еволюирали от единични проводници в критични компоненти, интегриращи електрически, структурни и термични функции за управление. Независимо дали еEV BusBar, ламинирана шина за високотоков инвертор или изолирана гъвкава медна шина за захранващ батериен пакет, техният дизайн и производствени възможности са се превърнали във важни индикатори за технологичното ниво на доставчика.

 

Въз основа на нашето дълго-инженерно разбиране на високо-токови системи за свързване, ние непрекъснато предоставяме на клиентите персонализирани решения, обхващащи медни шини, алуминиеви шини и ламинирани шини, поддържайки по-високите изисквания за безопасност и надеждност на новите сектори на енергетиката, силовата електроника и промишлеността.