Тенденцията за интегриране на електрически превозни средства: Започвайки със системи за високо-напрежение

Електрическите превозни средства навлизат в силно интегрирана фаза. Структурите на батериите непрекъснато се опростяват, платформите за високо-напрежение непрекъснато се подобряват и системите за електрическо задвижване се развиват от три-в-едно до много-в{-системи. Изискванията за използване на пространството, плътност на мощността и надеждност на системата се увеличават едновременно. По същество всички тези промени сочат към един и същ основен проблем-как да се постигне по-високо напрежение, по-голям ток и по-стабилно предаване на енергия в по-компактна структура.

 

В този контекст връзките с високо{0}}напрежение вече не са обикновен „проблем с връзката“, а решаващ основополагащ елемент, определящ горната граница на ефективността на превозното средство. Решенията за шини за разпределение на електрическа енергия, съсредоточени около системите за силова електроника, постепенно се превръщат в ключов компонент на електрическата архитектура на електрическото превозно средство.

 

 

С внедряването на платформи за 800 V и по-високо напрежение, системите с високо-напрежение поставят по-строги изисквания към свързващите компоненти:

 

Първо, те трябва да пренасят по-големи токове в ограничено пространство;

Второ, те трябва да минимизират бездомната индуктивност и да потискат пиковете на напрежението;

Трето, те трябва да поддържат надеждност при вибрации, температурни разлики и дългосрочни-условия на експлоатация.

 

Традиционните кабели имат предимства в гъвкавостта, но техните ограничения в ниската индуктивност, структурната стабилност и системната интеграция постепенно намаляват

стават очевидни. Конструкциите на шините, илюстрирани от Bus Bar за силова електроника, се превръщат в основната технология за връзки с високо-напрежение.

 

 

Сред различните -методи за свързване на високо напрежение, ламинираните шини се открояват поради всеобхватните си предимства в производителността. Ламинираната структура чрез интегрално ламиниране на множество слоеве от проводници и изолационни материали постига висока степен на физическо прилягане между положителните и отрицателните вериги, като значително намалява индуктивността на веригата. Тази структура на ламинирана шина не само подобрява токопреносния-капацитет, но също така разширява зоната на разсейване на топлината, което е от полза за управление на топлината в системи с висока-мощност-плътност.

 

При сценарии с високо{0}}напрежение дебелината на изолацията на междинния слой може да се контролира, което прави разстоянията на пълзене и електрическата безопасност по-лесни за проектиране, особено подходящи за енергийни системи в следващо{1}}поколение-платформи за високо напрежение.

 

 

От гледна точка на електричеството основната стойност на ламинираните шини се крие в три аспекта: ток-носеща способност, контрол на индуктивността и адаптивност на напрежението. В сравнение с кабелни конструкции с еднакви напречни-сечения, шините могат да пренасят по-висока мощност; докато ламинираният дизайн допълнително намалява разпределената индуктивност, помагайки за потискане на пиковете на напрежението, причинени от високо-скоростно превключване.

 

В системи, използващи високо{0}}честотни захранващи устройства като SiC, ниската индуктивност се е превърнала в предпоставка за проектиране. Поради това ламинираните шини за инвертори с голям ток и ламинираните шини за IGBT платки с голям ток се използват широко между DC входове и захранващи модули.

 

 

Освен електрическите характеристики, възможността за проектиране на механичната структура на ламинираните шини е също толкова важна. Чрез огъване и неправилен дизайн шините могат точно да се поберат във вътрешното пространство на електрическата задвижваща система, постигайки компактно оформление. Твърдата структура също е по-подходяща за автоматизирано сглобяване, като намалява грешките при сглобяване и подобрява последователността.

 

По време на дългосрочна-експлоатация на превозното средство, вибрациите на шасито и топлинните цикли са неизбежни, а връзките с високо-напрежение трябва да притежават дългосрочна-стабилност. Ламинираните шини демонстрират значително предимство в това отношение, което е ключова причина, поради която са валидирани в приложения с висока-вибрация като шини за електрически локомотиви.

 

 

Тъй като интеграцията на електрически задвижващи системи продължава да се увеличава, инверторите се развиват към висока плътност на мощността и миниатюризация. Техните вътрешни свързващи структури трябва едновременно да отговарят на изискванията за ниска индуктивност, висока надеждност и гъвкаво оформление. При инверторите шината основно обработва критични пътища като вход за постоянен ток, свързване на захранващия модул и изход за променлив ток.

 

В практическия дизайн, структурното интегриране на DC шина с кондензатори може допълнително да съкрати токовия контур, да намали еквивалентната последователна индуктивност и да опрости процеса на сглобяване. Този проектен подход е технологичната основа зад широкото приемане на ламинирана шина с кондензатор за двигателно задвижване, базирано на IGBT-.

 

 

Освен превозни средства с нова енергия, ламинираните шини са подходящи и за различни сценарии с висока-мощност и висока{1}}надеждност. Например при заваръчните захранвания, високо-честотните инвертори, силови електронни модули и специално оборудване ниската индуктивност и възможността за висок ток също са основни системни изисквания.

 

Следователно, независимо дали става дума за ламинирана шина за високочестотно заваряване на мощност IGBT или за ламинирана шина за инвертор на мощност на космически кораби, тяхната технологична логика произтича от една и съща основа-като подобрява ефективността и стабилността на предаването на енергия чрез структурна интеграция.

 

 

Интегрирането на електрически превозни средства не е просто намаляване на броя на компонентите, а синергична оптимизация на функция, структура и производителност. Шинопроводите, служещи като „захранващ гръбнак“ на системи с високо-напрежение, се развиват от традиционни съединители в елементи на-проектиране на ниво система.Шина за решения за свързване на силова електроника, съсредоточена около системите за силова електроника, се превръща в решаваща опорна точка за дълбоката интеграция на електрически задвижвания, батерии и системи за разпределение на енергия.

 

 

Тенденцията за интегриране на електрическите системи на EV променя логиката на дизайна на проводимите компоненти. Традиционните разделени терминали и системи за окабеляване постепенно се развиват в интегрирани проводими модули, съчетаващи релейни терминали, ламинирани шини, сребърни контактни структури и щамповани проводими носители.

 

За автомобилни релейни приложения комбинацията от медни релейни клеми, сребърни контактни клеми и технология за сглобяване на в-занитени контакти се превърна във важна посока за компактни, високо-токови и автоматизирани електрически системи за електромобили.