Серията PACK Manufacturing Process: Електрическа производителност, методи на свързване и съображения за оформление за-медни/алуминиеви шини с високо напрежение в батерийни пакети

В новите системи за акумулаторни батерии за превозни средства високо{0}}волтовата шина, като основен проводящ компонент, играе решаваща роля в ефективния трансфер на енергия между клетките на батерията. С постепенното популяризиране на 800V платформи с високо-напрежение, дизайнът на шините не само влияе на обхвата на превозното средство и бързото-производителност на зареждане, но също така пряко влияе върху безопасността на системата и дългосрочната-надеждност. В практическите инженерни приложения производителността на EV шини и електрически превозни средства с шини се превърна в един от важните показатели за оценка на проектното ниво на батерийните системи.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

От гледна точка на електрическата производителност, шината за високо-напрежение е по същество високоефективен проводящ носител и изборът на нейния материал директно определя проводимостта на системата и производителността на управление на топлината. Медта (като T2 мед) притежава отлична проводимост, с проводимост от приблизително 58,5 × 10⁶ S/m, значително по-висока от алуминия, като по този начин предлага предимства при сценарии с висок-ток-пренос.

 

Междувременно алуминият, поради по-ниската си плътност, има незаменима стойност в олекотения дизайн. В приложенията на шини за автомобилни акумулатори медните шини обикновено се използват в главни-токови вериги, докато алуминиевите шини се използват по-често в спомагателни вериги, чувствителни- и цена-.

 

В среда с високо{0}}напрежение електрическите хлабини и разстоянията на пълзене са основни конструктивни параметри за осигуряване на безопасност на системата. Клирънсът се отнася до най-късото въздушно разстояние между два проводника, докато разстоянието на пълзене е най-късият път по протежение на изолационната повърхност. Тези два индикатора са пряко свързани с повредата на изолацията и риска от искрене. При проектирането на автомобилни шини тези параметри трябва да бъдат стриктно зададени според нивата на напрежение и условията на околната среда. Едновременно с това шините за високо-напрежение изискват ефективна изолационна обработка, като например използване на термо{6}}свиваеми тръби или високо-ефективен PI филм за покриване, за да отговарят на строгите изисквания за устойчивост на напрежение на изолацията. Типичните стандарти за изпитване включват изпитване на издържано напрежение AC 3000V и изпитване на изолационно съпротивление DC 1000V, за да се осигури стабилна работа при сложни условия.

 

Капацитетът на ток и контролът на повишаването на температурата са основни индикатори за оценка на производителността на автомобилните шини. Токопреносният капацитет на шина е в положителна корелация с нейната площ на напречното-сечение; при практически приложения обаче трябва да се вземат предвид фактори като околна температура, условия на разсейване на топлината и разположение. Струва си да се отбележи, че в среда на затворена батерия естественото разсейване на топлината става основният метод за разсейване на топлината; следователно, разумният дизайн на напречното сечение и оптимизирането на разпределението на топлината са особено важни. В приложенията на EV акумулаторни шини прекомерно високото местно повишаване на температурата не само засяга проводимостта, но може също да ускори стареенето на изолационния материал и да намали живота на системата.

 

Контактното съпротивление е ключов фактор, влияещ върху стабилността на шинните системи, главно в зависимост от контактното налягане при свързващия интерфейс, повърхностната обработка и свойствата на материала. В дизайна на свързващата шина на Auto Bus, калайдирането или никелирането често се използва за намаляване на съпротивлението на интерфейса и подобряване на устойчивостта на окисление. Особено в приложения с калайд{2}} медни шини за електромобили, калайдираният слой не само подобрява стабилността на проводимостта, но също така значително подобрява заваряването и ефективността на свързване. Правилното контролиране на предварителното натоварване на болта (обикновено 50%-70% от границата на провлачане на материала) може ефективно да намали контактното съпротивление и да предотврати влошаване на производителността, причинено от локализирано нагряване.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Що се отнася до методите на свързване, шините за високо{0}}напрежение използват главно лазерно заваряване и болтови връзки. Лазерното заваряване, поради изключително ниското си контактно съпротивление, високата якост на връзката и отличното уплътняване, се използва широко в серийно-паралелни структури между батерийните клетки и е ключов процес за постигане на висока надеждност. При високо-сценарии на свързване с висока прецизност, като например нови енергийни шини за филмови кондензатори за превозни средства, лазерното заваряване ефективно гарантира проводяща непрекъснатост и структурна стабилност. Този процес обаче изисква значителни инвестиции в оборудване и контрол на процеса, особено при заваряване на алуминий, където е необходима защита от инертен газ, за ​​да се предотврати окисляването.

 

За разлика от тях, болтовите връзки предлагат по-голяма гъвкавост при сглобяване и обикновено се използват за връзки между модули или с високо{0}}компоненти на интерфейса. В системите за автомобилни захранващи конектори, болтовите връзки изискват стриктна поетапна стратегия за затягане, за да се осигури стабилен контакт на интерфейса на свързване. Въпреки че този метод поддържа множество разглобявания и сглобявания, неправилният контрол на предварителното натоварване при дълготрайни-трайни вибрации може да доведе до повишено съпротивление при контакт, което засяга надеждността на системата. Следователно, в автомобилните приложения на ламаринени шинопроводи, анти-разхлабващи структури или технологии за покритие често се комбинират за подобряване на стабилността на връзката.

 

На ниво проектиране на оформлението шините за високо{0}}напрежение трябва да балансират електрическите характеристики и механичната безопасност. Първо, шините трябва да се избягват в потенциални зони на сблъсък, да се държат далеч от остри метални ръбове и крепежни елементи, а безопасните разстояния трябва да отговарят на проектните спецификации. Второ, токовите пътища трябва да бъдат сведени до минимум, за да се намали загубата на съпротивление и да се оптимизира ефективността на системата. В системите BusBar Car линиите за високо-напрежение трябва да бъдат положени отделно от снопове за сигнали за ниско-напрежение, за да се намали въздействието на електромагнитните смущения върху системата за управление.

 

Когато множество шини са разположени успоредно, трябва да се поддържа достатъчно разстояние, за да се избегне натрупването на топлина и да се предотврати локализирано прегряване. Освен това, при проектирането на автомобилни шини за заземяване трябва да се обърне специално внимание на непрекъснатостта и надеждността на пътя за заземяване, за да се гарантира безопасната работа на електрическата система на превозното средство. За гъвкавите шини обикновено се изискват опори или неподвижни конструкции за ограничаване, за да се намалят рисковете от умора, причинени от вибрации, докато омекотяващите материали могат да повишат устойчивостта на удар.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

По отношение на структурните детайли, ръбовете на шините трябва да бъдат скосени, за да се намали концентрацията на електрическо поле и да се избегне рискът от разреждане на върха. Едновременно с това прилагането на високо-изолационни материали като напрPET изолация за автомобилни шиниможе допълнително да подобри изолационната надеждност на системата и адаптивността към околната среда. Като цяло, проектирането на шини за високо-напрежение е много-измерен проект за съвместно инженерство на системи, включващ материали, електрически системи, структури и процеси; неговата оптимизация на производителността е от решаващо значение за безопасната и ефективна работа на новите енергийни акумулаторни системи за превозни средства.