Jak si vybrat mezi pevnými měděnými přípojnicemi a flexibilními konektory z měděné fólie? Analýza rovnováhy mezi vodivostí a rozptylem tepla v nových energetických elektrických spojích.

V oblasti nových energetických vozidel, systémů skladování energie, energetických zařízení a průmyslové automatizace se elektrické konektory nejen zabývají přenosem proudu, ale jsou také klíčovou součástí tepelného managementu. Vzhledem k tomu, že hustota výkonu systému neustále roste, dosažení rovnováhy mezi vodivostí, kapacitou rozptylu tepla, strukturální stabilitou a přizpůsobivostí instalace se stalo zásadní výzvou při návrhu elektrického připojení.

 

V současné době jsou dvěma nejpoužívanějšími řešeními vodičů v průmyslu pevné měděné přípojnice a flexibilní připojení z měděné fólie. Ačkoli jsou oba vyrobeny z vysoce vodivých měděných materiálů, výrazně se liší strukturou, mechanismy tepelného managementu a aplikačními scénáři.

 

 

 

Pevná měděná přípojnice je tuhá vodivá struktura vytvořená z vysoce vodivých měděných plechů lisováním, ohýbáním, vrtáním, CNC obráběním a povrchovou úpravou. Je široce používán v bateriových sadách, systémech distribuce energie, výkonových elektronických zařízeních a vysokonapěťových přenosových a distribučních systémech.

 

Díky integrální měděné struktuře je jeho vnitřní cesta vedení tepla spojitá a jeho tepelný odpor je nízký, což umožňuje rychlé vedení tepla generovaného během toku proudu do konstrukce pro odvod tepla nebo krytu zařízení. Proto je široce používán ve vysoce aktuálních situacích.

V novém energetickém průmyslu jsou pevné měděné přípojnice obvykle navrženy pro:

 

Přípojnice hlavního obvodu baterie
Přípojnice pro připojení silových rozvodných jednotek
Struktury připojení DC-Link
Vysokonapěťové přípojnicové systémy
Systémy nízkonapěťových přípojnic
Sestavy vodičů AC BusBar

 

Vysoce{0}}výkonné měděné přípojnice se obvykle vyznačují nízkým odporem a vynikající mechanickou pevností, což účinně zlepšuje provozní účinnost systému.

 

 

Flexibilní konektor z měděné fólie je flexibilní vodič vyrobený laminováním několika vrstev ultra-tenké měděné fólie pomocí procesů difúzního spojování, molekulárního spojování nebo tlakového spojování.

 

Mezi typické produkty patří:

 

Měděná fólie Flexibilní laminovaná měděná přípojnice
Laminované flexibilní měděné přípojnice
Flexibilní konektor z měděné fólie
Flexibilní přípojnicové konektory z měděné fólie
Konektor z pocínované měděné fólie

 

Ve srovnání s tuhými měděnými přípojnicemi nabízejí flexibilní měděné fóliové konektory vynikající flexibilitu, účinně pohlcují vibrace, posunutí a tepelnou roztažnost, díky čemuž jsou široce používány v dynamických spojovacích systémech.

 

Zejména v nových systémech energetických baterií konektor měděné fólie účinně kompenzuje strukturální změny způsobené tolerancemi sestavy článků a tepelnou roztažností a kontrakcí, čímž zlepšuje spolehlivost připojení.

 

 

 

Pevné měděné přípojnice: Směrové vedení tepla

 

Pevné měděné přípojnice jsou typické konstrukce pro vedení tepla.

 

Když proud protéká vodičem a vytváří teplo, teplo se rychle přenáší podél vnitřku mědi do chladicí desky, chladiče nebo krytu zařízení, čímž se vytváří jasná cesta pro odvod tepla.

 

Mezi jeho vlastnosti patří:

Vysoká tepelná vodivost
Nízký tepelný odpor
Vysoká proudová-zatížitelnost
Vhodné pro konstrukci kapalinového chladicího systému
Usnadňuje realizaci kompaktních struktur Bus Bar Electric

 

Proto se v napájecích modulech, invertorech, měničích pro ukládání energie a velkých distribučních přípojnicových systémech obvykle jako hlavní vodivý nosič používají tuhé měděné přípojnice.

 

 

Flexibilní konektory z měděné fólie používají vícevrstvou měděnou fólii naskládanou strukturu, jejíž plocha je mnohem větší než plocha pevné měděné přípojnice se stejným průřezem.

 

Tato struktura nabízí následující výhody:

 

Větší plocha kontaktu se vzduchem

Lepší kapacita chlazení přirozenou konvekcí

Vyšší tepelná kapacita

Vynikající vyrovnávací výkon při přechodném nárůstu teploty

 

Například konstrukce přípojnic a měděných fólií pro lisované svařování mohou rychle rozptýlit teplo v oblasti připojení přes velké množství vrstev měděné fólie, čímž se sníží riziko lokalizovaných horkých míst.

 

Proto flexibilní spojovací struktury typicky vykazují lepší tepelnou stabilitu za podmínek přirozeného rozptylu tepla.

 

 

Scénáře použití přípojnic z tvrdé mědi

 

Tvrdé měděné přípojnice jsou vhodné především pro pevné přípojné oblasti, jako jsou:

 

Sériová spojení mezi bateriovými moduly

Baterie má hlavní kladný a záporný výstupní pól
Pojistkové připojovací systémy
Stykačové vodivé můstky
Distribuční systémy PDU
Převodníky pro ukládání energie PCS
Vysokonapěťové spínací zařízení

 

Protože tyto oblasti mají pevné prostorové struktury a jsou obvykle vybaveny aktivními chladicími systémy, jsou vhodnější integrované řešení Copper BusBar.

 

 

Flexibilní spojovací konstrukce se používají hlavně v:

 

Spojení svorek článků

Vnitřní propojení v bateriových modulech

BMS spojovací systémy

Oblasti kompenzace vibrací

Oblasti kompenzace tepelné roztažnosti

Připojovací svorky transformátoru

 

Například měkké konektory s měděnou fólií pro elektrické transformátory a ohebné konektory s měděnou fólií pro transformátory mohou účinně absorbovat mechanické namáhání během provozu zařízení a zlepšit tak dlouhodobou- provozní spolehlivost.

 

V oblasti napájecích baterií se New Energy Battery Copper Foil Flexible Connectors staly jedním z důležitých řešení připojení.

 

 

 

Ve skutečném konstrukčním návrhu se tyto dva vzájemně nevylučují, ale spíše by měly být racionálně konfigurovány podle systémových požadavků.

Obecně lze uvažovat o následujících zásadách:

 

Upřednostňování pevných měděných přípojnic:Vysoký proud; Pevná struktura; Vyžaduje konstrukci s nízkou indukčností; Vybaveno kapalinovým chlazením nebo systémy aktivního odvodu tepla; Minimální ztráta odporu.

Upřednostňování flexibilních konektorů z měděné fólie:Vibrační prostředí; Požadavky na kompenzaci posunu; Účinky tepelné expanze a kontrakce; Složitý instalační prostor; Vyžaduje flexibilní kabeláž.

 

U velkých-systémů pro ukládání energie a nových platforem energetických vozidel se obvykle používá kombinace pevných měděných přípojnic a flexibilních konektorů, aby se dosáhlo nejlepší rovnováhy mezi vodivostí a mechanickou spolehlivostí prostřednictvím pevného-flexibilního přístupu.

 

 

Výkon pružných konektorů z měděné fólie do značné míry závisí na procesu svařování.

 

V současné době mezi hlavní průmyslové procesy patří:

Difúzní svařování; Molekulární svařování; Tlakové svařování; Ultrazvukové svařování.

Mezi nimi No{0}}pokovování flexibilní měděné laminované konektory a laminované fólie flexibilní měděné přípojnice obvykle používají vysokotlaké difúzní svařování, čímž se dosahuje metalurgického spojení mezi vrstvami měděné fólie.

 

Tento proces účinně snižuje:

Kontaktní odpor; Kontaktní tepelný odpor; Lokalizované vytápění; Ztráta energie

Flexibilní konektory z měděné fólie tak dosahují vodivosti blízké vodivosti pevných měděných přípojnic.

 

 

S vývojem 800V vysokonapěťových-platforem pro nová energetická vozidla, zvyšující se kapacitou systémů pro ukládání energie a-výkonnými elektronickými zařízeními se systémy vodivých spojů vyvíjejí směrem k vyšší proudové zatížitelnosti, vyšší integraci a nižší hmotnosti.

 

Budoucí návrh elektrického připojení bude klást větší důraz na:

Optimalizace výkonu vodivosti

Kooperativní návrh tepelného hospodářství

Vývoj lehkých konstrukcí

Modulární výroba

Vysoká-spolehlivá flexibilní připojení

 

Ať už se jedná o tradiční tuhé měděné přípojnice nebo flexibilní konektory s měděnou fólií pro systémy sběrnic, hlavním cílem je zlepšit účinnost přenosu energie, snížit ztráty způsobené nárůstem teploty a zajistit dlouhodobý-stabilní provoz systému.

 

 

Pevné měděné přípojnice aflexibilní konektory z měděné fóliepředstavují dva různé koncepty elektrického připojení. Pevné měděné přípojnice vynikají vysokým přenosem proudu a směrovou tepelnou vodivostí, zatímco flexibilní měděné fóliové konektory kombinují flexibilitu a schopnost vlastního-ohřívání. V aplikacích, jako jsou nové energetické baterie, systémy pro ukládání energie, transformátory a výkonová elektronická zařízení, je racionální výběr struktur vodičů a optimalizace schémat tepelného managementu klíčovými faktory pro zlepšení účinnosti a spolehlivosti systému. Vzhledem k tomu, že požadavky průmyslu na vysokou hustotu výkonu a vysokou bezpečnost se neustále zvyšují, synergické použití pevných měděných přípojnic a flexibilních konektorů z měděné fólie se stane důležitým směrem vývoje pro budoucí elektrické spojovací systémy.