Řada PACK Manufacturing Process Series: Elektrický výkon, způsoby připojení a úvahy o uspořádání pro vysokonapěťové měděné/hliníkové přípojnice v bateriových sadách

V nových systémech bateriových sad energetických vozidel hraje vysokonapěťová sběrnice jako vodivá součást jádra klíčovou roli v účinném přenosu energie mezi bateriovými články. S postupnou popularizací 800V vysokonapěťových platforem-neovlivňuje konstrukce přípojnic pouze dojezd vozidla a výkon rychlého{4}}nabíjení, ale také přímo ovlivňuje bezpečnost systému a dlouhodobou-spolehlivost. V praktických technických aplikacích se výkon přípojnic EV a přípojnicových elektrických vozidel stal jedním z důležitých ukazatelů pro hodnocení konstrukční úrovně bateriových systémů.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Z hlediska elektrického výkonu je vysokonapěťová přípojnice v podstatě vysoce účinným vodivým nosičem a její výběr materiálu přímo určuje výkon systému v oblasti vodivosti a tepelného managementu. Měď (jako je měď T2) má vynikající vodivost s vodivostí přibližně 58,5 × 10⁶ S/m, což je výrazně vyšší hodnota než hliník, a nabízí tak výhody ve scénářích vysokého -proudého- přenosu.

 

Mezitím má hliník díky své nižší hustotě nenahraditelnou hodnotu v lehkém provedení. V aplikacích sběrnic pro autobaterie se měděné sběrnice obvykle používají ve vysokonapěťových{1}}hlavních obvodech, zatímco hliníkové sběrnice se častěji používají z hlediska hmotnosti{2}} a nákladů-přídavných obvodů.

 

V prostředí vysokého-napětí jsou elektrické vzdálenosti a povrchové cesty základními konstrukčními parametry pro zajištění bezpečnosti systému. Světlá vzdálenost se týká nejkratší vzdušné vzdálenosti mezi dvěma vodiči, zatímco povrchová vzdálenost je nejkratší cesta podél izolačního povrchu. Tyto dva indikátory přímo souvisejí se selháním izolace a rizikem jiskření. Při konstrukci automobilových přípojnic musí být tyto parametry přesně nastaveny podle úrovní napětí a podmínek prostředí. Současně vysokonapěťové přípojnice vyžadují účinnou izolační úpravu, jako je použití tepelně -smršťovacích hadiček nebo vysoce{7}}výkonné PI fólie pro zakrytí, aby byly splněny přísné požadavky na odolnost vůči napětí. Mezi typické testovací standardy patří testování odolnosti proti AC 3000V a testování izolačního odporu DC 1000V pro zajištění stabilního provozu za složitých podmínek.

 

Proudová zatížitelnost a řízení nárůstu teploty jsou základními indikátory pro vyhodnocení výkonu automobilových přípojnic. Proudová zatížitelnost přípojnice pozitivně koreluje s její průřezovou- plochou; v praktických aplikacích je však třeba vzít v úvahu také faktory, jako je okolní teplota, podmínky rozptylu tepla a uspořádání. Stojí za zmínku, že v prostředí uzavřené baterie se přirozený odvod tepla stává primární metodou odvodu tepla; proto je zvláště důležitý rozumný-návrh průřezové plochy a optimalizace distribuce tepla. V aplikacích s přípojnicemi baterií elektromobilů příliš vysoký lokální nárůst teploty nejen ovlivňuje vodivost, ale může také urychlit stárnutí izolačního materiálu a zkrátit životnost systému.

 

Kontaktní odpor je klíčovým faktorem ovlivňujícím stabilitu přípojnicových systémů, především v závislosti na kontaktním tlaku na připojovacím rozhraní, povrchové úpravě a materiálových vlastnostech. V konstrukci připojení Auto Bus Bar se často používá pocínování nebo niklování pro snížení odporu rozhraní a zlepšení odolnosti proti oxidaci. Zejména v aplikacích pocínovaných-měděných přípojnic pro elektromobily pocínovaná vrstva nejen zlepšuje stabilitu vodivosti, ale také výrazně zlepšuje výkon při svařování a spojování. Správné řízení předpětí šroubu (typicky 50%-70% meze kluzu materiálu) může účinně snížit kontaktní odpor a zabránit zhoršení výkonu způsobenému lokalizovaným ohřevem.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Pokud jde o způsoby připojení, vysokonapěťové přípojnice využívají především laserové svařování a šroubové spoje. Laserové svařování se díky extrémně nízkému kontaktnímu odporu, vysoké pevnosti spojení a vynikajícímu těsnícímu výkonu široce používá v sériově{2}}paralelních strukturách mezi články baterií a je klíčovým procesem pro dosažení vysoké spolehlivosti. Ve vysoce přesných{4}}scénářích připojení, jako jsou přípojnice New Energy Vehicle Film Capacitor BusBars, laserové svařování účinně zajišťuje kontinuitu vodivosti a strukturální stabilitu. Tento proces však vyžaduje značné investice do zařízení a řízení procesu, zejména při svařování hliníku, kde je nutná ochrana inertním plynem, aby se zabránilo oxidaci.

 

Naproti tomu šroubové spoje nabízejí větší flexibilitu montáže a běžně se používají pro připojení mezi moduly nebo s vysokonapěťovými součástmi rozhraní. V systémech automobilových napájecích konektorů vyžadují šroubové spoje přísnou strategii fázového utahování, aby byl zajištěn stabilní kontakt na připojovacím rozhraní. I když tato metoda podporuje vícenásobné rozebrání a opětovné sestavení, nesprávná regulace předpětí při dlouhodobých-vibracích může vést ke zvýšenému odporu kontaktů, což má vliv na spolehlivost systému. Proto se v aplikacích v automobilovém průmyslu pocínovaných-plechů často kombinují struktury proti uvolnění nebo technologie povlaků, aby se zlepšila stabilita spojení.

 

Na úrovni návrhu uspořádání musí vysokonapěťové přípojnice-vyvážit elektrický výkon a mechanickou bezpečnost. Za prvé, přípojnice by se měly vyvarovat v potenciálních kolizích, držet je mimo ostré kovové hrany a upevňovací prvky a bezpečnostní vzdálenosti by měly splňovat konstrukční specifikace. Za druhé, proudové cesty by měly být minimalizovány, aby se snížily ztráty odporu a optimalizovala účinnost systému. V systémech BusBar Car by vysokonapěťová vedení měla být vedena odděleně od nízkonapěťových{5}}svazků signálů, aby se snížil dopad elektromagnetického rušení na řídicí systém.

 

Pokud je paralelně uspořádáno více přípojnic, měl by být zachován dostatečný rozestup, aby se zabránilo hromadění tepla a zabránilo se místnímu přehřátí. Kromě toho musí být při návrhu automobilových zemnících přípojnic věnována zvláštní pozornost kontinuitě a spolehlivosti zemnící cesty, aby byl zajištěn bezpečný provoz elektrického systému vozidla. U pružných přípojnic jsou obvykle vyžadovány podpěry nebo pevné konstrukce pro omezení, aby se snížilo riziko únavy způsobené vibracemi, zatímco tlumicí materiály mohou zvýšit odolnost proti nárazům.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Pokud jde o konstrukční detaily, okraje přípojnic by měly být zkoseny, aby se snížila koncentrace elektrického pole a zabránilo se riziku výboje špičky. Současně se používá aplikace vysoce-izolačních materiálů, jako jsou napřAutomobilová přípojnice PET izolacemůže dále zlepšit izolační spolehlivost systému a přizpůsobivost prostředí. Celkově je návrh vysokonapěťových přípojnic vícerozměrným-projektem systémového inženýrství založeným na spolupráci zahrnující materiály, elektrické systémy, struktury a procesy; jeho optimalizace výkonu je zásadní pro bezpečný a efektivní provoz nových energetických systémů baterií vozidel.