Ako si vybrať medzi pevnými medenými prípojnicami a flexibilnými konektormi z medenej fólie? Analýza rovnováhy medzi vodivosťou a rozptylom tepla v nových energetických elektrických spojeniach.

V oblasti nových energetických vozidiel, systémov na skladovanie energie, energetických zariadení a priemyselnej automatizácie elektrické konektory nielenže preberajú úlohu prenosu prúdu, ale sú aj kľúčovou súčasťou tepelného manažmentu. Keďže hustota výkonu systému neustále rastie, dosiahnutie rovnováhy medzi vodivosťou, kapacitou rozptylu tepla, štrukturálnou stabilitou a prispôsobivosťou inštalácie sa stalo kritickou výzvou pri navrhovaní elektrického spojenia.

 

V súčasnosti sú dve najpoužívanejšie riešenia vodičov v priemysle pevné medené prípojnice a flexibilné medené fóliové spoje. Hoci sa oba vyrábajú s použitím vysoko vodivých medených materiálov, výrazne sa líšia v štruktúrnej forme, mechanizmoch tepelného manažmentu a aplikačných scenároch.

 

 

 

Pevná medená prípojnica je tuhá vodivá konštrukcia vytvorená z vysoko vodivých medených plechov lisovaním, ohýbaním, vŕtaním, CNC obrábaním a povrchovou úpravou. Je široko používaný v batériových súpravách, systémoch distribúcie energie, výkonových elektronických zariadeniach a vysokonapäťových prenosových a distribučných systémoch.

 

Vďaka integrálnej medenej konštrukcii je jeho vnútorná cesta vedenia tepla nepretržitá a jeho tepelný odpor je nízky, čo umožňuje rýchle vedenie tepla generovaného počas toku prúdu do konštrukcie odvádzania tepla alebo krytu zariadenia. Preto sa široko používa vo vysoko{1}}aktuálnych scenároch.

V novom energetickom priemysle sú pevné medené prípojnice zvyčajne navrhnuté pre:

 

Prípojnice hlavného obvodu batérie
Prípojnice na pripojenie silovej rozvodnej jednotky
Štruktúry pripojenia DC-Link
Vysokonapäťové zbernicové systémy
Nízkonapäťové zbernicové systémy
Zostavy vodičov AC BusBar

 

Vysoko{0}}výkonné medené prípojnice majú zvyčajne nízky odpor a vynikajúcu mechanickú pevnosť, čím účinne zlepšujú prevádzkovú účinnosť systému.

 

 

Flexibilný konektor z medenej fólie je flexibilný vodič vyrobený laminovaním viacerých vrstiev ultra-tenkej medenej fólie pomocou procesov difúzneho spájania, molekulárneho spájania alebo tlakového spájania.

 

Medzi typické produkty patria:

 

Medená fólia Flexibilná laminovaná medená prípojnica
Laminované flexibilné medené prípojnice
Flexibilný konektor z medenej fólie
Flexibilné prípojnicové konektory z medenej fólie
Konektor z pocínovanej medenej fólie

 

V porovnaní s pevnými medenými prípojnicami ponúkajú flexibilné medené fóliové konektory vynikajúcu flexibilitu, účinne absorbujú vibrácie, posunutie a tepelnú rozťažnosť, vďaka čomu sú široko používané v dynamických spojovacích systémoch.

 

Najmä v nových systémoch energetických batérií konektor medenej fólie pre batérie účinne kompenzuje štrukturálne zmeny spôsobené toleranciami zostavy článkov a tepelnou expanziou a kontrakciou, čím zlepšuje spoľahlivosť pripojenia.

 

 

 

Pevné medené prípojnice: Smerové vedenie tepla

 

Pevné medené prípojnice sú typické konštrukcie na vedenie tepla.

 

Keď prúd preteká vodičom a vytvára teplo, teplo sa rýchlo prenáša pozdĺž vnútrajška medi do chladiacej dosky, chladiča alebo krytu zariadenia, čím sa vytvára jasná cesta pre odvod tepla.

 

Medzi jeho vlastnosti patrí:

Vysoká tepelná vodivosť
Nízky tepelný odpor
Vysoká prúdová-kapacita
Vhodné pre dizajn kvapalinového chladiaceho systému
Uľahčuje realizáciu kompaktných konštrukcií Bus Bar Electric

 

Preto sa vo výkonových moduloch, invertoroch, konvertoroch na ukladanie energie a veľkých distribučných prípojnicových systémoch zvyčajne používajú pevné medené prípojnice ako hlavný vodivý nosič.

 

 

Flexibilné konektory z medenej fólie používajú viacvrstvovú štruktúru naskladanú z medenej fólie, ktorej plocha je oveľa väčšia ako plocha pevnej medenej prípojnice s rovnakým prierezom-.

 

Táto štruktúra ponúka nasledujúce výhody:

 

Väčšia plocha kontaktu so vzduchom

Lepší chladiaci výkon s prirodzenou konvekciou

Vyššia tepelná kapacita

Vynikajúci prechodný tlmiaci výkon pri náraste teploty

 

Napríklad, lisovacie zváranie fóliových prípojníc a medených fóliových konštrukcií môže rýchlo rozptýliť teplo cez oblasť pripojenia cez veľký počet vrstiev medenej fólie, čím sa znižuje riziko lokalizovaných horúcich miest.

 

Preto flexibilné spojovacie štruktúry typicky vykazujú lepšiu tepelnú stabilitu v podmienkach prirodzeného rozptylu tepla.

 

 

Scenáre aplikácie prípojnic z tvrdej medi

 

Tvrdé medené prípojnice sú vhodné hlavne pre pevné oblasti pripojenia, ako sú:

 

Sériové spojenia medzi batériovými modulmi

Batéria má hlavné kladné a záporné výstupné póly
Systémy pripojenia poistiek
Stykačové vodivé mostíky
Systémy distribúcie energie PDU
PCS konvertory na ukladanie energie
Vysokonapäťové{0} rozvádzače

 

Pretože tieto oblasti majú pevné priestorové štruktúry a sú zvyčajne vybavené aktívnymi chladiacimi systémami, sú vhodnejšie integrované riešenia Copper BusBar.

 

 

Flexibilné spojovacie konštrukcie sa používajú hlavne v:

 

Spojenia bunkových terminálov

Vnútorné pripojenia v rámci batériových modulov

BMS spojovacie systémy

Oblasti kompenzácie vibrácií

Oblasti kompenzácie tepelnej rozťažnosti

Svorky na pripojenie transformátora

 

Napríklad flexibilné mäkké konektory s medenou fóliou pre elektrické transformátory a flexibilné konektory s laminovanou medenou fóliou pre transformátory dokážu účinne absorbovať mechanické namáhanie počas prevádzky zariadenia, čím zlepšujú dlhodobú- prevádzkovú spoľahlivosť.

 

V oblasti napájacích batérií sa New Energy Battery Copper Foil Flexible Connectors stali jedným z dôležitých riešení pripojenia.

 

 

 

V skutočnom inžinierskom dizajne sa tieto dva navzájom nevylučujú, ale mali by byť racionálne nakonfigurované podľa systémových požiadaviek.

Vo všeobecnosti možno zvážiť nasledujúce zásady:

 

Uprednostňovanie pevných medených prípojníc:Vysoké prúdové hodnotenie; Pevná štruktúra; Vyžaduje konštrukciu s nízkou indukčnosťou; Vybavené kvapalinovým chladením alebo systémami aktívneho odvádzania tepla; Minimálna strata odporu.

Uprednostňovanie flexibilných konektorov z medenej fólie:Vibračné prostredie; Požiadavky na kompenzáciu posunu; Účinky tepelnej expanzie a kontrakcie; Komplexný inštalačný priestor; Vyžaduje flexibilné vedenie.

 

Pre veľké-systémy na skladovanie energie a nové platformy energetických vozidiel sa zvyčajne používa kombinácia pevných medených prípojníc a flexibilných konektorov, aby sa dosiahla najlepšia rovnováha medzi vodivosťou a mechanickou spoľahlivosťou prostredníctvom pevného-flexibilného prístupu.

 

 

Výkon flexibilných konektorov z medenej fólie do značnej miery závisí od procesu zvárania.

 

V súčasnosti medzi hlavné priemyselné procesy patria:

Difúzne zváranie; Molekulárne zváranie; Tlakové zváranie; Ultrazvukové zváranie.

Medzi nimi, spojky No{0}}Pokovovanie flexibilných medených fólií a flexibilné medené prípojnice zvyčajne využívajú vysokotlakové difúzne zváranie, čím sa dosahuje metalurgické spojenie medzi vrstvami medenej fólie.

 

Tento proces účinne znižuje:

Kontaktný odpor; Kontaktný tepelný odpor; Lokalizované vykurovanie; Strata energie

Flexibilné medené fóliové konektory teda dosahujú vodivosť blízku vodivosti pevných medených prípojníc.

 

 

S vývojom 800V vysokonapäťových-platforiem pre nové energetické vozidlá, zvyšujúcou sa kapacitou systémov na uchovávanie energie a-vysokovýkonnými elektronickými zariadeniami sa systémy vodivých spojení vyvíjajú smerom k vyššej prúdovej zaťažiteľnosti, vyššej integrácii a nižšej hmotnosti.

 

Budúci návrh elektrického pripojenia bude klásť väčší dôraz na:

Optimalizácia výkonu vodivosti

Kooperatívny návrh tepelného manažmentu

Vývoj ľahkých konštrukcií

Modulárna výroba

Vysoká{0}}spoľahlivosť flexibilných pripojení

 

Či už ide o tradičné pevné medené prípojnice alebo ohybné konektory s medenou fóliou pre systémy zberníc, hlavným cieľom je zlepšiť účinnosť prenosu energie, znížiť straty pri náraste teploty a zabezpečiť dlhodobú{0}}stabilnú prevádzku systému.

 

 

Pevné medené prípojnice aflexibilné medené fóliové konektorypredstavujú dva rôzne koncepty elektrického spojenia. Pevné medené prípojnice vynikajú vysokým prenosom prúdu a smerovým vedením tepla, zatiaľ čo flexibilné medené fóliové konektory kombinujú flexibilitu a schopnosť vlastného-ohrievania. V aplikáciách, ako sú nové energetické batérie, systémy na ukladanie energie, transformátory a výkonové elektronické zariadenia, je racionálny výber štruktúr vodičov a optimalizácia schém tepelného manažmentu kľúčovými faktormi pri zlepšovaní účinnosti a spoľahlivosti systému. Keďže požiadavky priemyslu na vysokú hustotu výkonu a vysokú bezpečnosť sa neustále zvyšujú, synergické použitie pevných medených prípojníc a flexibilných medených fóliových konektorov sa stane dôležitým smerom vývoja pre budúce elektrické spojovacie systémy.