Séria výrobných procesov PACK: Elektrický výkon, spôsoby pripojenia a úvahy o usporiadaní pre vysokonapäťové medené/hliníkové prípojnice v súpravách batérií

V nových systémoch batériových súprav energetických vozidiel zohráva vysokonapäťová prípojnica ako hlavný vodivý komponent kľúčovú úlohu pri efektívnom prenose energie medzi batériovými článkami. S postupnou popularizáciou 800V vysokonapäťových platforiem-má dizajn prípojníc nielen vplyv na dojazd vozidla a výkon pri rýchlom{4}}nabíjaní, ale má priamy vplyv aj na bezpečnosť systému a-dlhodobú spoľahlivosť. V praktických inžinierskych aplikáciách sa výkon EV prípojníc a prípojnicových elektrických vozidiel stal jedným z dôležitých ukazovateľov pre hodnotenie konštrukčnej úrovne batériových systémov.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Z hľadiska elektrického výkonu je vysokonapäťová prípojnica v podstate vysoko účinným vodivým nosičom a výber materiálu priamo určuje výkon systému v oblasti vodivosti a tepelného manažmentu. Meď (ako napríklad meď T2) má vynikajúcu vodivosť s vodivosťou približne 58,5 × 10⁶ S/m, čo je výrazne vyššia ako hliník, a tak ponúka výhody pri vysoko{5}}prúdových-scenároch prenosu.

 

Medzitým má hliník vďaka svojej nižšej hustote nenahraditeľnú hodnotu v odľahčenej konštrukcii. V aplikáciách s prípojnicami automobilových batérií sa medené prípojnice zvyčajne používajú vo vysokonapäťových{1}}hlavných obvodoch, zatiaľ čo hliníkové prípojnice sa častejšie používajú z hľadiska hmotnosti{2}} a nákladov-prídavných obvodov.

 

V prostrediach s vysokým{0}}napätím sú elektrické vzdialenosti a povrchové cesty základnými konštrukčnými parametrami na zaistenie bezpečnosti systému. Svetlá vzdialenosť sa vzťahuje na najkratšiu vzdušnú vzdialenosť medzi dvoma vodičmi, zatiaľ čo povrchová vzdialenosť je najkratšia cesta pozdĺž izolačného povrchu. Tieto dva ukazovatele priamo súvisia s poruchou izolácie a rizikom iskrenia. Pri konštrukcii automobilových prípojníc musia byť tieto parametre prísne nastavené podľa úrovní napätia a podmienok prostredia. Súčasne si vysokonapäťové prípojnice vyžadujú účinnú izoláciu, ako je použitie tepelne -zmršťovacej hadičky alebo vysokovýkonnej PI fólie na zakrytie, aby sa splnili prísne požiadavky na odolnosť voči napätiu. Typické testovacie normy zahŕňajú testovanie odolnosti proti napätiu AC 3000 V a testovanie izolačného odporu DC 1000 V na zabezpečenie stabilnej prevádzky v zložitých podmienkach.

 

Prúdová zaťažiteľnosť a riadenie nárastu teploty sú hlavnými ukazovateľmi pre hodnotenie výkonu automobilových prípojníc. Prúdová zaťažiteľnosť prípojnice pozitívne koreluje s jej prierezom-; v praktických aplikáciách však treba brať do úvahy aj faktory, ako je teplota okolia, podmienky rozptylu tepla a usporiadanie. Stojí za zmienku, že v prostredí uzavretej batérie sa prirodzený odvod tepla stáva primárnou metódou odvádzania tepla; preto je obzvlášť dôležitý rozumný-dizajn prierezovej plochy a optimalizácia rozloženia tepla. V aplikáciách batériových prípojníc EV nadmerne vysoký lokálny nárast teploty ovplyvňuje nielen vodivosť, ale môže tiež urýchliť starnutie izolačného materiálu a znížiť životnosť systému.

 

Kontaktný odpor je kľúčovým faktorom ovplyvňujúcim stabilitu prípojnicových systémov, predovšetkým v závislosti od kontaktného tlaku na rozhraní pripojenia, povrchovej úpravy a materiálových vlastností. V konštrukcii pripojenia automatickej zbernice sa často používa cínovanie alebo niklovanie na zníženie odporu rozhrania a zlepšenie odolnosti proti oxidácii. Najmä v aplikáciách pocínovaných-medených prípojníc pre elektrické vozidlá pocínovaná vrstva nielen zlepšuje stabilitu vodivosti, ale tiež výrazne zlepšuje výkon zvárania a spojov. Správna kontrola predpätia skrutky (zvyčajne 50 % - 70 % medze klzu materiálu) môže účinne znížiť kontaktný odpor a zabrániť zhoršeniu výkonu spôsobenému lokálnym zahrievaním.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Čo sa týka spôsobov pripojenia, vysokonapäťové prípojnice využívajú najmä laserové zváranie a skrutkové spoje. Laserové zváranie je vďaka svojmu extrémne nízkemu kontaktnému odporu, vysokej pevnosti spojenia a vynikajúcemu tesniacemu výkonu široko používané v sériovo{2}}paralelných štruktúrach medzi článkami batérie a je kľúčovým procesom na dosiahnutie vysokej spoľahlivosti. V scenároch s vysokou{4}}presnosťou pripojenia, ako sú prípojnice pre nové energetické vozidlá s filmovým kondenzátorom, laserové zváranie účinne zaisťuje kontinuitu vodivého vedenia a štrukturálnu stabilitu. Tento proces si však vyžaduje značné investície do zariadenia a riadenie procesu, najmä pri zváraní hliníka, kde je potrebná ochrana inertným plynom, aby sa zabránilo oxidácii.

 

Naproti tomu skrutkové spoje ponúkajú väčšiu flexibilitu montáže a bežne sa používajú na spoje medzi modulmi alebo s vysokonapäťovými komponentmi rozhrania. V systémoch automobilových napájacích konektorov vyžadujú skrutkové spoje prísnu stratégiu fázového uťahovania, aby sa zabezpečil stabilný kontakt na rozhraní pripojenia. Hoci táto metóda podporuje viacnásobnú demontáž a opätovnú montáž, nesprávne ovládanie predpätia pri-dlhodobých vibráciách môže viesť k zvýšenému prechodovému odporu, čo ovplyvňuje spoľahlivosť systému. Preto sa v aplikáciách pocínovaných prípojníc v automobilovom priemysle často kombinujú štruktúry proti uvoľneniu alebo technológie povrchovej úpravy, aby sa zlepšila stabilita pripojenia.

 

Na úrovni návrhu usporiadania musia vysokonapäťové prípojnice{0}}vyvážiť elektrický výkon a mechanickú bezpečnosť. Po prvé, prípojnice by sa mali vyhýbať v potenciálnych oblastiach kolízie, držať ďalej od ostrých kovových hrán a upevňovacích prvkov a bezpečnostné vzdialenosti by mali spĺňať konštrukčné špecifikácie. Po druhé, prúdové cesty by sa mali minimalizovať, aby sa znížila strata odporu a optimalizovala účinnosť systému. V systémoch BusBar Car by mali byť vysokonapäťové vedenia vedené oddelene od nízkonapäťových{5}}zväzkov signálov, aby sa znížil vplyv elektromagnetického rušenia na riadiaci systém.

 

Ak je paralelne usporiadaných viacero prípojníc, je potrebné zachovať dostatočný odstup, aby sa zabránilo hromadeniu tepla a zabránilo sa lokálnemu prehriatiu. Okrem toho sa pri navrhovaní automobilových uzemňovacích prípojníc musí venovať osobitná pozornosť kontinuite a spoľahlivosti uzemňovacej cesty, aby sa zabezpečila bezpečná prevádzka elektrického systému vozidla. Pre flexibilné prípojnice sú zvyčajne potrebné podpery alebo pevné konštrukcie na obmedzenie, aby sa znížilo riziko únavy spôsobené vibráciami, zatiaľ čo tlmiace materiály môžu zvýšiť odolnosť proti nárazom.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Pokiaľ ide o konštrukčné detaily, okraje prípojníc by mali byť skosené, aby sa znížila koncentrácia elektrického poľa a zabránilo sa riziku výboja hrotu. Súčasne sa používa aplikácia vysoko-výkonných izolačných materiálov ako naprAutomobilová prípojnica PET izoláciamôže ďalej zlepšiť spoľahlivosť izolácie systému a prispôsobivosť voči životnému prostrediu. Celkovo je návrh vysokonapäťových prípojníc viacrozmerný-projekt systémového inžinierstva založený na spolupráci, ktorý zahŕňa materiály, elektrické systémy, štruktúry a procesy; jeho optimalizácia výkonu je rozhodujúca pre bezpečnú a efektívnu prevádzku nových batériových systémov energetických vozidiel.