La sèrie de processos de fabricació PACK: rendiment elèctric, mètodes de connexió i consideracions de disseny per a barres de coure/alumini d'alta tensió-en paquets de bateries

En els nous sistemes de bateries de vehicles d'energia, la barra d'alta -tensió, com a component conductor bàsic, té un paper crucial en la transferència eficient d'energia entre les cèl·lules de la bateria. Amb la popularització gradual de les plataformes d'alta tensió de 800 V, el disseny de les barres no només afecta l'autonomia i el rendiment de càrrega ràpida-del vehicle, sinó que també afecta directament la seguretat del sistema i la fiabilitat-a llarg termini. En aplicacions pràctiques d'enginyeria, el rendiment de les barres EV i els vehicles elèctrics de barres s'ha convertit en un dels indicadors importants per avaluar el nivell de disseny dels sistemes de bateries.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Des del punt de vista del rendiment elèctric, la barra d'alta -tensió és essencialment un suport conductor altament eficient, i la seva selecció de material determina directament la conductivitat del sistema i el rendiment de gestió tèrmica. El coure (com el coure T2) posseeix una conductivitat excel·lent, amb una conductivitat d'aproximadament 58,5 × 10⁶ S/m, significativament superior a l'alumini, oferint així avantatges en escenaris d'alta-corrent-.

 

Mentrestant, l'alumini, a causa de la seva menor densitat, té un valor insubstituïble en disseny lleuger. A les aplicacions de barres de bateries de cotxes, les barres de coure s'utilitzen normalment en circuits principals-d'alta corrent, mentre que les barres d'alumini s'utilitzen més sovint en circuits auxiliars sensibles al pes- i al cost-.

 

En entorns d'alta tensió-, les separacions elèctriques i les distàncies de fuga són paràmetres fonamentals de disseny per garantir la seguretat del sistema. L'espai lliure es refereix a la distància d'aire més curta entre dos conductors, mentre que la distància de fuga és el camí més curt al llarg de la superfície aïllant. Aquests dos indicadors es relacionen directament amb la fallada d'aïllament i el risc d'arc. En el disseny de barres d'automoció, aquests paràmetres s'han d'establir estrictament segons els nivells de tensió i les condicions ambientals. Simultàniament, les barres d'alta -tensió requereixen un tractament d'aïllament efectiu, com ara l'ús de tubs termoretràctils-o pel·lícula PI-d'alt rendiment per a la cobertura, per complir amb els estrictes requisits de tensió de suport d'aïllament. Els estàndards de prova típics inclouen proves de tensió de resistència de 3000 V CA i proves de resistència d'aïllament de 1000 V CC per garantir un funcionament estable en condicions complexes.

 

La capacitat de càrrega actual i el control de l'augment de temperatura són indicadors bàsics per avaluar el rendiment de les barres d'automoció. La capacitat de càrrega de corrent d'una barra colectora està positivament correlacionada amb la seva àrea de secció transversal-; tanmateix, en aplicacions pràctiques, també s'han de tenir en compte factors com la temperatura ambient, les condicions de dissipació de calor i la disposició. Val la pena assenyalar que en un entorn de bateria tancat, la dissipació natural de la calor es converteix en el mètode principal de dissipació de calor; per tant, un disseny raonable d'-àrea de secció transversal i una optimització de la distribució tèrmica són especialment crucials. A les aplicacions de barres de bateries EV, l'augment de la temperatura local excessivament elevat no només afecta la conductivitat, sinó que també pot accelerar l'envelliment del material aïllant i reduir la vida útil del sistema.

 

La resistència de contacte és un factor clau que afecta l'estabilitat dels sistemes de barres, depenent principalment de la pressió de contacte a la interfície de connexió, el tractament superficial i les propietats del material. En el disseny de connexió de la barra de bus automàtica, sovint s'utilitza l'estany o el niquelat per reduir la resistència de la interfície i millorar la resistència a l'oxidació. Especialment en aplicacions de barres de coure-estanyades per a vehicles elèctrics, la capa d'estany no només millora l'estabilitat de la conductivitat, sinó que també millora significativament el rendiment de la soldadura i la connexió. Controlar correctament la precàrrega del cargol (normalment entre el 50% i el 70% de la resistència a la fluència del material) pot reduir eficaçment la resistència de contacte i evitar la degradació del rendiment causada per l'escalfament localitzat.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Pel que fa als mètodes de connexió, les barres d'alta{0}}tensió utilitzen principalment soldadura per làser i connexions per cargols. La soldadura per làser, a causa de la seva resistència de contacte extremadament baixa, la seva gran força de connexió i un excel·lent rendiment de segellat, s'utilitza àmpliament en estructures paral·leles en sèrie-entre cèl·lules de bateries i és un procés clau per aconseguir una alta fiabilitat. En escenaris de connexió d'alta-precisió, com ara les barres de bus de condensadors de pel·lícula de vehicles d'energia nova, la soldadura làser garanteix eficaçment la continuïtat conductora i l'estabilitat estructural. No obstant això, aquest procés requereix una important inversió en equips i control del procés, especialment en la soldadura d'alumini, on és necessària la protecció de gas inert per evitar l'oxidació.

 

En canvi, les connexions cargolades ofereixen una major flexibilitat de muntatge i s'utilitzen habitualment per a connexions entre mòduls o amb components d'interfície d'alt-tensió. En els sistemes de connectors d'alimentació d'automoció, les connexions cargolades requereixen una estricta estratègia d'estrenyiment gradual per garantir un contacte estable a la interfície de connexió. Tot i que aquest mètode admet múltiples desmuntatges i muntatges, un control de precàrrega inadequat sota vibracions-a llarg termini pot augmentar la resistència de contacte, afectant la fiabilitat del sistema. Per tant, a les aplicacions d'automoció de barres de barres de llauna-, sovint es combinen estructures anti-afluixament o tecnologies de recobriment per millorar l'estabilitat de la connexió.

 

A nivell de disseny de la disposició, les barres d'alta -tensió han d'equilibrar el rendiment elèctric i la seguretat mecànica. En primer lloc, s'han d'evitar les barres colectores a les zones potencials de col·lisió, mantenir allunyades de les vores metàl·liques afilades i els elements de fixació, i les separacions de seguretat han de complir les especificacions de disseny. En segon lloc, els camins actuals s'han de minimitzar per reduir la pèrdua de resistència i optimitzar l'eficiència del sistema. Als sistemes BusBar Car, les línies d'alta-tensió s'han de disposar per separat dels arnes de senyals de baixa-tensió per reduir l'impacte de les interferències electromagnètiques en el sistema de control.

 

Quan es col·loquen diverses barres en paral·lel, s'ha de mantenir un espai suficient per evitar l'acumulació de calor i evitar el sobreescalfament localitzat. A més, en el disseny de barres de terra d'automòbils, s'ha de prestar especial atenció a la continuïtat i la fiabilitat del camí de connexió a terra per garantir el funcionament segur del sistema elèctric del vehicle. Per a barres flexibles, normalment es requereixen suports o estructures fixes per a la restricció per reduir els riscos de fatiga causats per la vibració, mentre que els materials d'amortiment poden millorar la resistència als cops.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Pel que fa als detalls estructurals, les vores de les barres s'han de xamfranar per reduir la concentració del camp elèctric i evitar el risc de descàrrega de punta. Simultàniament, l'aplicació de materials aïllants d'alt rendiment-com araAïllament de PET de barra d'automociópot millorar encara més la fiabilitat de l'aïllament del sistema i l'adaptabilitat ambiental. En general, el disseny de barres d'alta-tensió és un projecte d'enginyeria de sistemes de col·laboració multi-multidimensional que inclou materials, sistemes elèctrics, estructures i processos; la seva optimització del rendiment és crucial per al funcionament segur i eficient dels sistemes de bateries de vehicles d'energia nova.