PACK Üretim Süreci Serisi: Pil Paketlerindeki Yüksek- Gerilim Bakır/Alüminyum Baralar için Elektriksel Performans, Bağlantı Yöntemleri ve Düzen Hususları

Yeni enerjili araç akü paketi sistemlerinde, yüksek-voltaj barası, çekirdek iletken bileşen olarak akü hücreleri arasındaki verimli enerji aktarımında çok önemli bir rol oynar. 800V yüksek-voltajlı platformların kademeli olarak yaygınlaşmasıyla birlikte, bara tasarımı yalnızca aracın menzilini ve hızlı-şarj performansını etkilemekle kalmaz, aynı zamanda sistem güvenliğini ve uzun-vadeli güvenilirliği de doğrudan etkiler. Pratik mühendislik uygulamalarında EV Baralarının ve baralı elektrikli araçların performansı, akü sistemlerinin tasarım düzeyini değerlendirmede önemli göstergelerden biri haline gelmiştir.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Elektriksel performans perspektifinden bakıldığında, yüksek-gerilim barası esas itibariyle oldukça verimli bir iletken taşıyıcıdır ve malzeme seçimi sistemin iletkenliğini ve termal yönetim performansını doğrudan belirler. Bakır (T2 bakır gibi), yaklaşık 58,5 × 10⁶ S/m iletkenlik ile alüminyumdan önemli ölçüde daha yüksek olan mükemmel iletkenliğe sahiptir, dolayısıyla yüksek-akım- taşıma senaryolarında avantajlar sunar.

 

Bu arada alüminyum, düşük yoğunluğu nedeniyle hafif tasarımda yeri doldurulamaz bir değere sahiptir. Araç aküsü bara uygulamalarında, bakır baralar genellikle yüksek-akımlı ana devrelerde kullanılırken, alüminyum baralar daha çok ağırlık- ve maliyete- duyarlı yardımcı devrelerde kullanılır.

 

Yüksek-voltajlı ortamlarda, elektriksel açıklıklar ve kaçak mesafeleri sistem güvenliğini sağlamaya yönelik temel tasarım parametreleridir. Açıklık, iki iletken arasındaki en kısa hava mesafesini ifade ederken kaçak mesafe, yalıtım yüzeyi boyunca en kısa yoldur. Bu iki gösterge doğrudan yalıtım arızası ve ark riskiyle ilgilidir. Otomotiv bara tasarımında bu parametrelerin gerilim seviyelerine ve çevre koşullarına göre kesin olarak ayarlanması gerekir. Eş zamanlı olarak, yüksek-gerilim baraları, sıkı yalıtım dayanım gerilimi gereksinimlerini karşılamak için ısıyla-büzülen boru veya yüksek-performanslı PI filminin kullanılması gibi etkili yalıtım işlemleri gerektirir. Tipik test standartları, karmaşık koşullar altında kararlı çalışmayı sağlamak için AC 3000V dayanım gerilimi testini ve DC 1000V yalıtım direnci testini içerir.

 

Akım taşıma kapasitesi ve sıcaklık artışı kontrolü, otomotiv bara performansının değerlendirilmesinde temel göstergelerdir. Bir baranın mevcut taşıma kapasitesi, kesit alanıyla-pozitif olarak ilişkilidir; ancak pratik uygulamalarda ortam sıcaklığı, ısı dağıtım koşulları ve yerleşim planı gibi faktörlerin de dikkate alınması gerekir. Kapalı bir pil takımı ortamında, doğal ısı dağıtımının birincil ısı dağıtım yöntemi haline geldiğini belirtmekte fayda var; bu nedenle makul kesit alanı tasarımı ve termal dağıtım optimizasyonu özellikle çok önemlidir. EV akü barası uygulamalarında, aşırı yüksek yerel sıcaklık artışı yalnızca iletkenliği etkilemekle kalmaz, aynı zamanda yalıtım malzemesinin eskimesini hızlandırabilir ve sistem ömrünü kısaltabilir.

 

Temas direnci, öncelikle bağlantı arayüzündeki temas basıncına, yüzey işlemine ve malzeme özelliklerine bağlı olarak bara sistemlerinin stabilitesini etkileyen önemli bir faktördür. Otomatik Bara bağlantı tasarımında, arayüz direncini azaltmak ve oksidasyon direncini arttırmak için genellikle kalay kaplama veya nikel kaplama kullanılır. Özellikle EV'lere yönelik kalay kaplı bakır bara uygulamalarında, kalay kaplama katmanı yalnızca iletkenlik stabilitesini artırmakla kalmaz, aynı zamanda kaynak ve bağlantı performansını da önemli ölçüde artırır. Cıvata ön yükünün uygun şekilde kontrol edilmesi (tipik olarak malzemenin akma dayanımının %50-70'i), temas direncini etkili bir şekilde azaltabilir ve lokal ısınmanın neden olduğu performans bozulmasını önleyebilir.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Bağlantı yöntemleriyle ilgili olarak, yüksek-gerilim baralarında çoğunlukla lazer kaynağı ve cıvata bağlantıları kullanılır. Son derece düşük temas direnci, yüksek bağlantı gücü ve mükemmel sızdırmazlık performansı nedeniyle lazer kaynağı, pil hücreleri arasındaki seri-paralel yapılarda yaygın olarak kullanılır ve yüksek güvenilirliğe ulaşmak için önemli bir işlemdir. Yeni Enerji Taşıt Film Kapasitör Baraları gibi yüksek-hassas bağlantı senaryolarında, lazer kaynak etkili bir şekilde iletken sürekliliği ve yapısal kararlılığı sağlar. Ancak bu işlem, özellikle oksidasyonu önlemek için inert gaz korumasının gerekli olduğu alüminyum kaynağında önemli ekipman yatırımı ve süreç kontrolü gerektirir.

 

Buna karşılık, cıvatalı bağlantılar daha fazla montaj esnekliği sunar ve genellikle modüller arasındaki veya yüksek{0}}yüksek voltajlı arayüz bileşenleri arasındaki bağlantılar için kullanılır. Otomotiv Güç Konnektörleri sistemlerinde cıvatalı bağlantılar, bağlantı arayüzünde istikrarlı temasın sağlanması için sıkı bir aşamalı sıkma stratejisi gerektirir. Bu yöntem birden çok sökme ve takma işlemini desteklese de, uzun süreli titreşim altında hatalı ön yükleme kontrolü-temas direncinin artmasına yol açarak sistem güvenilirliğini etkileyebilir. Bu nedenle, Teneke Levha Busbar Otomotiv uygulamalarında, gevşemeyi önleyici yapılar veya kaplama teknolojileri genellikle bağlantı stabilitesini iyileştirmek için birleştirilir.

 

Yerleşim tasarımı düzeyinde, yüksek-gerilim baralarının elektrik performansını ve mekanik güvenliği dengelemesi gerekir. Öncelikle baralar potansiyel çarpışma alanlarından kaçınılmalı, keskin metal kenarlardan ve bağlantı elemanlarından uzak tutulmalı ve güvenlik mesafeleri tasarım özelliklerine uygun olmalıdır. İkincisi, direnç kaybını azaltmak ve sistem verimliliğini optimize etmek için mevcut yollar en aza indirilmelidir. BusBar Car sistemlerinde, elektromanyetik parazitin kontrol sistemi üzerindeki etkisini azaltmak için yüksek-gerilim hatları, düşük-gerilim sinyal kablolarından ayrı olarak yerleştirilmelidir.

 

Birden fazla bara paralel olarak düzenlendiğinde, ısı birikimini önlemek ve bölgesel aşırı ısınmayı önlemek için yeterli aralık bırakılmalıdır. Ayrıca otomotiv toprak baralarının tasarımında, aracın elektrik sisteminin güvenli çalışmasını sağlamak için topraklama yolunun sürekliliğine ve güvenilirliğine özel önem verilmelidir. Esnek baralar için, titreşimden kaynaklanan yorulma risklerini azaltmak amacıyla kısıtlama için genellikle destekler veya sabit yapılar gerekir; yastıklama malzemeleri ise şok direncini artırabilir.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Yapısal detaylar açısından, elektrik alan konsantrasyonunu azaltmak ve uç deşarjı riskini önlemek için baraların kenarları pahlanmalıdır. Eş zamanlı olarak, aşağıdakiler gibi yüksek-performanslı yalıtım malzemelerinin uygulanmasıOtomotiv Bara PET Yalıtımsistemin yalıtım güvenilirliğini ve çevreye uyum sağlama yeteneğini daha da geliştirebilir. Genel olarak, yüksek-voltaj baralarının tasarımı; malzemeleri, elektrik sistemlerini, yapıları ve süreçleri içeren çok-boyutlu, işbirliğine dayalı bir sistem mühendisliği projesidir; performans optimizasyonu, yeni enerjili araç akü sistemlerinin güvenli ve verimli çalışması için hayati öneme sahiptir.