Anàlisi de barres colectores en sistemes d'alta-tensió de vehicles d'energia nova

En el sector dels vehicles de nova energia, les barres colectores són components essencials en sistemes de transmissió d'alta-tensió i alta-intensitat. En comparació amb els vehicles tradicionals de combustible-, els vehicles d'energia nova funcionen a voltatges més alts i tenen majors densitats de potència, la qual cosa exigeix ​​més les barres de distribució d'energia, gestió tèrmica i compatibilitat electromagnètica.

 

Aquest article explica sistemàticament els tipus de barres, els avantatges, la fabricació i els punts clau del disseny des d'una perspectiva de la indústria. Els termes tècnics comuns (com ara barres colectores laminates, barres colectores de coure laminat i barres colectores de coure laminat) s'incorporen a tot l'article com a referència tant pels dissenyadors d'enginyeria com pels professionals de la compra.

 

 

 

 

Les barres es poden classificar per material: coure i alumini. En funció de la flexibilitat, es poden dividir en barres rígides i flexibles. Les barres rígides solen tenir conductors sòlids en formes rectangulars o bisellades i són adequades per a aplicacions on l'espai és limitat i es requereix un cert grau de rigidesa.

 

Les barres flexibles es construeixen apilant múltiples capes de làmines de coure fines i planes i recobrint-les amb material aïllant, oferint una flexibilitat millorada i alleujament de l'estrès. Les barres colectores laminates (també conegudes com barres colectores laminates) aconsegueixen una integració d'alta-densitat mitjançant múltiples capes de conductors i aïllament. Les formes habituals inclouen barres de coure laminat, barres de coure laminat i barres flexibles laminats.

 

 

Estructura compacta i gran utilització de l'espai:Les barres colectores laminades substitueixen nombrosos cables o barres de coure gruixudes amb múltiples capes, estalviant espai significativament i simplificant el muntatge.

 

Baixa impedància i excel·lent dissipació de calor:Els camins de conductors curts i de secció transversal-gran-redueixen la resistència de contacte i les pèrdues de línia, reduint l'augment global de la temperatura i millorant la fiabilitat del sistema.

 

Baixa inductància, alta capacitat:La disposició de múltiples capes de conductors molt espaiats suprimeix eficaçment la inductància del bucle, mitiga els pics de tensió i protegeix els dispositius de potència (com ara IGBT i SiC).

 

Fàcil muntatge automatitzat i integració amb PCB i altres mòduls:El disseny modular estandarditzat facilita el muntatge ràpid i l'automatització de la línia de producció.

 

Compatibilitat electromagnètica i blindatge:El disseny multi-capes proporciona blindatge EMI parcial, reduint les interferències del sistema.

 

 

Sistemes de bateries:La distribució de corrent i la distribució d'energia d'alta tensió-a nivell de cèl·lula, mòdul i paquet sovint utilitzen barres colectores rígides o laminades per satisfer els requisits de caiguda de tensió i baixa intensitat.

 

Accionaments de motor i electrònica de potència:Per satisfer la commutació d'alta-freqüència i la commutació ràpida de corrent, la barra de bus laminat per a electrònica de potència s'utilitza sovint per reduir la inductància del bucle i millorar el rendiment tèrmic.

 

Centres de comunicacions i dades:En escenaris d'alimentació d'alta-densitat, la barra de bus laminat per a telecomunicacions es pot utilitzar per aconseguir una distribució d'energia modular i optimitzar la dissipació de calor.

 

Solucions personalitzades:Les solucions personalitzades per a clients o indústries específiques (p. ex., escenaris d'aplicació amb nom o casos de referència com el Laminated BusBar per a Mersen) demostren l'adaptabilitat de les barres laminades a través de diverses cadenes de subministrament.
 

 

 

 

El procés típic de fabricació de barres inclou: Selecció de material → Tall → Pretractament superficial (p. ex., decapat i neteja) → Lliscat/punxonat → Laminació/Alineació → Recobriment d'aïllament o modelat per injecció → Laminació i conformat → Tractament lateral i retallat → Tractament superficial (estanyat, niquelat, o resistència a la temperatura final) Resistència) → Embalatge.

 

Per a les barres colectores de coure laminat i les barres flexibles laminats, l'elecció del material d'aïllament entre capes, el control de temperatura / pressió durant el procés de laminació i la precisió d'alineació entre capes són factors clau per determinar el rendiment elèctric i mecànic del producte. L'alimentació automatitzada, la perforació de precisió i les proves en-línia (resistència de tensió, corrent de fuga i imatge tèrmica) són essencials per aconseguir una producció massiva d'alt rendiment-.

 

 

Capacitat de càrrega actual i simulació tèrmica:Dissenyeu l'àrea de la-secció transversal segons els requisits de densitat actuals del sistema i utilitzeu la simulació tèrmica per confirmar l'augment de la temperatura i la vida útil en condicions de funcionament màximes. A altes densitats de corrent, considereu millorar la dissipació de calor local.

 

Aïllament i distància de fuga:El gruix de l'aïllament i les distàncies de fuga/entrefer es determinen en funció de la tensió del sistema i el nivell de seguretat per garantir un marge de seguretat en cas de curtcircuit o avaria de l'aïllament.

 

Resistència mecànica i tolerància a les vibracions:En condicions d'accionament elèctric i de funcionament del vehicle, les barres han de complir els requisits de fiabilitat per a cops, vibracions i cicles tèrmics. Les barres colectores flexibles laminats ofereixen avantatges en l'alleujament de l'estrès i la resistència a la fatiga.

 

Compatibilitat electromagnètica (EMC):Minimitzeu l'àrea del bucle mitjançant el disseny de la capa i el disseny del circuit, i incorporeu capes de blindatge o estructures especialitzades de tractament EMI quan sigui necessari.

 

Muntatge i provabilitat:Tingueu en compte la disposició de les connexions de perns, les interfícies de-endolls, les juntes de soldadura i els punts de prova per facilitar el muntatge i el manteniment.

 

 

 

 

Les barres de bus depenen molt de la topologia del sistema i de les restriccions mecàniques, el que resulta en un baix grau d'estandardització, i sovint es personalitzen principalment. Això requereix que els fabricants tinguin capacitats de verificació ràpida del disseny, experiència en la combinació de materials i capacitats completes de fabricació.

 

Malgrat això, progressivament s'han anat desenvolupant solucions en sèrie per a aplicacions específiques (com ara accionaments de motor i fonts d'alimentació de telecomunicacions), com la barra de bus laminat Motor Drive per a Power Electronics i la barra de bus laminat per a telecomunicacions, que permeten una producció modular i un lliurament ràpid dins d'un determinat rang.

 

 

Un sistema integral d'assegurament de la qualitat inclou inspecció de materials, proves de resistència/continuïtat, proves de resistència a la tensió, proves de cicle tèrmic i de xoc tèrmic, proves de vibració i impacte i proves de-vida a llarg termini. Per a la producció massiva de barres de coure laminat o barres de bus laminat, les proves de resistència en línia i les inspeccions d'imatge tèrmica puntual poden detectar de manera efectiva els defectes primerencs.

 

 

Major integració i mida més petita:A mesura que la tensió i la densitat de potència continuen augmentant, s'imposen requisits més alts als components de distribució d'energia d'alta-densitat, com ara les barres de bus laminat.

 

Nous materials i tractament superficial:Desenvolupament de pel·lícules aïllants altament fiables i tecnologies de tractament de superfícies{0}}resistents a la corrosió per millorar la vida útil i la compatibilitat dels processos.

 

Automatització i fabricació intel·ligent:Millorar l'automatització del disseny (simulació elèctrica-tèrmica-mecànica-) i l'automatització de la producció per reduir els terminis i els costos de lliurament.

 

Estandardització i modularitat:Tot garantint el rendiment, promocionarem línies de productes modulars per a aplicacions típiques (com ara accionaments de motor, comunicacions i emmagatzematge d'energia), equilibrant la personalització i l'escalabilitat.

 

 

Com a component clau i "invisible" del sistema d'alta-tensió dels vehicles d'energia nova, les barres tenen un paper crucial en la transmissió d'energia, la dissipació de calor, la compatibilitat electromagnètica i l'eficiència del muntatge. Tecnologies com ara BusBars Laminats, diversesBusbars de coure laminat, i les barres de bus flexibles laminats proporcionen un camí viable per abordar tensions més altes, corrents més altes i restriccions d'espai més estrictes.

 

De cara al futur, combinant la simulació a nivell de sistema-, la innovació de materials i l'automatització de la fabricació, les barres continuaran desenvolupant-se cap a una major integració, modularització i alta fiabilitat, per tal d'atendre millor els subsistemes clau com ara bateries de potència, sistemes de control de motors i electrònica de potència.