سلسلة عمليات التصنيع PACK: الأداء الكهربائي، وطرق التوصيل، واعتبارات التخطيط لقضبان التوصيل النحاسية/الألومنيوم ذات الجهد العالي- في حزم البطاريات

في أنظمة حزم بطاريات مركبات الطاقة الجديدة، يلعب شريط التوصيل عالي الجهد-، باعتباره مكونًا موصلاً أساسيًا، دورًا حاسمًا في نقل الطاقة بكفاءة بين خلايا البطارية. ومع الانتشار التدريجي لمنصات الجهد العالي-بجهد 800 فولت، لا يؤثر تصميم قضيب التوصيل على نطاق السيارة وأداء الشحن السريع-فقط، بل يؤثر أيضًا بشكل مباشر على سلامة النظام والموثوقية-على المدى الطويل. في التطبيقات الهندسية العملية، أصبح أداء قضبان التوصيل EV والسيارات الكهربائية أحد المؤشرات المهمة لتقييم مستوى تصميم أنظمة البطاريات.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

من منظور الأداء الكهربائي، يعد قضيب التوصيل عالي الجهد- في الأساس ناقلًا موصلًا عالي الكفاءة، كما أن اختيار المواد الخاصة به يحدد بشكل مباشر توصيلية النظام وأداء الإدارة الحرارية. يمتلك النحاس (مثل النحاس T2) موصلية ممتازة، مع موصلية تبلغ حوالي 58.5 × 10⁶ S/m، أعلى بكثير من الألومنيوم، وبالتالي يقدم مزايا في سيناريوهات الحمل-التيار- العالية.

 

وفي الوقت نفسه، فإن الألومنيوم، بسبب كثافته المنخفضة، له قيمة لا يمكن تعويضها في التصميم خفيف الوزن. في تطبيقات قضبان التوصيل لبطاريات السيارات، تُستخدم قضبان التوصيل النحاسية عادةً في الدوائر الرئيسية ذات التيار العالي-، بينما تستخدم قضبان التوصيل المصنوعة من الألومنيوم في أغلب الأحيان في الدوائر المساعدة الحساسة للوزن- والتكلفة-.

 

في البيئات ذات الجهد العالي-، تعد الخلوصات الكهربائية ومسافات الزحف من معلمات التصميم الأساسية لضمان سلامة النظام. تشير الخلوص إلى أقصر مسافة هوائية بين موصلين، في حين أن مسافة الزحف هي أقصر مسار على طول السطح العازل. يرتبط هذان المؤشران بشكل مباشر بفشل العزل ومخاطر الانحناء. في تصميم قضبان توصيل السيارات، يجب ضبط هذه المعلمات بشكل صارم وفقًا لمستويات الجهد والظروف البيئية. في الوقت نفسه، تتطلب قضبان التوصيل ذات الجهد العالي- معالجة عزل فعالة، مثل استخدام أنابيب الانكماش الحراري- أو طبقة PI عالية الأداء- للتغطية، لتلبية متطلبات العزل الصارمة التي تتحمل الجهد الكهربي. تتضمن معايير الاختبار النموذجية اختبار تحمل الجهد الكهربي AC 3000V واختبار مقاومة العزل DC 1000V لضمان التشغيل المستقر في ظل الظروف المعقدة.

 

تعد القدرة الاستيعابية الحالية والتحكم في ارتفاع درجة الحرارة من المؤشرات الأساسية لتقييم أداء بسبار السيارات. ترتبط القدرة الاستيعابية الحالية لقضيب التوصيل بشكل إيجابي بمساحة مقطعه العرضي-؛ ومع ذلك، في التطبيقات العملية، يجب أيضًا مراعاة عوامل مثل درجة الحرارة المحيطة وظروف تبديد الحرارة والتخطيط. ومن الجدير بالذكر أنه في بيئة حزمة البطارية المغلقة، يصبح تبديد الحرارة الطبيعي هو الأسلوب الأساسي لتبديد الحرارة؛ ولذلك، يعتبر تصميم منطقة المقطع العرضي-وتحسين التوزيع الحراري أمرًا بالغ الأهمية بشكل خاص. في تطبيقات بسبار بطارية السيارة الكهربائية، لا يؤثر الارتفاع المفرط في درجة الحرارة المحلية على التوصيلية فحسب، بل قد يؤدي أيضًا إلى تسريع شيخوخة المواد العازلة وتقليل عمر النظام.

 

تعد مقاومة التلامس عاملاً رئيسيًا يؤثر على استقرار أنظمة قضبان التوصيل، ويعتمد ذلك بشكل أساسي على ضغط التلامس في واجهة الاتصال ومعالجة السطح وخصائص المواد. في تصميم اتصال Auto Bus Bar، غالبًا ما يتم استخدام طلاء القصدير أو طلاء النيكل لتقليل مقاومة الواجهة وتحسين مقاومة الأكسدة. خاصة في تطبيقات قضبان التوصيل النحاسية المطلية بالقصدير- للمركبات الكهربائية، لا تعمل طبقة الطلاء بالقصدير على تحسين استقرار التوصيل فحسب، بل تعمل أيضًا على تحسين أداء اللحام والاتصال بشكل كبير. يمكن للتحكم بشكل صحيح في التحميل المسبق للمسمار (عادةً 50%-70% من قوة إنتاج المادة) أن يقلل بشكل فعال من مقاومة التلامس ويمنع تدهور الأداء الناتج عن التسخين الموضعي.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فيما يتعلق بطرق الاتصال، تستخدم قضبان التوصيل ذات الجهد العالي- بشكل أساسي اللحام بالليزر ووصلات الترباس. يتم استخدام اللحام بالليزر، نظرًا لمقاومته المنخفضة للغاية للتلامس، وقوة الاتصال العالية، وأداء الختم الممتاز، على نطاق واسع في الهياكل المتوازية المتسلسلة - بين خلايا البطارية، وهو عملية أساسية لتحقيق موثوقية عالية. في سيناريوهات الاتصال عالية الدقة-مثل قضبان توصيل مكثفات أفلام الطاقة الجديدة، يضمن اللحام بالليزر بشكل فعال استمرارية التوصيل والاستقرار الهيكلي. ومع ذلك، تتطلب هذه العملية استثمارًا كبيرًا في المعدات والتحكم في العملية، خاصة في لحام الألومنيوم، حيث تكون حماية الغاز الخامل ضرورية لمنع الأكسدة.

 

وفي المقابل، توفر الوصلات المثبتة بمسامير مرونة أكبر في التجميع وتستخدم عادة للاتصالات بين الوحدات أو مع مكونات الواجهة ذات الجهد العالي-. في أنظمة موصلات طاقة السيارات، تتطلب التوصيلات المثبتة بمسامير استراتيجية تشديد صارمة على مراحل لضمان اتصال مستقر في واجهة الاتصال. على الرغم من أن هذه الطريقة تدعم العديد من عمليات التفكيك وإعادة التجميع، إلا أن التحكم غير المناسب في التحميل المسبق في ظل الاهتزاز طويل الأمد-يمكن أن يؤدي إلى زيادة مقاومة التلامس، مما يؤثر على موثوقية النظام. لذلك، في تطبيقات Tin{5}}plate Busbar Automotive، غالبًا ما يتم دمج الهياكل المضادة للارتخاء أو تقنيات الطلاء لتحسين استقرار الاتصال.

 

على مستوى التصميم التخطيطي،-يجب أن توازن قضبان التوصيل ذات الجهد العالي بين الأداء الكهربائي والسلامة الميكانيكية. أولاً، يجب تجنب قضبان التوصيل في مناطق الاصطدام المحتملة، وإبعادها عن الحواف المعدنية الحادة والمثبتات، ويجب أن تتوافق تصاريح السلامة مع مواصفات التصميم. ثانيًا، يجب تقليل المسارات الحالية لتقليل فقدان المقاومة وتحسين كفاءة النظام. في أنظمة BusBar Car، يجب وضع خطوط الجهد العالي- بشكل منفصل عن أحزمة إشارة الجهد المنخفض- لتقليل تأثير التداخل الكهرومغناطيسي على نظام التحكم.

 

عندما يتم ترتيب قضبان التوصيل المتعددة بالتوازي، يجب الحفاظ على مسافات كافية لتجنب تراكم الحرارة ومنع ارتفاع درجة الحرارة الموضعية. علاوة على ذلك، عند تصميم قضبان الحافلات الأرضية للسيارات، يجب إيلاء اهتمام خاص لاستمرارية وموثوقية مسار التأريض لضمان التشغيل الآمن للنظام الكهربائي للمركبة. بالنسبة لقضبان التوصيل المرنة، عادةً ما تكون الدعامات أو الهياكل الثابتة مطلوبة من أجل القيد لتقليل مخاطر التعب الناجم عن الاهتزاز، في حين أن مواد التوسيد يمكن أن تعزز مقاومة الصدمات.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فيما يتعلق بالتفاصيل الهيكلية، يجب أن تكون حواف قضبان التوصيل مشطوفة لتقليل تركيز المجال الكهربائي وتجنب خطر تفريغ الطرف. وفي الوقت نفسه، يتم استخدام مواد عازلة عالية الأداء-مثلالسيارات بسبار PET العزليمكن أن يزيد من تحسين موثوقية عزل النظام والقدرة على التكيف البيئي. بشكل عام، يعد تصميم قضبان التوصيل ذات الجهد العالي-مشروعًا هندسيًا تعاونيًا متعدد الأبعاد-يشتمل على مواد وأنظمة كهربائية وهياكل وعمليات؛ يعد تحسين أدائه أمرًا بالغ الأهمية للتشغيل الآمن والفعال لأنظمة بطاريات مركبات الطاقة الجديدة.