אלמנטים חיוניים לעיצוב פסים עבור מערכות אחסון סוללות חשמליות ואנרגיה: אפשרויות דרגת נחושת, ציפוי ובידוד

פסי אוטובוס הם החלק הפחות זוהר בחבילת סוללות EV, והמהנדסים בדרך כלל רוצים שחשבו עליו קודם לכן. הם נושאים את זרם החבילה, הם קובעים חלק מהתקציב התרמי, וכאשר נקודת חיבור נכשלת, הם מורידים איתם את כל החבילה. שלא כמו תאים ומודולים, שיש להם-נתיבי הסמכת ספקים מבוססים היטב, פסי אוטובוס בדרך כלל מתוכננים מאוחר, מצוטטים בצורה מעורפלת, ומצוינים מחדש- לאחר הפעלת האב-טיפוס הראשונה. מדריך זה עובר על ההחלטות החשובות, לפי הסדר שהן אמורות להיעשות, כדי שהקונה יוכל לציין בול אוטובוס בצורה נכונה בפעם הראשונה.

Shanyo מטביעה וציפוי פסי אוטובוס לצד ייצור כיפת המתכת והכיפה שלה במשך שנים, והמאמר הזה משקף את השאלות שחוזרות מלקוחות EV, אחסון אנרגיה ומאינוורטר לרוב. ההתמקדות היא על פסי נחושת חותמים, המכסים את רוב יישומי ערכת הסוללות וחלוקת הכוח, עם הערות על המקום שבו חלקים מחולצים ומעובדים הגיוניים במקום.

מדוע עיצוב ברים חשוב בחבילת סוללות EV

ערכת סוללות מעבירה זרם גבוה דרך עשרות חיבורים סדרתיים ומקבילים. כל מפרק בין פס אוטובוס למסוף תא או מחבר מודול הוא נקודת התנגדות, והתנגדות ממירה זרם לחום. לכן שתי מטרות התכנון הן תמיד זהות: לשמור על ההתנגדות נמוכה מספיק כדי שעליית הטמפרטורה תישאר בתוך תקציב המתחם, ולשמור על החיבור המכני יציב לאורך חיי הרכב, כולל רטט, רכיבה תרמית ועומסי ריסוק.

בר האוטובוס נושא גם תפקידי מבנה והרכבה. בחבילת תאים פריזמטית טיפוסית, פסי האוטובוס יוצרים את עמוד השדרה החשמלי, והגיאומטריה שלהם קובעת כיצד ניתן לטפל בתאים, כיצד המארז מוציא חום וכמה עבודה לוקחת מכלול המודול. פס אוטובוס מעוצב היטב- מפחית את זמן ההרכבה, ופס מעוצב בצורה גרועה מופיע בשדה חוזר עם מסופים שרופים או מפרקים סדוקים.

מבחר דרגות נחושת: C1100, C1020 ו-C194

שלוש דרגות נחושת מכסות כמעט כל יישום של פסי אוטובוס, והבחירה היא עלות-לעומת-ביצוע סחר שצריך להיעשות מפרופיל העומס והטמפרטורה הנוכחיים, לא מתוך הרגל.

• C1100 (נחושת ETP):ברירת המחדל עבור רוב היישומים. נחושת אלקטרוליטית קשיחה מציעה מוליכות טובה (כ-101% IACS), קלה להחתמה ולצליחה, והיא דרגת העלות הנמוכה ביותר-. זוהי הבחירה הנכונה עבור ארונות אינוורטר, מתלים לאחסון אנרגיה וחלוקת חשמל לצרכן, שבהם טמפרטורות ההפעלה נשארות מתונות.
• C1020 (נחושת OFHC):נחושת-נטולת חמצן עם מוליכות גבוהה-. היעדר חמצן הופך אותו לסטנדרט עבור יישומים עם ציפיות אמינות גבוהות ודרישות טוהר מחמירות יותר, כולל ערכות סוללות לרכב שבהם ישנה חשיבות להתנהגות קורוזיה לטווח ארוך. מוליכות דומה ל-C1100; ההבדל הוא העלות והמטלורגיה הנקייה יותר.
• C194 (סגסוגת ברזל-נחושת):סגסוגת נחושת בעלת חוזק- גבוה עם מוליכות נמוכה יותר (כ-60-70% IACS) אך תכונות קפיציות טובות יותר ועמידות בפני ריכוך. הוא משמש כאשר פס האוטובוס חייב להחזיק צורה תחת עומס-לדוגמה, זרוע מגע או פס אוטובוס המשמש כאלמנט קפיצי - במחיר של התנגדות גבוהה יותר ויותר חום לכל אמפר.

כלל מעשי: אם חישוב עליית הטמפרטורה משאיר שוליים, C1100 חוסך כסף. אם החבילה מתקדמת, או שהתוכנית היא רכב עם ציפיות לעמידות של עשר- שנים, C1020 הוא המפרט הבטוח יותר. C194 היא בחירה מיוחדת, לא ברירת מחדל.

מסלולי ייצור: הטבעה מול שחול מול עיבוד שבבי

שלושת מסלולי הייצור נבדלים בעלות, בחופש הגיאומטריה ובזמן ההובלה, והנכון תלוי במורכבות הצורה ובנפח.

הַטבָּעָההוא המסלול הדומיננטי עבור פסי אוטובוס שטוחים, חלקים בצורת -L וחלקים מרובי- חורים בנפח גבוה. תבנית פרוגרסיבית חותמת את הפרופיל, מחוררת את חורי ההרכבה וחותכת את הקצוות בפעולת לחיצה אחת, מה ששומר על עלות יחידה נמוכה ועקביות מימדית הדוקה. פסי אוטובוס מוטבעים מתאימים למחברי תאים של ערכת סוללות, קישורי מודול-ל-מודול ופסי הפצה של עד כ-3 מ"מ בעובי ברוב המקרים, עם חלקים עבים יותר אפשריים בהתאם לדפוס החורים ולדרישות הכיפוף.

שִׁחוּלמשמש כאשר החתך-צריך להשתנות לאורכו-לדוגמה, סרגל שצריך קטע מרכזי עבה יותר וקצוות חיבור דקים יותר, או קטע חלול. לשחול יש עלות כלים גבוהה יותר וזמן אספקה ​​ארוך יותר, וזה הגיוני רק בנפח משמעותי או כאשר הפרופיל נדרש באמת.

עיבוד שבבי(כרסום או חריטה ב-CNC) הוא אב הטיפוס ומסלול-בנפח נמוך. הוא מטפל בצורות תלת מימד מורכבות, סובלנות תכונות הדוקות ושינויים מהירים, בעלויות יחידה שהופכות אותו ללא אטרקטיבי מעל כמה אלפי חלקים. תוכניות רבות של פסי אוטובוס מוטבעות מתחילות בדוגמאות מעובדות לצורך אימות, ואז עוברות להטבעה לייצור.

לקונים המשוויםיצרני פסי נחושת, שאלת התהליך חשובה לא פחות מהמחיר: ספק שחותם-בבית שולט בכלים, זמן אספקה ​​ואיכות מימדים באופן שונה מזה שמבצע עיבוד שבבי בקבלן משנה.

אפשרויות ציפוי: ניקל, פח, כסף וזהב

לציפוי על פס אוטובוס יש שלוש תפקידים: להגן על הנחושת מפני קורוזיה, לשמור על משטח המגע מוליך, ולפעמים לקבוע התנהגות חיכוך או מומנט מוגדרים במפרקים מוברגים. ארבעת הגימורים הנפוצים כל אחד מתאימים לתנאים שונים.

• נִיקֵל:סוס העבודה. ציפוי ניקל מגן היטב על הנחושת, עמיד בפני הכתמה ותואם לרוב החומרים הסופיים. התנגדות למגע גבוהה יותר מכסף או זהב, מה שחשוב בצפיפות זרם גבוהה, אך עבור יישומי הפצה רבים יש מקום לתקציב ההתנגדות. ניקל הוא גם הזול מבין הארבעה והקל ביותר לשליטה בקווי ציפוי-בנפח גבוה.
• פַּח:פח רך וידידותי-משמש במקום שבו המולחם יולחם או היכן שיש צורך בחיבור מומנט מבוקר למסופי אלומיניום. לפח יש עמידות טובה בפני קורוזיה אבל גבול טמפרטורת עבודה נמוכה יותר-מעל כ-100 מעלות רציף, הפח מתחיל להתרכך ולהזדחל בלחץ, מה שמשנה את התנגדות המפרק לאורך זמן.
• כֶּסֶף:הגימור המעשי-הגבוה ביותר, בשימוש על פסי זרם- גבוהים שבהם כל מיליאוהם נחשב. כסף מתחמצן באיטיות באוויר ומוכתם בסביבות גופרית, לכן מוטות מצופים כסף- נושאים בדרך כלל מעכב הכתמה או מוגדרים למכלולים אטומים. עבור יישומי אחסון מהפך וזרם גבוה-, כסף הוא הבחירה הנפוצה.
• זָהָב:שמור עבור -אותות זרם נמוכים ופסי בקרה, או שבהם החיבור חייב להישאר ללא קורוזיה- בסביבות אגרסיביות. זהב הוא יקר, כך שציפוי זהב באורך מלא-על פס כוח מוצדק לעתים רחוקות; ציפוי סלקטיבי על רפידות המגע הוא הגישה הרגילה.

עובי הציפוי חשוב לא פחות למתכת. שכבת ניקל של 3-5 מיקרומטר מכסה דרישות קורוזיה אופייניות; מתחת לזה, הנקבוביות מאפשרת לחמצן להגיע לנחושת וההגנה יורדת בחדות. כסף ב-2-4 מיקרומטר נפוץ עבור מוטות כוח. מפרט הציפוי צריך לציין עובי מינימלי על פני השטח, והספק צריך למדוד אותו לכל מגרש, לא רק לפי הזמנה.

אפשרויות בידוד וציפוי

רוב פסי האוטובוס זקוקים לבידוד על פני חלק או כל אורכם, והבחירה פועלת באינטראקציה עם פריסת המארז, המתח והסביבה התרמית.

צינור לכווץ-חוםהוא הפתרון הנפוץ ביותר למקטעים ישרים וצורות פשוטות. הוא זול, קל ליישום בייצור וזמין במגוון צבעים לקידוד קוטביות. המגבלה היא גיאומטריה: על פסים בצורת L- או מורכבים, קמטים מתכווצים בחום בפינות, והחלק המבודד יכול לנדוד תחת רטט.

ציפוי אבקה (אפוקסי)נותן שכבה אחידה וחופשית-על פני צורות מורכבות, עם חוזק דיאלקטרי טוב ועמידות בפני שחיקה. זהו התקן עבור מוטות סוללות כאשר הבידוד הוא חלק מתכנון הבטיחות. עובי הציפוי הוא בדרך כלל 100-300 מיקרומטר, והתהליך מוסיף שלב אפייה שחייב להיות תואם לציפוי שמתחתיו.

עטיפת סרט נומקס או פוליאסטרמשמש כאשר יש צורך בבידוד דק,-בטמפרטורה גבוהה וצורת המוט שטוחה. זה מתאים לסורגים ברמת מודול- שבהם שטח המעטפה צר.

יציקת יתר מפוליפרופילןהיא אפשרות הפרימיום עבור סורגים מורכבים: הבידוד מעוצב סביב המוט בשלב תהליך שני, נותן כיסוי מדויק, תכונות הרכבה והורדת מתחים בחלק אחד. עלות כלי העבודה גבוהה יותר, ולכן יציקת יתר מוצדקת בנפח או כאשר הבידוד צריך לשאת פונקציות מכניות.

לא משנה מה מסלול הבידוד, המפרט צריך לציין את מתח הבדיקה הדיאלקטרי (בדרך כלל 1.5-3kV עבור מוטות אריזה לרכב, תלוי במתח החבילה), את שיטת הבדיקה ואת מרחק הזחילה המינימלי אם המוט מגשר על קטעי מתח גבוה.

אמפאטיות וגודל חתך-

חתך פסי אוטובוס- מונע על ידי עליית טמפרטורה מותרת והסביבה הנוכחית. להערכה ראשונה, פס נחושת יכול לשאת כ-1.5-2.5 A/mm² של חתך רוחב בעליית טמפרטורה של 60-70 מעלות באוויר חופשי, והנתון יורד בחבילות סגורות שבהן לחום אין לאן ללכת. החישוב צריך לכלול את נקודות החיבור, מכיוון שמפרק או ריתוך מוברגים מוסיפים התנגדות שיכולה לשלוט בהתנגדות של המוט עצמו.

עבור ערכת סוללות, יש צורך בשיא זרם והזרם הרציף. מוט בגודל לזרם מתמשך עדיין יכול להתחמם יתר על המידה במהלך אירוע שיא אם המסה התרמית קטנה, ומוט בגודל של זרם שיא נושא עלות ומשקל נחושת מיותרים. יעד התכנון הוא בדרך כלל טמפרטורת-מצב קבוע מתחת לגבול הציפוי (פח: 100 מעלות; ניקל וכסף: 150 מעלות) כאשר שיא החולפים נשמר בתוך דירוג הבידוד.

גם האורך משנה, פחות להתנגדות מאשר לירידת מתח. בזרמים ברמת-חבילה, סרגל ארוך יכול להוריד מספיק וולט כדי להשפיע על קריאות איזון התא, כך שהפריסה צריכה לשמור על נתיבי תחושה וכוח קצרים, או לציין כסף עבור רגלי הזרם הגבוהות ביותר-.

שיטות חיבור: מוברג, אולטרסאונד וריתוך בלייזר

המפרק הוא המקום שבו עיצובים של פסי אוטובוס נכשלים, ושיטת החיבור קובעת את אילוצי התכנון.

מפרקים מוברגיםלשלוט בחיבורים הניתנים לשירות: קישורי מודול-ל-מודול, ארוז-חיבורי-מהפך ויחידות ניתוק סוללה. משתני העיצוב הם גודל בורג ומומנט, סוג מכונת כביסה וטיפול פני השטח כדי לשלוט בהתנגדות למגע. מכונות כביסה או מנקי קפיצים מקובלים לציין כי רטט ורכיבה על אופניים תרמית מרגיעים מכונות כביסה רגילות לאורך זמן. בחירת הציפוי משפיעה על המומנט: ללוחות פח וכסף יש מקדמי חיכוך שונים, ויש להתאים את מפרט המומנט לגימור.

ריתוך אולטרסאונדהוא הסטנדרט לחיבורי תא-ל-אוטובוס-בחבילות פריזמטיות ופאוץ'. הוא מייצר מפרק- במצב מוצק מבלי להמיס את הנחושת, מה שמונע את הבעיות הבין-מתכתיות השבירות של נתיבי הלחמה מסוימים. אילוצי העיצוב הם גישה לקרן הריתוך וחפיפה מספקת של הלשונית לאזור הריתוך.

ריתוך בלייזרמשמש כאשר גישה קולית אינה מעשית או כאשר ספירת המפרקים נמוכה מספיק כדי שזמן התקנת הלייזר ישתלם. ריתוך לייזר על נחושת זקוק להכנה מספקת של מפרקים כדי למנוע נקבוביות; לוח הזמנים של הריתוך מאומת בדרך כלל בקופונים לפני הייצור.

כל סוג חיבור משנה את הגיאומטריה של פס האוטובוס-דפוסי החורים וגישה למומנט עבור ברגים, גיאומטריית הכרטיסיות לריתוך-לכן ההחלטה על החיבור צריכה לבוא לפני שגיאומטריית המוט תושלם, לא לאחר מכן.

סובלנות מידות וכיפוף

פסי אוטובוס מוטבעים מחזיקים בסובלנות הדוקה יותר מאשר חלקים שחולצו או מעובדים בעלות נמוכה יותר, אך עדיין יש לציין את הסיבולות בצורה מציאותית. ניתן להשיג מיקום חור בתוך ±0.1 מ"מ בהטבעה; אורך כללי וזוויות כיפוף תלויים בעיצוב התבנית ובמספר שלבי היצירה. רדיוס כיפוף צריך לעקוב אחר עובי החומר: רדיוס כיפוף הדוק ב-C1100 עבה עלול להיסדק בעיקול, והכלל המקובל הוא רדיוס כיפוף של עובי חומר אחד לפחות עבור רוב דרגות הנחושת.

שטוחות היא דרישה נסתרת בסרגלי סוללות. מוט שאינו שטוח מספיק יכול להלחיץ ​​את מסופי התא שאליהם הוא מתחבר, מה שמופיע מאוחר יותר כריתוך סדוק או כחיבור רופף. יש לציין את מפרט השטיחות (לדוגמה, 0.3 מ"מ מעל 100 מ"מ) בשרטוט, ועל הספק לאמת זאת לאחר הציפוי, מכיוון שתהליכי ציפוי וציפוי עלולים להכניס עיוותים.

בקרת איכות: התנגדות, היי-ספריי סיר ומלח

תוכנית האיכות של תוכנית פס צריך לכסות את מצבי הכשל, לא רק את הממדים. שלושה מבחנים חשובים ביותר.

מדידת התנגדות למגעבמשטחים ובחיבורים המצופים, באמצעות מד מיליאוהם של ארבעה-חוטים עם זרם בדיקה מוגדר. ערך הקבלה נקבע מהיישום: מפרק מוט חלוקה צריך בדרך כלל למדוד בעשרות מיקרו-אוהם, והבדיקה תופסת בעיות בציפוי, הנחתה רופפת וזיהום.

הי-בדיקת סיר (דיאלקטרי).על סורגים מבודדים, במתח הבדיקה שצוין, מאשר שהבידוד רציף וללא חריר-. זוהי מבחן בטיחות, לא מבחן ביצועים, ויש להפעיל אותו בכל מגרש ייצור.

ריסוס מלח ובדיקת לחותלאמת את שילוב הציפוי והבידוד מול סביבת השירות. עבור ברים לרכב, 96-500 שעות של תרסיס מלח, בהתאם למפרט הלקוח, נפוץ; יישומי אחסון ימיים וחיצוניים דוחפים גבוה יותר. קריטריון הקבלה הוא ללא קורוזיה על פני השטח המצופה מעבר לגבולות מוגדרים וללא התמוטטות בידוד.

קו סרגל האוטובוס של Shanyo מפעיל את הבדיקות האלה-בבית ומתעד את התוצאות מול קוד המעקב של המגרש, כך שביקורת לקוח יכולה למשוך את קריאות עובי הציפוי, מדידות ההתנגדות ותוצאות ה-hier עבור כל מגרש שנשלח.

רשימת רשימת עיצוב וטעויות נפוצות

הטעויות שחוזרות מהשטח עקביות מספיק כדי ליצור רשימת בדיקה:

• גודל הסרגל לזרם מתמשך והתעלמות משיא החולף, המחמם יתר על המידה את המפרק בתנאי תקלה.
• ציון ציפוי ללא עובי מינימלי, המאפשר לנקבוביות לחתוך את ההגנה מפני קורוזיה.
• שימוש במומנט או מכונת כביסה שגויים עבור גימור הציפוי, המאפשר למפרק מוברג להתרופף תחת רכיבה תרמית.
• שוכחים את כלל רדיוס העיקול על נחושת עבה, אשר סורקת סורגים ברדיוס התבנית במהלך הטבעה או בשירות.
• התייחסות לשטיחות כממד קוסמטי, המלחיץ את מסופי התאים בחבילות הסוללות.
• השארת מפרט הבידוד עד הסוף, מה שמאלץ שינוי גיאומטריה מאוחר בתוכנית.
• הזמנת דגימות מעובדות מבלי לאשר את מסלול הייצור, מה שדוחה את התוכנית כאשר מתברר שהצורה אינה ידידותית.

הפעלת העיצוב מול רשימה זו לפני הציטוט חוסכת מחזור אב טיפוס ורוב השינויים-השלבים המאוחרים. אותה רשימת בדיקה חלה בין אם הבר הוא קישור מודול פשוט או מכלול מורכב.

כיצד Shanyo תומך בתוכניות Bus Bar

מתקן צ'ינגדאו של Shanyo חותמת, לוחיות ומסגרות פסי אוטובוס ב-בית, עם אותה בקרות תשתית איכותיות-IATF 16949, עקיבות מגרש ו-בדיקות ביתיות-בשימוש על פני כיפת המתכת, מערך היריעות של הכיפה וקווי ה-FPC. תוכניות מתחילות בדרך כלל בדוגמאות מעובדות או מוטבעות לצורך אימות, ואז עוברות לייצור-מתקדם עם אפשרויות הציפוי והבידוד שנדונו לעיל. צוות מהנדסי המכירות יבדוק שרטוט ויחזיר בדיקת כדאיות-להחתמת, המלצת חומר וציפוי, וזמן אספקה ​​לדוגמה, בדרך כלל תוך שני ימי עבודה.

עבור לקוחות שבונים את תוכנית פס האוטובוס הראשונה שלהם, שליחת דרישת נשיאה-נוכחית ושרטוט מארז ולא רק ה-CAD הסופי מניבה לעתים קרובות תוצאה טובה יותר, מכיוון ששיחה בתכנון מתרחשת לפני שהגיאומטריה ננעלת. עבור תוכניות בייצור, מעקב המגרש ורישומי הבדיקה שומרים את התיעוד מוכן לביקורות.

Shanyo היא יצרנית רכיבי דיוק המבוססת על צ'ינגדאו-פסי אוטובוס נחושת, כיפות מתכת, מערכי גיליונות כיפה, לוחות מקשים סיליקון, מתגי ממברנה ומכלולי FPC ללקוחות EV, אחסון אנרגיה, תעשייתי, רפואי ואלקטרוניקה צרכנית ברחבי העולם. לסקירת עיצוב פס אוטובוס או הצעת מחיר, צור קשר עם צוות ההנדסה של Shanyo עם דרישות הנוכחיות, הטמפרטורה והאריזה שלך.