Технология интегрированных сборных шин продолжает развиваться, а обновления продукции обусловлены расширением применения в новых источниках энергии и электрических системах высокого-напряжения.

С быстрым развитием таких секторов, как транспортные средства на новой энергии (NEV), системы хранения энергии и производство возобновляемой энергии, аккумуляторные блоки, системы электропривода и оборудование для преобразования энергии предъявляют все более жесткие требования к структурам электрических соединений. В то время как традиционные шины в основном предназначены для передачи больших-токов и электрического соединения, встроенные шины сочетают в себе функции-таких как проводящие шины, сбор сигналов, защиту изоляции и монтаж конструкции-в одном блоке. Это дает значительные преимущества с точки зрения экономии места, эффективности сборки и оптимизации внутреннего расположения аккумуляторных блоков.

 

Что касается структуры продукта, интегрированные шины обычно состоят из проводящих шин, компонентов сбора сигналов и изоляционных материалов, собранных в единый узел с помощью таких процессов, как горячее прессование, термоформование, термоформование, клепка или сварка. По мере того как аккумуляторные системы развиваются в сторону большей интеграции, облегчения конструкции и автоматизированной сборки, интегрированные шины превратились из простых токоведущих компонентов в многофункциональные сборки, которые одновременно обеспечивают электрическое соединение, сбор сигналов и структурную интеграцию.

 

 

 

В аккумуляторных системах NEV шины в первую очередь облегчают последовательное и параллельное соединение между аккумуляторными элементами, одновременно работая вместе со схемами сбора данных для сбора рабочих данных, таких как напряжение и температура элементов. Традиционные решения для жгутов проводов требуют наличия нескольких отдельных проводов для установления сигнальных соединений между ячейками; это не только занимает ценное внутреннее пространство внутри аккумуляторного блока, но и усложняет процесс сборки. По мере увеличения количества ячеек в аккумуляторной системе увеличивается количество жгутов и общая длина проводов, что создает дополнительные проблемы для автоматизированного производства и последующего обслуживания.

 

За счет интеграции проводящих шин со схемами сбора сигналов интегрированные конструкции шин сокращают потребление пространства, связанное с традиционными дискретными структурами подключения, и обеспечивают более организованную компоновку линий сбора данных. Для силовых батарей NEV такая конструкция улучшает использование внутреннего пространства и сокращает трудозатраты на ручную проводку и проверку соединений во время сборки.

 

По мере того как силовые аккумуляторные системы стремятся к более высоким напряжениям, большей емкости и большей интеграции, структурные размеры, -грузоподъемность по току и количество каналов сбора сигналов интегрированных шин также расширяются. В частности, на платформах высокого-напряжения увеличенное количество ячеек, соединенных последовательно, требует соответствующего расширения соединительных шин, линий сбора данных и изоляционных конструкций; следовательно, дизайн продукта перешел от простого сопоставления отдельных размеров к совместному проектированию общей структуры.

 

В системах электропривода шины в основном используются для соединения цепей высокого-напряжения внутри контроллера двигателя. Комбинируя несколько слоев проводящих и изолирующих материалов, можно сократить токовые петли и уменьшить паразитную индуктивность, тем самым отвечая эксплуатационным требованиям высокочастотных импульсных силовых устройств. Для мощных-систем управления инверторами и двигателями структурный проект должен не только соответствовать требованиям к номинальному току, но также всесторонне учитывать изоляционный зазор, рассеивание тепла, механическую прочность и электромагнитные характеристики.

 

 

Энергетические аккумуляторы и силовые батареи для транспортных средств на новых источниках энергии имеют общие технические характеристики в отношении соединения ячеек и сбора данных; оба требуют структур соединения для облегчения последовательного и параллельного расположения элементов, а также для контроля таких параметров, как напряжение и температура. По мере роста емкости систем хранения энергии-вместе с количеством ячеек, модулей и каналов сбора данных-традиционные решения для жгутов проводов сталкиваются со все более строгими требованиями в отношении места для прокладки проводов, эффективности сборки и согласованности.

 

Следовательно, интегрированные шины стали важнейшим техническим решением для систем соединения аккумуляторных батарей. При проектировании оборудования для хранения энергии необходимо одновременно учитывать электрические соединения, сбор сигналов, изоляционную защиту и пространство для установки, а также настраивать размеры и интерфейсы в соответствии с конкретным расположением аккумуляторных модулей.

 

В системах хранения энергии большой-мощности интегрированные шины требуют надежной структурной устойчивости. Увеличение количества ячеек приводит к изменению длины шин, числа каналов отбора проб и пролета установки; поэтому характеристики продукта,-такие как размеры проводников, схема схемы отбора проб и изоляционные материалы-должны быть адаптированы к конкретной архитектуре батареи, а не полагаться на стандартизированный,-один размер-подходящий-для всех конструкций.

 

Кроме того, системы хранения энергии требуют высокой надежности при длительной-работе. Шинопроводы должны выдерживать постоянный ток, повышение температуры и механические нагрузки, возникающие при работе оборудования; таким образом, выбор материала, процессы соединения и изоляционные конструкции должны быть проверены на соответствие реальным условиям эксплуатации.

 

 

 

Фотоэлектрические инверторы, преобразователи энергии ветра и другие электронные устройства большой-мощности также требуют высоконадежных структур электрического соединения. Такое оборудование обычно работает при высоких напряжениях и предполагает значительные колебания тока. Традиционные методы проводки могут сталкиваться с ограничениями, касающимися пространственного расположения, контроля индуктивности и рассеивания тепла, что приводит к все более широкому использованию композитных шин для соединений между силовыми модулями и главными цепями.

 

По сравнению со стандартными однослойными шинами-многослойные-структуры объединяют проводящие и изолирующие слои с разными потенциалами, что обеспечивает более компактный путь тока. Для высокочастотного коммутационного оборудования сокращение длины шлейфа, оптимизация расположения проводящих слоев и контроль паразитных параметров помогают улучшить электрические характеристики системы.

 

В оборудовании для преобразования большой-мощности конструкция шин также должна учитывать требования к монтажу таких силовых устройств, как IGBT. Например, ламинированные шины для трех-инверторов требуют целостного подхода, учитывающего изоляционные расстояния между слоями с разными потенциалами, точками соединения и путями тока, чтобы они соответствовали внутренним пространственным ограничениям и электрической топологии инвертора.

 

При работе со сложным внутренним пространством ламинированные шины часто требуют индивидуальной настройки в зависимости от места монтажа, ориентации клемм и структуры оборудования. Это гарантирует, что они смогут обеспечить многоточечное соединение-в ограниченном пространстве, сохраняя при этом соответствующие изоляционные зазоры и методы механического монтажа.

 

Технические подходы продолжают развиваться в отношении сбора сигналов, методов интеграции и процессов сварки.

 

Эволюция технологии интегрированных шин в первую очередь проявляется в трех областях: компоненты сбора сигналов, методы структурной интеграции и процессы соединения. Ранние системы аккумуляторных батарей полагались на жгуты проводов для сбора сигнала, а затем перешли на решения на печатных платах и ​​FPC; в настоящее время все большее внимание привлекают облегченные варианты, подходящие для непрерывного производства,-такие как FFC и FDC-.

 

Что касается структурной интеграции, традиционные брекеты,-отлитые под давлением, обеспечивают высокую механическую прочность, структурную стабильность и отработанные производственные процессы, хотя они, как правило, громоздки и требуют значительного количества материала и места. Конструкции,-спрессованные путем ламинирования изоляционных пленок, схем сбора данных и проводящих шин в единое целое, позволяют уменьшить толщину компонентов и подходят для более крупных структур подключения батарей.

 

Решения, изготовленные методом термоформования, защищают схемы сбора данных и проводящие стержни внутри формованного изолирующего носителя; этот подход отвечает основным структурным требованиям, одновременно предлагая потенциальное снижение производственных затрат. Каждое решение имеет различные характеристики в отношении механической прочности, стоимости материалов, эффективности производства и адаптируемости к размерам; поэтому выбор требует комплексной оценки, исходя из конкретной конструкции аккумуляторной батареи и условий производства.

 

В области силовой электроники частично ламинированные шины используют локализованное ламинирование в зависимости от уровней потенциала и зон монтажа, что снижает общий расход материала и сложность обработки, одновременно удовлетворяя потребности в изоляции и электрическом соединении в определенных областях. В системах, требующих объединения нескольких проводящих слоев, трех-ламинированные шины объединяют три слоя проводящих и изолирующих материалов для достижения компактных много-цепных соединений.

 

Процесс сварки является еще одним важным фактором, влияющим на надежность и стоимость производства интегрированных шин. В то время как традиционные методы могут использовать лазерную сварку для соединения соединительных выводов, сенсорных цепей и проводящих шин, новые подходы пытаются напрямую соединить сенсорные цепи с проводящими шинами с помощью ультразвуковой сварки. Хотя последний вариант исключает некоторые промежуточные соединители, он предъявляет более строгие требования к состоянию поверхности материала, сварочному давлению, амплитуде, потребляемой энергии и точности управления оборудованием.

 

 

 

Разработка платформ высокого-напряжения для транспортных средств на новых источниках энергии требует более высоких напряжений в системе, что достигается за счет последовательного подключения большего количества аккумуляторных элементов. По мере увеличения количества ячеек увеличивается и количество проводящих шин, сенсорных цепей и соединительных структур внутри интегрированной сборной шины, что приводит к увеличению размеров изделия и увеличению сложности конструкции.

 

Быстрая зарядка при высоком-напряжении не только изменяет электрические параметры аккумуляторной системы, но и предъявляет более высокие требования к токопроводящей способности-конструкции, контролю над повышением температуры, изоляционным характеристикам и механической стабильности. Шины должны обеспечивать соединение нескольких-цепей в ограниченном пространстве, обеспечивая при этом достаточный электрический зазор и пути утечки между различными потенциалами напряжения.

 

Для силовых агрегатов транспортных средств на новой энергии ламинированные шины должны проектироваться с учетом конкретной архитектуры аккумуляторной батареи, контроллера двигателя и системы подключения высокого-напряжения. В оборудовании для преобразования постоянного тока большой-мощности при проектировании больше внимания уделяется путям с большим-током, низким паразитным параметрам и надежности изоляции.

 

По мере роста рабочего напряжения системы шинные изделия также должны иметь конструкции безопасности, позволяющие выдерживать ненормальные условия эксплуатации. Например, инверторы высокого-напряжения могут столкнуться с такими проблемами, как короткие замыкания, искрение, скачки температуры и повышение давления; следовательно, взрывозащищенные шины инвертора требуют тщательного проектирования проводящих конструкций, изоляционных материалов, механического монтажа и защиты от ненормальных условий.

 

 

Поскольку внутренние функциональные возможности нового энергетического оборудования расширяются, одно-плоские шины больше не могут отвечать всем сложным требованиям к соединениям. Много-слойные шины позволяют размещать проводящие слои с разными потенциалами в ограниченном пространстве, используя изоляционные слои для обеспечения электрической изоляции, что делает их идеальными для систем электрических соединений высокой-мощности и-плотности.

 

Проектирование многослойных композитных соединительных шин обычно требует определения количества проводящих слоев, толщины материала, изоляционного материала и конфигурации клемм на основе топологии схемы оборудования. Процесс проектирования требует не только учета номинального тока, но и комплексного анализа накопления тепла, паразитной индуктивности, изоляционного зазора и установочных напряжений.

 

Для оборудования высокой-мощности, такого как системы железнодорожного транспорта, ламинированные шины должны выдерживать высокие электрические нагрузки, механические вибрации и длительные-рабочие условия; следовательно, их материалы и промежуточные структуры требуют целенаправленной проверки надежности. Для силовых модулей, требующих пониженной паразитной индуктивности, ламинированные шины с низкой-индуктивностью ориентированы конкретно на расстояние между положительными и отрицательными цепями, расположение между слоями и конструкцию пути тока.

 

Силовые модули IGBT также предъявляют строгие требования к электрическим параметрам шин и монтажным конструкциям. Изготовленные по индивидуальному заказу ламинированные шины для IGBT обычно проектируются с учетом размеров и интерфейсов, основанных на расположении клемм модуля, номинальных токах и пространстве для установки, чтобы минимизировать дополнительные пути подключения и улучшить интеграцию системы. В ламинированных шинах IGBT используется ламинированная структура для обеспечения компактных-электрических соединений высокого напряжения между силовыми устройствами.

 

 

По мере увеличения размеров и структурной сложности продукции интегрированное производство шин вышло за рамки простых процессов штамповки или ламинирования; теперь он включает в себя несколько этапов, включая обработку проводников, формование изоляционного материала, обработку схемы сбора сигналов, сварку, клепку, горячее прессование и окончательную проверку.

 

Для продуктов большого-формата такие факторы, как размеры пресс-формы, диапазон обработки оборудования и возможности контроля давления, напрямую влияют на консистенцию продукта. Для продуктов горячего-прессования критическими контрольными точками являются температура, давление, продолжительность и расположение материала; для термоформованных изделий основными областями являются размеры формованных изделий, толщина материала и структурная стабильность; а для сварных изделий ключевыми критериями проверки являются прочность сварного соединения, электропроводность и долгосрочная-стабильность.

 

Одновременно с переходом производства на автоматизацию все большее значение приобретают-контроль размеров в процессе, электрические испытания и визуальный контроль. Внедрение технологического контроля размеров проводников, изоляционных конструкций, мест сварки и целостности соединений помогает свести к минимуму отклонения размеров и дефекты сборки при массовом производстве.

 

С точки зрения инженерных закупок, выборламинированная шина в преобразователе-мощноститребует большего, чем просто сравнение затрат на материалы или цен за единицу продукции; это требует всесторонней оценки общей конструкции конструкции и долгосрочной-надежности поставки с учетом тока, напряжения, количества слоев, размеров, требований к изоляции, технологий подключения и возможностей массового производства.