Guia completa sobre els tipus i les aplicacions de barres col·lectoras per a vehicles elèctrics i emmagatzematge d’energia

Els vehicles elèctrics i l’emmagatzematge d’energia continuen jugant un paper fonamental en configurar el futur de l’energia. La seva acceptació i demanda creixents fan necessària la concepció de components eficients i fiables que gestionin la distribució d’energia amb facilitat. Entre aquests components hi ha un element molt senzill, però fonamental: la barra col·lectora, que actua com un pont per transportar el corrent elèctric entre diverses funcions d’una unitat de distribució d’energia, un inversor o un mòdul de bateries. Kinto ha dedicat gairebé dos decennis a perfeccionar les barres col·lectoras per a aquestes aplicacions exigents i concretes. Aquesta guia us explica els diferents tipus de barres col·lectoras i les seves aplicacions en vehicles elèctrics i sistemes d’emmagatzematge d’energia.

Barres col·lectoras rígides de coure i d’alumini per a circuits de corrent elevat

Aquests són habituals en bateries d’automòbils elèctrics (EV), sistemes de conversió d’energia i bastidors d’emmagatzematge d’energia a escala de xarxa, on actuen com a portadors principals de corrent. L’elevada conductivitat del coure el fa ideal per a dissenys compactes i ajuda a reduir la generació de calor. La lleugeresa de l’alumini i la seva eficiència econòmica el fan perfecte per a vehicles elèctrics, on el pes ha de ser considerablement inferior. Kinto fabrica barres col·lectoras de coure i d’alumini amb la planitud, el acabat de vores i les dimensions precises requerides. En l’emmagatzematge d’energia a escala de xarxa, aquestes barres col·lectoras actuen com a connexió principal amb les bateries quan es connecten en sèrie o en paral·lel, cosa que finalment condueix a l’esquema de tensió elevada del sistema d’emmagatzematge. La rigidesa mecànica d’aquestes barres col·lectoras les converteix en l’opció ideal quan s’espera una vibració relativament petita i quan l’expansió tèrmica és ben gestionada pel sistema.

Barres col·lectoras laminades flexibles per a entorns propensos a la vibració

Els vehicles elèctrics i les unitats mòbils d’emmagatzematge d’energia solen estar en estats constants de xoc, vibració i fluctuacions tèrmiques. Amb barres rígides, el xoc mecànic pot transmetre’s d’un punt de connexió a un altre, podent sotmetre a tensió tot el sistema elèctric. A causa de la vibració dels sistemes mòbils, aquest problema pot provocar danys i problemes de fiabilitat a llarg termini amb el pas del temps. Una barra flexible, formada per múltiples laminats prims de coure o alumini superposats, absorbeix el moviment mecànic, permetent que menys xoc i vibració es transmetin entre els punts de connexió. S’utilitzen àmpliament per connectar les cel·les de bateria amb diversos components de control, com contactors i fusibles, i en casos on el moviment és inevitable en els components que connecten. Les barres flexibles també redueixen la quantitat de cablejat pesat i voluminós habitual en molts dissenys, cosa que pot millorar la circulació d’aire per a la refrigeració i reduir el pes del sistema. Les nostres barres flexibles de Kinto estan dissenyades minuciosament per adaptar-se a les necessitats específiques d’espai dins del paquet de bateries del vehicle elèctric, mantenint alhora una alta eficiència en resistències elèctriques i propietats tèrmiques.

Barres d'alta tensió aïllades per a la seguretat i l'eficiència espacial

A mesura que augmentem les tensions de funcionament, trobar una separació suficient entre les barres col·lectoras perquè no es produeixi un arc elèctric i causi un curt circuit es converteix en un repte real pel que fa a l’embalatge i la seguretat. Aplicar capes aïllants a les barres col·lectoras o utilitzar barres col·lectoras aïllants és una solució excel·lent per a això. Aquestes cobreixen les superfícies dels conductors i permeten les distàncies mínimes pràctiques de recorregut superficial i d’espai lliure permeses per la tensió de disseny i les temperatures de funcionament, ja sigui que les capes aïllants s’apliquin mitjançant revestiments en pols d’epoxi, films com el PET o fundes termocontràctils. També són necessàries per evitar que matèries estranyes indesitjades, com el pols o la humitat, entrin en contacte amb materials conductors, o per prevenir el contacte accidental amb parts conductores durant les tasques de manteniment; per això, sovint es troben l’una al costat de l’altra, en un interruptor de desconexió de bateries de barres col·lectoras, en la distribució d’energia o en una caixa de connexions de distribució d’energia. A més, es fabriquen amb precisió per presentar únicament les connexions requerides, facilitant-ne el muntatge.

Barres d’alumini laminades per a la distribució de potència de baixa inductància

Aquest disseny avançat utilitza capes alternades de conductors separades per aïllants dielèctrics prims i laminats conjuntament en un muntatge compost sòlid. Ofereix una inductància paràsita molt baixa, cosa essencial quan s’utilitzen electrònics de potència de carburs de silici i nitrogenur de gal·li en invertidors i carregadors d’EV moderns a freqüències i potències més altes. Aquest disseny redueix les puntes de tensió durant la commutació, així com les pèrdues globals de commutació i les interferències electromagnètiques, millorant l’eficiència del sistema i permetent una distribució de potència més previsible. Les barres bus laminades ofereixen un sistema de distribució de potència extremadament compacte, substituint cables i connectors grans en un únic component pla que proporciona totes les connexions necessàries. Els casos d’ús habituals són l’enllaç principal de CC entre una bateria i un inversor, o la interconnexió d’estats d’electrònica de potència en un convertidor d’emmagatzematge d’energia d’alta potència. Els enginyers de Kinto han implementat amb èxit barres bus laminades personalitzades que assoliran objectius exactes de capacitància i impedància, millorant les característiques de distribució de potència de qualsevol sistema.

Trieu la barra col·lectora adequada requereix tenir en compte les restriccions elèctriques, mecàniques i tèrmiques de l’aplicació al vostre vehicle elèctric o sistema d’emmagatzematge d’energia. Les barres rígides ofereixen resistència, les barres flexibles resolen els moviments, les barres aïllades milloren la seguretat del sistema i redueixen l’espai necessari, i les barres laminades són excel·lents quan cal distribuir potència a altes freqüències. Totes les barres col·lectoras de Kinto compleixen les certificacions ISO 9001 i IATF 16949, de manera que cada producte compleix els criteris de qualitat i rendiment més exigents. Sigui que esteu desenvolupant un nou paquet de bateries, un nou inversor de tracció o simplement una estructura d’emmagatzematge estacionària, la tria de la barra col·lectora afectarà moltes propietats del vostre sistema, incloent-hi el cost, el muntatge i, finalment, el rendiment elèctric.