Disseny personalitzat de barres col·lectores per a bateries de vehicles elèctrics (EV) i selecció de revestiment per a paquets de liti

Les bateries de vehicles elèctrics (EV) presenten reptes únics en la distribució d’energia. Dins d’un mòdul de bateria d’ions de liti, les barres col·lectoras han de transportar corrents elevats en espais molt reduïts i sobre distàncies curtes. Han de resistir les vibracions i les temperatures extremes, a la vegada que proporcionen connexions fiables durant un cicle de vida del producte de 10 a 15 anys. A Kinto, nosaltres tenir hem ajudat els enginyers de bateries de vehicles elèctrics (EV) a desenvolupar solucions personalitzades . O les nostres instal·lacions de fabricació produir barres col·lector de coure i alumini d'alta precisió amb un recobriment òptim per a l'entorn del mòdul de litis. Aquest document descriu quatre àrees clau de disseny per al vostre projecte de bateria de vehicle elèctric.

Disseny elèctric i mecànic per a disposicions de mòduls de litis

El punt de partida per a qualsevol disseny personalitzat de barres col·lector és la disposició del mòdul de bateries. Els mòduls de bateries de litis, independentment del seu format (cilíndric o prismàtic), normalment combinen connexions en sèrie i en paral·lel entre les cel·les i presenten una disposició fixa de terminals. Assolir una separació precisa entre les cel·les i els terminals de les barres col·lector—normalment en l’ordre de mil·límetres—és fonamental. Treballem a partir dels vostres fitxers CAD i podem fabricar barres col·lector de coure oR i alumini amb una tolerància de ±0,01 mm respecte a l’espai entre cel·les. Les tensions d’una bateria de vehicle elèctric oscil·len entre 400 V (o, de forma més habitual actualment, 800 V), mentre que les corrents solen variar entre 100 A i més de 500 A, segons la l’aplicació. Fem servir l’anàlisi per elements finits (FEA) per garantir que les barres col·lector s  havE tenguin una secció transversal suficient per a suportar el corrent de càrrega completa sense escalfar-se excessivament.

Perquè el mòdul de bateries s’expandeix i es contrau durant el cicle de càrrega/descàrrega s i està subjecte a moviment i vibracions induïdes per la carretera ,podem incorporar flexibilitat al disseny de la barra conductora .Això és especialment important per a les barres conductores aïllades ,que requereixen més espai i són més propenses a provocar tensions als terminals. Per exemple ,la nostra línia de barres conductores aïllades flexibles inclou una barra conductora de la sèrie 12 (12S) fabricada amb coure aïllat de filaments molt fi ,on l’espai i la conductivitat ho permeten, l’alumini ofereix estalvis significatius de pes, un compromís clau que la majoria de dissenyadors han de considerar.

Selecció del material entre coure i alumini

Hi ha diversos compromisos a tenir en compte quan es tria entre c coure i a alumini per als paquets de bateries. Conductivitat elèctrica: el coure ofereix la conductivitat elèctrica més elevada, pràcticament viable, entre els metalls comercials s . Per tant, una barra col·lectora de coure pot transportar més corrent que una barra col·lectora d’alumini de mida similar ; i les connexions de coure normalment funcionen a una temperatura més baixa sota càrrega. Per als paquets d’alt rendiment, assolir una reducció significativa de la mida és difícil sense fer servir coure, un material del qual estem totalment equipats per subministrar .Estalvi de pes: una barra col·lectora d’ alumini pesa aproximadament un terç del que pesa una barra col·lectora de coure de la mateixa mida, cosa que millora directament ing la densitat energètica del paquet, per tant , autonomia del vehicle! Cost: Les barres d’alumini solen costar menys que les seves homòlogues de coure, un factor clau quan es tracta de produir centenars o milers d’unitats. Un client típic de Kinto que dissenya un paquet de bateries per a vehicles elèctrics pot tenir dificultats per decidir-ne una. Afortunadament, hem ajudat milers de clients a prendre una decisió informada!

Selecció del revestiment per a la resistència a la corrosió i el rendiment del contacte

El revestiment és un aspecte important en el disseny de barres d’interconnexió per a bateries de vehicles elèctrics, ja que ajuda a mantenir connexions elèctriques estables durant tota la vida útil del paquet de bateries. A diferència d’aplicacions industrials generals, els sistemes de bateries per a vehicles elèctrics estan contínuament exposats a vibracions, cicles tèrmics, humitat i càrregues de corrent elevades, fet que converteix la fiabilitat a llarg termini del contacte en un requisit fonamental de disseny.

En lloc de seleccionar simplement l’opció més econòmica, el recobriment metallitzat s’ha d’escollir segons l’entorn d’operació, el mètode de connexió, la vida útil prevista i els requisits de rendiment. El recobriment d’estany és àmpliament utilitzat en aplicacions estàndard de bateries per la seva relació cost-rendiment i la seva bona resistència a la corrosió. El recobriment de níquel sol especificar-se per a entorns d’operació a temperatures més elevades o més agressius, on es requereix una millor resistència al desgast i una major durabilitat a llarg termini. El recobriment de plata sol reservar-se per a aplicacions de corrent elevat, on és fonamental minimitzar la resistència de contacte. Per a determinats dissenys de bateries per a vehicles elèctrics (EV), Kinto també ofereix un recobriment selectiu, aplicant metalls preciosos només a les zones de contacte i fent servir estany o níquel a les superfícies restants per assolir l’equilibri òptim entre rendiment i cost.

Per als barres conductores d’alumini, abans del recobriment final s’apliquen un tractament previ adequat de la superfície i capes intermèdies de revestiment per garantir una adhesió fiable i una durabilitat a llarg termini.

Com la selecció del revestiment està estretament relacionada amb el material del conductor, el disseny de la connexió i els processos de fabricació, el nostre equip d’enginyeria avalua aquests factors conjuntament durant el desenvolupament del producte per recomanar la solució més adequada per a cada aplicació.

Validació de la qualitat i proves d’integració d’embalatge

Qualsevol barra bus EV fabricada per Kinto ha de ser totalment validada abans de la seva posada en producció. Tots els nostres productes personalitzats es mesuren mitjançant una màquina de mesura per coordenades (CMM) per garantir-ne l’exactitud dimensional. La resistència continua de cada barra bus es mesura i s’enregistra a la nostra base de dades de qualitat per verificar que es troba dins de la tolerància especificada. Es fa passar un corrent elevat per la barra bus i es mesura la temperatura als punts de contacte per avaluar-ne el rendiment. Es realitzen proves de cicle tèrmic per a aplicacions subjectes a fluctuacions significatives de temperatura durant les operacions de càrrega/descàrrega. Les proves de vibració garanteixen la integritat de les connexions. Per a tots els productes revestits, oferim una prova de resistència a la corrosió; normalment, es fa servir una prova de bany salí o una prova de cicle de temperatura/humitat per indicar la vida útil. El producte personalitzat de barra bus no passarà a producció fins que hagi complert o superat tots aquests criteris de prova.

Conclusió

Dissenyar una barra conductora per transportar tota la corrent elèctrica necessària per a un mòdul de bateries de ions de liti modern per a vehicles elèctrics no és tan senzill com es podria pensar inicialment. Cal tenir en compte molts elements de l’arquitectura del mòdul, així com l’entorn en què opera la barra conductora. Amb gairebé dos dècades d’experiència donant servei a clients en aquest àmbit i amb capacitats internes extenses per produir i provar barres conductores d’alta qualitat, Kinto és la vostra botiga única per a les necessitats de barres conductores per a bateries de vehicles elèctrics . Poseu-vos en contacte amb nosaltres avui mateix i podrem ajudar-vos a dissenyar la solució ideal per al vostre proper projecte de bateria per a vehicles elèctrics.