Náročný návrh sběrnic pro baterie elektrických vozidel a výběr povrchové úpravy pro lithiové akumulátorové balení

Baterie elektrických vozidel představují jedinečné výzvy pro distribuci energie. Uvnitř lithiového akumulátorového balíčku musí sběrné lišty přenášet velký proud ve velmi malém prostoru a na krátké vzdálenosti. Musí odolávat vibracím a extrémním teplotám a zároveň zajišťovat spojení pro trvání životnosti výrobku 10 až 15 let. Společnost Kinto mít pomohla inženýrům baterií EV vyvinout přizpůsobená řešení . O našich výrobních zařízení vyrobit vysokopřesné měděné a hliníkové sběrné lišty s optimálním povlakem pro prostředí lithiových baterií. Tento dokument popisuje čtyři klíčové oblasti návrhu pro váš projekt baterie elektrického vozidla.

Elektrický a mechanický návrh uspořádání lithiových baterií

Výchozím bodem pro jakýkoli individuální návrh sběrné lišty je uspořádání bateriového bloku. Lithiové bateriové bloky, bez ohledu na jejich tvar (válcový nebo hranolový), obvykle kombinují sériová a paralelní zapojení mezi články a mají pevné uspořádání svorek. Dosahování přesného rozestupu mezi článkem a svorkou sběrné lišty – obvykle v řádu milimetrů – je kritické. Pracujeme s vašimi CAD soubory a můžeme vyrobit měděné nebo a hliníkové sběrné lišty s tolerancí ±0,01 mm vzhledem k rozestupu článků. Napětí v baterii elektrického vozidla se pohybuje v rozmezí 400 V (nebo dnes častěji 800 V) a proudy se typicky pohybují v rozmezí 100 A až přes 500 A, v závislosti na the aplikaci. K zajištění dostatečného průřezu sběrné lišty používáme metodu konečných prvků (FEA). s  have dostatečný průřez po podporovat plný zatěžovací proud bez přehřátí.

Protože bateriový modul expanduje a kontrahuje během cyklu nabíjení/vybíjení s a je vystaven pohybu a vibracím vyvolaným jízdou po silnici ,můžeme do návrhu sběrnice začlenit pružnost .To je zvláště důležité u izolovaných sběrnic ,které vyžadují více prostoru a jsou více náchylné k namáhání svorek. Pro příklad ,naše řada pružných izolovaných sběrnic zahrnuje sběrnici řady 12 (12S) vyrobenou z jemně smotané ,izolované mědi. Tam, kde dovolují prostor a vodivost, nabízí hliník významné úspory hmotnosti – klíčový kompromis, který musí většina návrhářů zvážit.

Výběr materiálu mezi mědí a hliníkem

Při výběru mezi c mědí a a hliníkem pro bateriové balení je třeba zvážit několik kompromisů. Elektrická vodivost: Měď nabízí nejvyšší prakticky použitelnou elektrickou vodivost mezi komerčními kovy s . V důsledku toho může měděná sběrnice vést vyšší proud než hliníková sběrnice stejné velikosti a měděné připojení se za zatížení obvykle ohřívá méně. U vysokovýkonnostních balení je dosažení významného zmenšení rozměrů obtížné bez použití mědi – materiálu, který jsme plně schopni dodávat úspora hmotnosti: Hliníková sběrnice váží přibližně jednu třetinu měděné sběrnice stejné velikosti, což přímo zvyšuje .Energetickou hustotu balení, a tedy i v hliníková sběrnice váží přibližně jednu třetinu měděné sběrnice stejné velikosti, což přímo zvyšuje ující energetickou hustotu balení, a tedy i , dojezd vozidla! Náklady: Hliníkové sběrné lišty jsou obvykle levnější než jejich měděné protějšky, což je klíčový faktor při výrobě stovek či tisíců kusů. Typický zákazník společnosti Kinto, který navrhuje akumulátorovou baterii pro elektrické vozidlo, se často potýká s rozhodnutím, který materiál zvolit. Naštěstí jsme již tisícům zákazníků pomohli učinit informované rozhodnutí!

Výběr povlaku pro odolnost proti korozi a kontaktový výkon

Povlak je důležitým faktorem při návrhu sběrných lišt pro baterie elektrických vozidel, protože pomáhá udržet stabilní elektrické spojení po celou dobu životnosti bateriového balíčku. Na rozdíl od běžných průmyslových aplikací jsou systémy baterií pro elektrická vozidla neustále vystaveny vibracím, tepelným cyklům, vlhkosti a zatížení vysokým proudem, což činí dlouhodobou spolehlivost kontaktu klíčovým požadavkem na návrh.

Místo prostého výběru nejlevnější možnosti by mělo být povlakování vybráno na základě provozního prostředí, způsobu připojení, očekávané životnosti a požadavků na výkon. Cínové povlakování se široce používá pro standardní bateriové aplikace díky své cenové výhodnosti a dobré odolnosti proti korozi. Niklové povlakování se obvykle stanovuje pro provozní prostředí s vyšší teplotou nebo náročnějšími podmínkami, kde je vyžadována zlepšená odolnost proti opotřebení a dlouhodobá trvanlivost. Stříbrné povlakování se obvykle vyhraduje pro aplikace s vysokým proudem, kde je kritické minimalizovat přechodový odpor. Pro určité konstrukce baterií EV nabízí Kinto také selektivní povlakování, při kterém jsou drahé kovy aplikovány pouze na kontaktní plochy, zatímco zbývající povrchy jsou pokryty cínem nebo niklem, čímž se dosáhne optimálního poměru mezi výkonem a náklady.

U hliníkových sběrných lišt se před konečným povlakováním aplikují vhodné povrchové předúpravy a mezivrstvy, aby byla zajištěna spolehlivá adheze a dlouhodobá trvanlivost.

Protože výběr povlaku úzce souvisí s materiálem vodiče, konstrukcí spoje a výrobními procesy, náš technický tým tyto faktory vyhodnocuje komplexně během vývoje produktu, aby doporučil nejvhodnější řešení pro každou aplikaci.

Validace kvality a integrační testování balení

Jakýkoli sběrný vodič pro elektromobily (EV) vyrobený společností Kinto musí být plně ověřen před uvedením do výroby. Všechny naše zákaznické produkty jsou měřeny pomocí souřadnicového měřicího stroje (CMM), aby byla zajištěna rozměrová přesnost. Elektrický odpor stejnosměrného proudu každého sběrného vodiče je změřen a zaznamenán do naší kvalitní databáze, aby bylo ověřeno, že leží v rámci stanovené tolerance. Sběrný vodič je zatížen vysokým proudem a teplota v místech kontaktu je změřena za účelem posouzení jeho výkonu. Pro aplikace, které jsou během nabíjení a vybíjení vystaveny výrazným teplotním kolísáním, se provádějí tepelné cyklovací zkoušky. Vibrace jsou testovány, aby byla zajištěna integrita spojů. U všech pokovených produktů poskytujeme zkoušku odolnosti proti korozi; obvykle se používá zkouška v solné mlze nebo cyklická zkouška teploty a vlhkosti, která ukazuje očekávanou životnost v provozu. Zákaznický produkt ve formě sběrného vodiče není uveden do výroby, dokud nesplní nebo nepřekročí všechna tato zkušební kritéria.

Závěr

Návrh sběrnice pro přenos veškerého elektrického proudu potřebného pro moderní lithiově-iontový akumulátor elektromobilu není tak jednoduchý, jak se na první pohled může zdát. Vyžaduje zohlednění mnoha prvků architektury akumulátorového modulu i prostředí, ve kterém sběrnice funguje. Díky téměř dvacetileté zkušenosti s klienty v tomto oboru a rozsáhlým vnitřním kapacitám pro výrobu a testování vysoce kvalitních sběrnic Kinto je vaším jediným kontaktním místem pro požadavky na sběrnice akumulátorů EV . Kontaktujte nás ještě dnes a pomůžeme vám navrhnout ideální řešení pro váš další projekt akumulátoru EV.