Op maat gemaakte busbarontwerpen en platingselectie voor EV-batterijen en lithiumaccupakken

Elektrische voertuigaccu's hebben unieke uitdagingen op het gebied van stroomverdeling. Binnen een lithium-ionaccupakket moeten de busbars hoge stromen over zeer korte afstanden en in zeer kleine ruimtes transporteren. Ze moeten bestand zijn tegen trillingen en extreme temperaturen, terwijl ze tegelijkertijd verbindingen moeten bieden voor een duurzame levensduur van 10 tot 15 jaar. Bij Kinto hebben hebben we EV-accuingenieurs geholpen bij het ontwikkelen van maatoplossingen . O onze fabricagefaciliteiten produceren hoogprecieze koperen en aluminium busbars met optimale plating voor de omgeving van lithiumaccu's. Dit document beschrijft vier belangrijke ontwerpbereiken voor uw elektrisch voertuigbatterijproject.

Elektrisch en mechanisch ontwerp voor lithiumaccu-opstellingen

Het uitgangspunt voor elk aangepast busbarontwerp is de opstelling van de accupack. Lithiumaccupacks, ongeacht vormfactor (cilindrisch of prismatisch), combineren doorgaans series- en parallelverbindingen tussen cellen en hebben een vaste terminalopstelling. Het bereiken van een nauwkeurige afstand tussen cel en busbarterminal—meestal in de orde van millimeters—is cruciaal. Wij werken vanuit uw CAD-bestanden en kunnen koperen of aluminium busbars produceren met een tolerantie van ±0,01 mm ten opzichte van de celafstand. De spanningen in een batterij voor elektrische voertuigen liggen tussen 400 V (of tegenwoordig vaker 800 V) en stromen variëren meestal van 100 A tot meer dan 500 A, afhankelijk van de de toepassing. Wij gebruiken eindige-elementenanalyse (FEA) om te waarborgen dat de busbar s  hawe een voldoende doorsnede heeft tot de volledige belastingsstroom ondersteunen zonder oververhitting.

Omdat het batterijpakket uitzet en krimpt tijdens de laad-/ontlaadcycli s en onderhevig is aan beweging en door de weg opgewekte trillingen ,kunnen we flexibiliteit in het ontwerp van de stroomgeleider opnemen .Dit is vooral belangrijk voor geïsoleerde stroomgeleiders ,die meer ruimte vereisen en gevoeliger zijn voor spanning op de aansluitpunten. Voor voorbeeld ,onze lijn flexibele geïsoleerde stroomgeleiders omvat een 12-serie (12S) stroomgeleider vervaardigd uit fijn geweven ,geïsoleerd koper. Waar ruimte en geleidingsvermogen toelaten, biedt aluminium aanzienlijke gewichtsbesparingen — een belangrijke afweging die de meeste ontwerpers moeten maken.

Materiaalkeuze tussen koper en aluminium

Er zijn verschillende afwegingen om te overwegen bij de keuze tussen c koper en een aluminium voor accupakketten. Elektrische geleidbaarheid: koper biedt de hoogste praktisch haalbare elektrische geleidbaarheid van alle commerciële metalen s . Daarom kan een koperen busbar meer stroom doorgeven dan een even grote aluminium busbar, en koperen verbindingen worden doorgaans koeler onder belasting. Voor hoogwaardige pakketten is het moeilijk om aanzienlijke verkleining te bereiken zonder koper te gebruiken – een materiaal dat wij volledig in staat zijn te leveren .Gewichtsbesparing: een n een aluminium busbar weegt ongeveer een derde van een even grote koperen busbar, wat direct de ing energiedichtheid van het pakket verbetert, bijgevolg , rijbereik! Kosten: Aluminium busbars zijn doorgaans goedkoper dan hun koperen tegenhangers, wat een cruciale factor is bij de productie van honderden of duizenden eenheden. Een typische Kinto-klant die een accupakket voor een elektrisch voertuig ontwerpt, kan moeite hebben met de keuze. Gelukkig hebben wij duizenden klanten geholpen om een geïnformeerde beslissing te nemen!

Selectie van de plating voor corrosiebestendigheid en contactprestaties

Plating is een belangrijke overweging bij het ontwerp van EV-busbars, omdat het helpt om stabiele elektrische verbindingen te behouden gedurende de levensduur van het accupakket. In tegenstelling tot algemene industriële toepassingen worden EV-accusystemen continu blootgesteld aan trillingen, thermische cycli, vochtigheid en hoge stroombelastingen, waardoor betrouwbare langdurige contactprestaties een essentiële ontwerpeis zijn.

In plaats van eenvoudigweg de goedkoopste optie te kiezen, dient de plating te worden geselecteerd op basis van de bedrijfsomgeving, de aansluitmethode, de verwachte levensduur en de prestatievereisten. Tinplating wordt veel gebruikt voor standaardbatterijtoepassingen vanwege zijn kosteneffectiviteit en goede corrosieweerstand. Nikkelplating wordt vaak gespecificeerd voor hogere temperaturen of zwaardere bedrijfsomstandigheden waar verbeterde slijtvastheid en langdurige duurzaamheid vereist zijn. Zilverplating wordt doorgaans gereserveerd voor toepassingen met hoge stroom waarbij het minimaliseren van de contactweerstand van cruciaal belang is. Voor bepaalde EV-batterijontwerpen biedt Kinto ook selectieve plating, waarbij edelmetalen uitsluitend worden aangebracht op de contactgebieden, terwijl tin of nikkel op de overige oppervlakken wordt gebruikt om het beste evenwicht tussen prestaties en kosten te bereiken.

Voor aluminium busbars worden geschikte oppervlaktevoorbereiding en tussenschichten aangebracht vóór de definitieve plating om betrouwbare hechting en langdurige duurzaamheid te garanderen.

Aangezien de keuze van de plating nauw samenhangt met het geleidende materiaal, het aansluitontwerp en de productieprocessen, evalueert ons engineeringteam deze factoren tijdens de productontwikkeling in onderlinge samenhang om de meest geschikte oplossing voor elke toepassing aan te bevelen.

Kwaliteitsvalidatie en verpakkingsintegratietests

Elke EV-busbar die door Kinto wordt geproduceerd, moet volledig worden gevalideerd voordat deze in productie wordt genomen. Alle onze op maat gemaakte producten worden gemeten met een CMM om de dimensionele nauwkeurigheid te garanderen. De gelijkstroomweerstand van elke busbar wordt gemeten en vastgelegd in onze kwaliteitsdatabase om te verifiëren dat deze binnen de gespecificeerde tolerantie ligt. Er wordt een hoge stroom door de busbar geleid en de temperatuur op de contactpunten wordt gemeten om de prestaties te beoordelen. Thermische cyclustests worden uitgevoerd voor toepassingen die onderhevig zijn aan aanzienlijke temperatuurschommelingen tijdens laad-/ontlaadoperaties. Trillingstests waarborgen de integriteit van de verbindingen. Voor alle vergulde producten bieden wij een corrosieweerstandstest aan; meestal wordt een zoutneveltest of een temperatuur-/vochtigheidscyclustest gebruikt om de levensduur aan te geven. Het op maat gemaakte busbarproduct gaat pas over naar productie nadat het aan alle bovengenoemde testcriteria is voldaan of deze zelfs heeft overtroffen.

Conclusie

Het ontwerpen van een stroomgeleider (busbar) die alle elektrische stroom moet kunnen leveren die nodig is voor een moderne lithium-ionbatterijpack voor elektrische voertuigen is niet zo eenvoudig als men in eerste instantie zou denken. Daarbij moeten talloze aspecten van de packarchitectuur evenals de omgeving waarin de busbar werkt, worden meegenomen. Met bijna twintig jaar ervaring in het ondersteunen van klanten op dit gebied en uitgebreide interne capaciteiten voor het produceren en testen van hoogwaardige busbars, Is Kinto uw ‘one-stop shop’ voor busbarvereisten voor EV-batterijen . Neem vandaag nog contact met ons op en wij helpen u bij het ontwikkelen van de ideale oplossing voor uw volgende EV-batterijproject.