Dostosowanie projektu szyn zbiorczych i dobór powłoki dla pakietów litowo-jonowych w pojazdach elektrycznych (EV)

Akumulatory pojazdów elektrycznych stawiają przed sobą unikalne wyzwania związane z rozprowadzaniem mocy. Wewnątrz pakietu akumulatorów litowo-jonowych szyny zbiorcze muszą przesyłać prąd wysokiego natężenia w bardzo ograniczonej przestrzeni i na krótkich odległościach. Muszą one wytrzymać wibracje i skrajne temperatury, a także zapewniać połączenia trwałe przez cały okres użytkowania produktu wynoszący od 10 do 15 lat. W Kinto posiada pomagaliśmy inżynierom zajmującym się akumulatorami EV w opracowaniu niestandardowych rozwiązań . O nasze zakłady produkcyjne wytwarzać wysokoprecyzyjne szyny miedziane i aluminiowe z optymalnym pokryciem przeznaczone do środowiska pakietów litowych. W tym dokumencie omówiono cztery kluczowe obszary projektowania dla projektu baterii pojazdu elektrycznego.

Projektowanie elektryczne i mechaniczne układów pakietów litowych

Punkt wyjścia dla każdego niestandardowego projektu szyn połączeniowych to układ pakietu baterii litowej. Pakiety baterii litowych, niezależnie od ich kształtu (cylindryczny lub pryzmatyczny), zwykle łączą połączenia szeregowe i równoległe między komórkami oraz charakteryzują się ustaloną konfiguracją zacisków. Kluczowe znaczenie ma osiągnięcie precyzyjnego odstępu pomiędzy komórkami a zaciskami szyn połączeniowych – zwykle w zakresie milimetrów. Pracujemy na podstawie Państwa plików CAD i możemy wykonać szyny miedziane oraz lub aluminiowe z dokładnością ±0,01 mm względem odstępu między komórkami. Napięcia występujące w bateriach pojazdów elektrycznych wahają się od 400 V (a obecnie częściej od 800 V), natomiast prądy zwykle zawierają się w zakresie od 100 A do ponad 500 A, w zależności od the zastosowania. Do zapewnienia odpowiedniej powierzchni przekroju poprzecznego szyn połączeniowych stosujemy analizę metodą elementów skończonych (FEA). s  have wystarczającą powierzchnię przekroju poprzecznego po obsługują pełny prąd obciążenia bez przegrzewania.

Ponieważ zestaw akumulatorów rozszerza się i kurczy się w cyklu ładowania/rozładowania s oraz podlega ruchowi i wibracjom wywołanym przez drogę ,możemy wprowadzić elastyczność w konstrukcji szyn zbiorczych .Jest to szczególnie ważne w przypadku izolowanych szyn zbiorczych ,które wymagają więcej miejsca i są bardziej narażone na naprężenie zacisków. Do przykład ,nasza linia elastycznych, izolowanych szyn zbiorczych obejmuje szynę serii 12 (12S) wykonaną z cienko skręconego ,izolowanego miedzianego przewodu. Tam, gdzie dostępna przestrzeń i przewodność pozwalają, aluminium oferuje znaczne oszczędności masy – jest to kluczowy kompromis, który większość projektantów musi rozważyć.

Wybór materiału: miedź czy aluminium

Istnieje kilka kompromisów, które należy wziąć pod uwagę przy wyborze między c miedzią a a aluminium na potrzeby obudów akumulatorów. Przewodność elektryczna: Miedź oferuje najwyższą praktycznie stosowalną przewodność elektryczną spośród dostępnych komercyjnie metali s . W związku z tym szyna miedziana może przewodzić większy prąd niż szyna aluminiowa o tej samej wielkości . Ponadto połączenia miedziane zwykle działają chłodniej pod obciążeniem. W przypadku wysokowydajnych obudów osiągnięcie znaczącego zmniejszenia rozmiarów jest trudne bez użycia miedzi – materiału, którego dostarczanie pełniemy w pełni oszczędność masy: Szyna aluminiowa waży około jednej trzeciej masy szyny miedzianej o tej samej wielkości, co bezpośrednio poprawia .Masową gęstość energii obudowy, a więc także i dostarczanie skuteczność układu , zasięg pojazdu! Koszt: Szynki aluminiowe zazwyczaj kosztują mniej niż ich odpowiedniki miedziane, co jest kluczowym czynnikiem przy produkcji setek lub tysięcy sztuk. Typowy klient Kinto projektujący pakiet baterii do pojazdu elektrycznego może mieć trudności z wybraniem jednej z tych opcji. Na szczęście pomogliśmy już tysiącom klientów podjąć świadomą decyzję!

Wybór powłoki ochronnej w celu zapewnienia odporności na korozję i niezawodności kontaktu

Powłoka ochronna jest ważnym aspektem projektowania szynki baterii pojazdów elektrycznych, ponieważ wspomaga utrzymanie stabilnych połączeń elektrycznych przez cały okres eksploatacji pakietu baterii. W przeciwieństwie do ogólnych zastosowań przemysłowych systemy baterii pojazdów elektrycznych są stale narażone na wibracje, cyklowanie temperatury, wilgotność oraz duże obciążenia prądowe, co czyni długotrwałą niezawodność kontaktu kluczowym wymaganiem projektowym.

Zamiast po prostu wybrać najtańszą opcję, powłokę należy dobierać zgodnie ze środowiskiem eksploatacyjnym, metodą połączenia, przewidywanym okresem użytkowania oraz wymaganiami dotyczącymi wydajności. Powłoka cynowa jest powszechnie stosowana w standardowych zastosowaniach baterii ze względu na korzystny stosunek kosztu do jakości oraz dobrą odporność na korozję. Powłoka niklowa jest zwykle stosowana w przypadku wyższych temperatur lub bardziej uciążliwych warunków eksploatacji, gdzie wymagana jest lepsza odporność na zużycie oraz długotrwała trwałość. Powłoka srebrowa jest zazwyczaj przeznaczona do zastosowań wysokoprądowych, w których kluczowe jest minimalizowanie oporu styku. W przypadku niektórych konstrukcji akumulatorów do pojazdów elektrycznych (EV) firma Kinto oferuje również selektywną powłokę, stosując metale szlachetne wyłącznie w obszarach styku, podczas gdy pozostałe powierzchnie są pokrywane cyną lub nikiem, co umożliwia osiągnięcie optymalnego balansu między wydajnością a kosztem.

W przypadku szyn aluminiowych stosuje się odpowiednią wstępną obróbkę powierzchni oraz warstwy pośrednie przed końcowym naniesieniem powłoki, aby zapewnić niezawodne przyczepienie i długotrwałą trwałość.

Ponieważ wybór powłoki jest ściśle związany z materiałem przewodnika, konstrukcją połączenia oraz procesami produkcyjnymi, nasz zespół inżynierów ocenia te czynniki łącznie w trakcie rozwoju produktu, aby zalecić najbardziej odpowiednie rozwiązanie dla każdej aplikacji.

Walidacja jakości i testowanie integracji opakowań

Każda szyna zbiorcza EV produkowana przez Kinto musi zostać w pełni zweryfikowana przed wprowadzeniem do produkcji. Wszystkie nasze niestandardowe produkty są mierzone za pomocą maszyny pomiarowej trójwymiarowej (CMM), aby zapewnić dokładność wymiarową. Opór prądu stałego każdej szyny zbiorczej jest mierzony i rejestrowany w naszej bazie danych jakości, aby potwierdzić, że mieści się w określonym zakresie tolerancji. Przez szynę zbiorczą przepuszczany jest prąd o wysokim natężeniu, a temperatura w punktach styku jest mierzona w celu oceny jej wydajności. Testy cyklicznej zmiany temperatury są wykonywane dla zastosowań podlegających znacznym fluktuacjom temperatury w trakcie ładowania i rozładowywania. Testy wibracyjne zapewniają integralność połączeń. Dla wszystkich produktów powlekanych wykonujemy test odporności na korozję – zwykle stosuje się test opryskowy solą lub cykl temperatury/wilgotności, aby oszacować czas eksploatacji. Produkt niestandardowej szyny zbiorczej nie zostaje wprowadzony do produkcji, dopóki nie spełni lub nie przekroczy wszystkich tych kryteriów testowych.

Podsumowanie

Projektowanie szyny zbiorczej do przesyłania całego prądu elektrycznego wymaganego przez współczesny akumulator litowo-jonowy w pojeździe elektrycznym nie jest tak proste, jak można by początkowo przypuszczać. Wymaga uwzględnienia wielu elementów architektury pakietu oraz środowiska, w którym szyna zbiorcza działa. Posiadając niemal dwadzieścia lat doświadczenia w obsłudze klientów w tej dziedzinie oraz rozległe własne możliwości produkcji i testowania wysokiej jakości szyn zbiorczych, Kinto jest Twoim kompleksowym dostawcą szyn zbiorczych do akumulatorów pojazdów elektrycznych . Skontaktuj się z nami już dziś – pomożemy zaprojektować idealne rozwiązanie dla Twojego kolejnego projektu akumulatora do pojazdu elektrycznego.