Proiectare personalizată a barelor colectoare pentru baterii EV și selecția placării pentru acumulatorii cu litiu

Bateriile vehiculelor electrice prezintă provocări unice în ceea ce privește distribuția energiei. În interiorul unui acumulator Li-ion, barele colectoare trebuie să transporte curenți mari în spații foarte mici, pe distanțe scurte. Acestea trebuie să reziste vibrațiilor și temperaturilor extreme, oferind în același timp conexiuni care să asigure o durată de viață a produsului de 10–15 ani. La Kinto, noi au am ajutat inginerii de baterii EV să dezvolte soluții personalizate . O facilitățile noastre de fabricație produce bare de cupru și aluminiu de înaltă precizie, cu placare optimă pentru mediul bateriilor cu litiu. Acest document evidențiază patru domenii cheie de proiectare pentru proiectul dumneavoastră de baterie pentru vehicule electrice.

Proiectarea electrică și mecanică pentru configurațiile bateriilor cu litiu

Punctul de plecare pentru orice proiect personalizat de bare conductoare este configurația bateriei. Bateriile cu litiu, indiferent de tipul lor (cilindrice sau prismatic), combină, de obicei, conexiuni în serie și în paralel între celule și prezintă o aranjare fixă a terminalelor. Obținerea unei distanțe precise între celule și terminalele barelor conductoare—de obicei în intervalul de milimetri—este esențială. Lucrăm pe baza fișierelor dumneavoastră CAD și putem realiza bare conductoare din cupru sau și aluminiu cu o toleranță de ±0,01 mm față de distanța dintre celule. Tensiunile dintr-o baterie pentru vehicule electrice variază de la 400 V (sau, mai frecvent în prezent, 800 V), iar curenții se situează, de obicei, între 100 A și peste 500 A, în funcție de the aplicație. Utilizăm analiza cu elemente finite (FEA) pentru a ne asigura că bara conductoare are s  have o suprafață secțională suficientă la să susțină curentul de sarcină completă fără suprîncălzire.

Deoarece bateria se dilată și se contractă în timpul ciclului de încărcare/descărcare s și este supusă mișcării și vibrațiilor induse de drum ,putem introduce flexibilitate în proiectarea barelor colectoare .Aceasta este deosebit de importantă pentru barele colectoare izolate ,care necesită mai mult spațiu și sunt mai predispuse la solicitarea terminalelor. Pentru exemplu ,linia noastră de bare colectoare flexibile izolate include o bară colectoare din seria 12 (12S) realizată din cupru izolat, cu fire foarte subțiri. ,unde spațiul și conductivitatea permit, aluminiul oferă economii semnificative de greutate – un compromis esențial pe care majoritatea proiectanților trebuie să îl ia în considerare.

Selectarea materialului între cupru și aluminiu

Există mai multe compromisuri de luat în considerare atunci când alegeți între c cupru și a aluminiu pentru baterii. Conductivitatea electrică: Cuprul oferă cea mai ridicată conductivitate electrică practic viabilă dintre metalele comerciale s . În consecință, o bară colectoare din cupru poate transporta mai mult curent decât o bară colectoare din aluminiu de dimensiuni similare ; în plus, conexiunile din cupru funcționează, în mod tipic, la temperaturi mai scăzute sub sarcină. Pentru bateriile de înaltă performanță, obținerea unei reduceri semnificative de dimensiune este dificilă fără utilizarea cuprului – un material pe care îl putem furniza integral .Economie de greutate: O bară colectoare din aluminiu cântărește aproximativ o treime din greutatea unei bare colectoare din cupru de aceeași dimensiune, îmbunătățind direct în densitatea energetică a bateriei, în consecință , autonomie vehicul! Cost: Barele de legătură din aluminiu costă, de obicei, mai puțin decât cele corespondente din cupru, ceea ce reprezintă un factor esențial atunci când se dorește producerea a sute sau mii de unități. Un client tipic Kinto care proiectează un pachet de baterii pentru vehicule electrice se poate confrunta cu dificultăți în a alege între cele două variante. Norocul nostru este că am ajutat mii de clienți să ia o decizie informată!

Selectarea stratului de placare pentru rezistența la coroziune și performanța contactului

Placarea este o considerație importantă în proiectarea barelor de legătură pentru bateriile destinate vehiculelor electrice, deoarece contribuie la menținerea unor conexiuni electrice stabile pe întreaga durată de funcționare a pachetului de baterii. Spre deosebire de aplicațiile industriale generale, sistemele de baterii pentru vehicule electrice sunt supuse în mod continuu vibrațiilor, ciclurilor termice, umidității și sarcinilor electrice mari, fapt ce face ca fiabilitatea contactului pe termen lung să fie o cerință esențială de proiectare.

În loc să se aleagă pur și simplu varianta cu cel mai scăzut cost, placarea trebuie selectată în funcție de mediul de funcționare, metoda de conectare, durata de viață prevăzută și cerințele de performanță. Placarea cu staniu este utilizată pe scară largă în aplicațiile standard pentru baterii datorită raportului favorabil cost-eficiență și rezistenței bune la coroziune. Placarea cu nichel este frecvent specificată pentru medii de funcționare cu temperaturi mai ridicate sau mai agresive, unde sunt necesare o rezistență îmbunătățită la uzură și o durabilitate pe termen lung. Placarea cu argint este, de obicei, rezervată aplicațiilor cu curent ridicat, unde minimizarea rezistenței de contact este esențială. Pentru anumite proiecte de baterii EV, Kinto oferă, de asemenea, placare selectivă, aplicând metale prețioase doar în zonele de contact, în timp ce restul suprafețelor este placat cu staniu sau nichel, pentru a obține cel mai bun echilibru între performanță și cost.

Pentru barele colectoare din aluminiu, înainte de placarea finală se aplică un tratament preliminar adecvat al suprafeței și straturi intermediare de acoperire, pentru a asigura o aderență fiabilă și o durabilitate pe termen lung.

Deoarece alegerea stratului de placare este strâns legată de materialul conductor, de proiectarea conexiunii și de procesele de fabricație, echipa noastră de ingineri evaluează împreună acești factori în timpul dezvoltării produsului, pentru a recomanda cea mai potrivită soluție pentru fiecare aplicație.

Validare calitativă și testare integrare ambalaj

Orice bara de legătură pentru vehicule electrice (EV) produsă de Kinto trebuie să fie complet validată înainte de lansarea în producție. Toate produsele noastre personalizate sunt măsurate cu ajutorul unui sistem de măsurare cu coordonate (CMM) pentru a asigura precizia dimensională. Rezistența în curent continuu (DC) a fiecărei bare de legătură este măsurată și înregistrată în baza noastră de date privind calitatea, pentru a verifica dacă se încadrează în toleranța specificată. Prin bara de legătură se aplică un curent ridicat și se măsoară temperatura în punctele de contact pentru a evalua performanța. Testele de ciclare termică sunt efectuate pentru aplicațiile supuse fluctuațiilor semnificative de temperatură în timpul operațiunilor de încărcare/descărcare. Testele de vibrație asigură integritatea conexiunilor. Pentru toate produsele placate, oferim un test de rezistență la coroziune; în mod obișnuit, se utilizează un test de pulverizare cu soluție salină sau un test de ciclu de temperatură/umiditate pentru a indica durata de funcționare. Produsul personalizat de bare de legătură nu va trece în producție până când nu îndeplinește sau nu depășește toate aceste criterii de testare.

Concluzie

Proiectarea unei bare conductoare pentru transportul întregii cantități de curent electric necesar unui acumulator modern cu baterie de ioni de litiu pentru vehicule electrice nu este la fel de simplă pe cât ar putea părea inițial. Aceasta presupune luarea în considerare a numeroase elemente ale arhitecturii bateriei, precum și a mediului în care funcționează bara conductoare. Având aproape două decenii de experiență în servirea clienților din acest domeniu și capacități interne extinse pentru producerea și testarea unor bare conductoare de înaltă calitate, Kinto este soluția unică pentru toate necesitățile dvs. legate de barele conductoare ale bateriilor pentru vehicule electrice . Contactați-ne astăzi și vă vom ajuta să proiectăm soluția ideală pentru următorul dvs. proiect de baterie pentru vehicule electrice.