Индивидуальный дизайн шин для аккумуляторов электромобилей и выбор покрытия для литиевых модулей

Аккумуляторы электромобилей сталкиваются с уникальными задачами распределения мощности. Внутри литий-ионного аккумуляторного блока шинные перемычки должны передавать высокий ток на очень короткие расстояния в ограниченном пространстве. Они должны быть устойчивы к вибрации и экстремальным температурам, а также обеспечивать надежные соединения в течение всего срока службы изделия — от 10 до 15 лет. В компании Kinto мы иметь помогаем инженерам по аккумуляторным системам электромобилей разрабатывать индивидуальные решения . O наших производственных мощностях производить высокоточные медные и алюминиевые шины с оптимальным покрытием для среды литиевых аккумуляторных блоков. В этом документе описаны четыре ключевых аспекта проектирования для вашего проекта аккумуляторной батареи электромобиля.

Электрическое и механическое проектирование компоновки литиевых аккумуляторных блоков

Исходной точкой для любого индивидуального проектирования шин является компоновка аккумуляторного блока. Литиевые аккумуляторные блоки независимо от формы элементов (цилиндрические или призматические) обычно объединяют последовательные и параллельные соединения между элементами и имеют фиксированное расположение выводов. Достижение точного расстояния между выводами элементов и шиной — как правило, в диапазоне миллиметров — имеет критическое значение. Мы работаем с вашими CAD-файлами и можем изготовить медные или и алюминиевые шины с допуском ±0,01 мм относительно расстояния между элементами. Напряжение в аккумуляторной батарее электромобиля составляет от 400 В (или, что чаще встречается сегодня, от 800 В), а токи обычно находятся в диапазоне от 100 А до более чем 500 А в зависимости от трубы применения. Мы используем метод конечных элементов (FEA) для обеспечения того, чтобы шина имела s  haобладает достаточную площадь поперечного сечения к поддерживать полный ток нагрузки без перегрева.

Поскольку аккумуляторный блок расширяется и сжимается в течение цикла зарядки/разрядки s и подвержен перемещению и вибрациям, вызванным дорожными неровностями ,мы можем внести гибкость в конструкцию шин .Это особенно важно для изолированных шин ,которым требуется больше места и которые более склонны к механическим напряжениям на выводах. Для пример ,наша линейка гибких изолированных шин включает шину серии 12 (12S), изготовленную из тонко-прядевой ,изолированной медной проволоки. Там, где позволяют пространство и электропроводность, алюминий обеспечивает значительное снижение массы — это ключевой компромисс, который должен учитывать большинство конструкторов.

Выбор материала: медь или алюминий

При выборе между c медью и а алюминием для батарейных блоков следует учитывать несколько компромиссов. Электропроводность: медь обладает самой высокой практически применимой электропроводностью среди коммерческих металлов s . Следовательно, медная шина способна пропускать больший ток по сравнению с алюминиевой шиной аналогичных размеров ; кроме того, медные соединения, как правило, работают при более низкой температуре под нагрузкой. Для высокопроизводительных батарейных блоков достичь существенного уменьшения габаритов сложно без использования меди — материала, который мы полностью готовы поставить. .Снижение массы: а люминиевая шина весит примерно в три раза меньше медной шины тех же размеров, что напрямую повышает в энергетическую плотность батарейного блока. , запас хода транспортного средства! Стоимость: алюминиевые шины, как правило, стоят дешевле медных аналогов, что является критически важным фактором при производстве сотен или тысяч единиц. Типичный клиент Kinto, разрабатывающий аккумуляторную батарею для электромобиля, может испытывать трудности с выбором между ними. К счастью, мы уже помогли тысячам клиентов принять обоснованное решение!

Выбор покрытия для обеспечения коррозионной стойкости и качества контакта

Покрытие играет важную роль при проектировании шин аккумуляторных батарей электромобилей, поскольку оно способствует поддержанию стабильных электрических соединений на протяжении всего срока службы батареи. В отличие от общепромышленных применений, системы аккумуляторных батарей электромобилей постоянно подвергаются воздействию вибрации, термоциклирования, влажности и высоких токовых нагрузок, поэтому надежность контактов в течение длительного времени является ключевым требованием к конструкции.

Вместо простого выбора самого дешевого варианта покрытие следует выбирать с учетом условий эксплуатации, способа соединения, ожидаемого срока службы и требований к эксплуатационным характеристикам. Оловянное покрытие широко применяется в стандартных аккумуляторных решениях благодаря своей экономичности и хорошей коррозионной стойкости. Никелевое покрытие обычно используется в условиях повышенных температур или более агрессивной эксплуатации, где требуются повышенная износостойкость и долговечность в течение длительного времени. Серебряное покрытие, как правило, применяется в высокотоковых приложениях, где критически важно минимизировать переходное сопротивление контакта. Для некоторых конструкций аккумуляторов электромобилей (EV) компания Kinto также предлагает селективное нанесение покрытия: драгоценные металлы наносятся только на контактные участки, тогда как остальные поверхности покрываются оловом или никелем для достижения оптимального баланса между эксплуатационными характеристиками и стоимостью.

Для алюминиевых шин перед окончательным нанесением покрытия применяются соответствующая предварительная обработка поверхности и промежуточные слои покрытия, чтобы обеспечить надежное сцепление и долговечность в течение длительного срока эксплуатации.

Поскольку выбор покрытия тесно связан с материалом проводника, конструкцией соединения и производственными процессами, наша инженерная команда оценивает эти факторы совместно на этапе разработки продукта, чтобы порекомендовать наиболее подходящее решение для каждого применения.

Подтверждение качества и испытания интеграции упаковки

Любая шина EV, производимая компанией Kinto, должна быть полностью проверена и одобрена до запуска в серийное производство. Все наши индивидуальные изделия измеряются с помощью координатно-измерительной машины (CMM) для обеспечения точности геометрических размеров. Сопротивление постоянному току каждой шины измеряется и фиксируется в нашей базе данных качества для подтверждения соответствия заданным допускам. Через шину пропускается высокий ток, а температура в точках контакта измеряется для оценки эксплуатационных характеристик. Термоциклические испытания проводятся для применений, при которых в процессе зарядки/разрядки происходят значительные колебания температуры. Вибрационные испытания обеспечивают целостность соединений. Для всех изделий с покрытием мы проводим испытания на коррозионную стойкость; в качестве стандартного метода обычно применяется испытание в солевом тумане или циклическое испытание при изменяющихся температуре и влажности для оценки срока службы. Индивидуальное изделие — шина не допускается к серийному производству до тех пор, пока не будут выполнены или превышены все указанные критерии испытаний.

Заключение

Разработка шинопровода для передачи всего электрического тока, необходимого для современного литий-ионного аккумуляторного модуля электромобиля, — задача не столь простая, как может показаться на первый взгляд. При её решении необходимо учитывать множество аспектов архитектуры модуля, а также условия эксплуатации шинопровода. Обладая почти двадцатилетним опытом работы с клиентами в этой области и широкими внутренними возможностями по производству и испытаниям высококачественных шинопроводов, Kinto является вашим универсальным поставщиком шинопроводов для аккумуляторов электромобилей . Свяжитесь с нами уже сегодня, и мы поможем разработать оптимальное решение для вашего следующего проекта аккумулятора электромобиля.