Повний посібник з типів шин і їх застосування в електромобілях та системах зберігання енергії

Електромобілі та системи зберігання енергії далі відіграють ключову роль у формуванні майбутнього енергетики. Зростаюче визнання й попит на них роблять необхідним створення ефективних і надійних компонентів, що забезпечують просте й ефективне керування подачею електроенергії. Серед таких компонентів — дуже простий, але фундаментальний елемент: шинопровід, який виступає «мостом» для передачі електричного струму між різними функціями в одному блоку розподілу потужності, інверторі чи акумуляторному модулі. Компанія Kinto присвятила майже двадцять років удосконаленню шинопроводів саме для цих вимогливих застосувань. У наведеному нижче посібнику описано різні типи шинопроводів та їхнє застосування в електромобілях (EV) і системах зберігання енергії.

Жорсткі мідні та алюмінієві шинопроводи для високострумових ланцюгів

Ці елементи широко використовуються в акумуляторних батареях електромобілів, системах перетворення потужності та стелажах для сховища енергії масштабу електромережі, де вони виступають основними провідниками струму. Висока електропровідність міді робить її ідеальною для компактного проектування й сприяє зменшенню тепловиділення. Легкість алюмінію та його економічна вигідність роблять цей матеріал ідеальним для електромобілів, де маса повинна бути значно меншою. Kinto виробляє шини з міді та алюмінію з необхідною точністю площинності, обробки кромок і розмірів. У системах сховища енергії масштабу електромережі вони виступають головним з’єднанням з акумуляторами при послідовному або паралельному підключенні, що врешті-решт формує високовольтну «спину» системи сховища. Механічна жорсткість таких шин робить їх ідеальним вибором у випадках, коли очікується незначна вібрація, а теплове розширення ефективно компенсується системою.

Гнучкі ламіновані шини для середовищ із високою вібрацією

Електромобілі та мобільні енергозберігаючі пристрої зазвичай перебувають у постійному стані ударів, вібрацій та термічних коливань. За використання жорстких шин механічний удар може передаватися від одного точки з’єднання до іншої, що потенційно навантажує всю електричну систему. У мобільних системах через вібрацію така проблема з часом може призвести до пошкоджень та проблем із довготривалою надійністю. Гнучка шина, виготовлена з кількох тонких ламінацій міді або алюмінію, що розташовані одна на одній, поглинає механічні переміщення й забезпечує меншу передачу ударів та вібрацій між точками з’єднання. Їх широко використовують для з’єднання акумуляторних елементів із різними компонентами керування, наприклад, контакторами та запобіжниками, а також у випадках, коли рух компонентів, які вони з’єднують, неминучий. Гнучкі шини також зменшують кількість важкого, громіздкого кабелю, який часто використовують у багатьох конструкціях; це сприяє покращенню повітряного потоку для охолодження та знижує загальну масу системи. Наші гнучкі шини Kinto ретельно розроблені з урахуванням конкретних вимог до розміщення всередині акумуляторного блоку електромобіля, зберігаючи при цьому високу електричну ефективність та оптимальні теплові характеристики.

Ізольовані шинопроводи для забезпечення безпеки та ефективного використання простору

Під час підвищення робочої напруги виникає справжня проблема щодо упаковки та безпеки: потрібно забезпечити достатню відстань між шинами, щоб запобігти виникненню дуги й короткому замиканню. Чудовим рішенням цієї проблеми є нанесення ізоляційних шарів на шини або використання ізольованих шин. Вони повністю покривають поверхні провідників і забезпечують найменші практично можливі відстані за криволінійним шляхом (creepage) та у повітрі (clearance), які дозволяють задана робоча напруга й температура — незалежно від того, чи застосовуються ізоляційні шари у вигляді епоксидного порошкового покриття, плівки (наприклад, ПЕТ) чи термоусадочних рукавів. Також вони необхідні для запобігання контакту провідних елементів із сторонніми речовинами, такими як пил або волога, а також для уникнення випадкового доторкання до провідної частини під час обслуговування. Їх часто розташовують поруч одна з одною — наприклад, на вимикачі від’єднання акумуляторної батареї, у системі розподілу потужності або у розподільній з’єднувальній коробці. Крім того, їх виготовляють із високою точністю, щоб забезпечити лише необхідні з’єднання для простого монтажу.

Ламіновані шини для розподілу потужності з низькою індуктивністю

Цей передовий дизайн використовує чергуючі шари провідників, розділені тонкими діелектричними ізоляторами, які всі спільно ламіновані в єдину міцну композитну конструкцію. Він забезпечує надзвичайно низьку паразитну індуктивність, що є критично важливим при використанні силових електронних компонентів на основі карбіду кремнію та нітриду галію в сучасних інверторах та зарядних пристроях для EV на вищих частотах й потужностях. Такий дизайн зменшує стрибки напруги під час перемикання, а також загальні втрати на перемикання й електромагнітні перешкоди, покращуючи ефективність системи й забезпечуючи більш передбачувану подачу потужності. Ламіновані шини утворюють надзвичайно компактну систему подачі потужності, замінюючи масивні кабелі й з’єднувачі єдиним плоским компонентом, що забезпечує всі необхідні з’єднання. Типові сфери застосування — головне постійного струму (DC) з’єднання між акумулятором та інвертором або між етапами силової електроніки в конвертері високопотужних систем зберігання енергії. Інженери Kinto успішно розробили й впровадили спеціалізовані ламіновані шини, які досягають точних цілей за ємністю та імпедансом, що покращує характеристики подачі потужності будь-якої системи.

Вибір правильного шинопроводу вимагає врахування електричних, механічних та теплових обмежень для вашої системи електромобіля або системи зберігання енергії. Жорсткі шини забезпечують міцність, гнучкі шини компенсують рух, ізольовані шини підвищують безпеку системи й зменшують необхідний простір, а ламіновані шини особливо ефективні при розподілі потужності на високих частотах. Кожен шинопровід від Kinto відповідає стандартам ISO 9001 та IATF 16949, тож усі продукти задовольняють найсуворіші вимоги щодо якості та експлуатаційних характеристик. Незалежно від того, чи розробляєте ви зовсім новий акумуляторний блок, новий тяговий інвертор чи просто стаціонарну стійку для зберігання, вибір шинопроводу вплине на багато параметрів вашої системи — включаючи вартість, збірку та, насамкінець, електричні характеристики.