Індивідуальне проектування та вибір покриття шин для акумуляторів EV у літієвих батарейних блоках

Акумулятори електромобілів мають унікальні виклики щодо розподілу потужності. Усередині літій-іонного акумуляторного блоку шини повинні передавати високий струм у дуже обмеженому просторі на короткі відстані. Вони повинні витримувати вібрації та екстремальні температури, а також забезпечувати з’єднання протягом тривалого терміну експлуатації — 10–15 років. У Kinto ми мають допомагали інженерам з акумуляторів електромобілів розробляти спеціальні рішення . O наших виробничих потужностей виробляти високоточні мідні та алюмінієві шини з оптимальним покриттям для середовища літієвих акумуляторних блоків. У цьому документі описано чотири ключові аспекти проектування для вашого проекту акумуляторної батареї електромобіля.

Електричне та механічне проектування розташування літієвих акумуляторних блоків

Вихідною точкою для будь-якого індивідуального проектування шин є компоновка акумуляторного блоку. Літієві акумуляторні блоки, незалежно від форм-фактора (циліндричні або призматичні), зазвичай поєднують послідовне й паралельне з’єднання елементів і мають фіксоване розташування клем. Досягнення точної відстані між клемами елементів і шиною — зазвичай у діапазоні кількох міліметрів — є критично важливим. Ми працюємо з вашими файлами CAD і можемо виготовити мідні або алюмінієві шини з точністю ±0,01 мм щодо відстані між елементами. Напруга в акумуляторі електромобіля становить від 400 В (або, що частіше зараз, 800 В), а струм зазвичай коливається від 100 А до понад 500 А, залежно від the застосування. Ми використовуємо метод скінченних елементів (FEA) для забезпечення того, щоб переріз шини s  haмає було достатнім до підтримувати повний робочий струм без перегріву.

Оскільки акумуляторна батарея розширюється та стискається під час циклів заряджання/розряджання s та піддається переміщенню та вібраціям, спричиненим дорогою ,ми можемо включити елементи гнучкості в конструкцію шини .Це особливо важливо для ізольованих шин ,які потребують більшого простору й схильніші до механічного навантаження клем. Для приклад ,наша лінійка гнучких ізольованих шин включає шину серії 12 (12S), виготовлену з тонкого м’якого мідного дроту ,у випадках, коли дозволяють обмеження простору та провідності, алюміній забезпечує значне зменшення маси — це ключовий компроміс, який мають враховувати більшість проектантів.

Вибір матеріалу: мідь чи алюміній

Є кілька компромісів, які слід розглянути при виборі між c верхній і а люмін для батарей. Електрична провідність: Медь має найвищу практично життєздатну електричну провідність серед комерційних металів s - Я не знаю. Отже, мідний бар може переносити більше струму, ніж алюмінієвий аналогічного розміру один, і мідні з’єднання, як правило, працюють при нижчих температурах під навантаженням. Для високопродуктивних акумуляторних блоків досягти значного зменшення розмірів важко без використання міді — матеріалу, який ми повністю здатні постачати .Збереження ваги: а люмінієва шина важить приблизно втричі менше за мідну шину такого самого розміру, що безпосередньо покращує в енергетичну щільність акумуляторного блоку, відповідно , запас ходу транспортного засобу! Вартість: алюмінієві шини, як правило, коштують менше, ніж їхні аналоги з міді, що є критичним фактором при виробництві сотень або тисяч одиниць. Типовий клієнт Kinto, який розробляє акумуляторний блок для електромобіля, може вагатися, який матеріал обрати. На щастя, ми допомогли тисячам клієнтів ухвалити обґрунтоване рішення!

Вибір покриття для корозійностійкості та ефективності контакту

Покриття є важливим чинником при проектуванні шин для акумуляторів електромобілів, оскільки воно забезпечує стабільні електричні з’єднання протягом усього терміну служби акумуляторного блоку. На відміну від загальних промислових застосувань, системи акумуляторів електромобілів постійно піддаються впливу вібрації, циклів нагрівання й охолодження, вологості та великих струмів, тому надійність контактів протягом тривалого часу є ключовим вимогами до проектування.

Замість простого вибору найдешевшого варіанта покриття слід вибирати його з урахуванням експлуатаційного середовища, способу підключення, очікуваного терміну служби та вимог до продуктивності. Олов’яне покриття широко використовується в типових батарейних застосуваннях завдяки його вигідній вартості та хорошій корозійній стійкості. Нікелеве покриття зазвичай застосовується в умовах вищої температури або більш агресивного експлуатаційного середовища, де потрібна підвищена стійкість до зносу та тривала міцність. Срібне покриття, як правило, використовується в застосуваннях з високим струмом, де критично важливо мінімізувати контактний опір. У певних конструкціях батарей для електромобілів Kinto також пропонує селективне покриття — дорогоцінні метали наносяться лише на контактні ділянки, тоді як решту поверхонь покривають оловом або нікелем, щоб досягти оптимального співвідношення між продуктивністю та вартістю.

Для алюмінієвих шин перед фінальним нанесенням покриття застосовують відповідну попередню обробку поверхні та проміжні шари покриття, щоб забезпечити надійне зчеплення та тривалу міцність.

Оскільки вибір покриття тісно пов’язаний з матеріалом провідника, конструкцією з’єднання та технологічними процесами виробництва, наша інженерна команда оцінює ці фактори разом під час розробки продукту, щоб рекомендувати найбільш підходящий розв’язок для кожної конкретної області застосування.

Перевірка якості та інтеграція упаковки

Будь-яка шина EV, виготовлена компанією Kinto, повинна бути повністю перевірена перед запуском у серійне виробництво. Усі наші спеціальні продукти вимірюються за допомогою координатно-вимірювальної машини (CMM) для забезпечення точності розмірів. Постійний струм (DC) опір кожної шини вимірюється й записується в нашу базу даних якості, щоб підтвердити, що він відповідає встановленому допуску. Через шину пропускається високий струм, а температура в точках контакту вимірюється для оцінки експлуатаційних характеристик. Термічні циклічні випробування проводяться для застосувань, що підлягають значним коливанням температури під час процесів заряджання/розряджання. Вібраційні випробування забезпечують цілісність з’єднань. Для всіх покритих продуктів ми проводимо випробування на стійкість до корозії; зазвичай використовується випробування солоною аерозольною тумановою камерою або циклічне випробування при зміні температури й вологості для оцінки терміну служби. Спеціальна шина не переходить у серійне виробництво, доки не буде задоволено або перевищено всі ці критерії випробувань.

Висновок

Проектування шини для передачі всього електричного струму, необхідного для сучасного литій-іонного акумуляторного блоку електромобіля, — це набагато складніше, ніж може здаватися на перший погляд. Цей процес враховує багато елементів архітектури акумуляторного блоку, а також умови, в яких працюватиме шина. Завдяки майже двадцяти рокам досвіду обслуговування клієнтів у цій сфері та широким внутрішнім можливостям щодо виробництва й тестування високоякісних шин, Kinto є вашим єдиним постачальником шин для акумуляторів електромобілів . Зв’яжіться з нами вже сьогодні, і ми допоможемо спроектувати ідеальне рішення для вашого наступного проекту акумулятора електромобіля.