Kuidas valida jäikade vasest siinide ja painduvate vaskfooliumist pistikute vahel? Juhtivuse ja soojuse hajumise tasakaalu analüüs uue energiaga elektriühendustes.

Uute energiasõidukite, energiasalvestussüsteemide, jõuseadmete ja tööstusautomaatika valdkonnas ei täida elektripistikud mitte ainult voolu edastamise ülesannet, vaid on ka soojusjuhtimise oluline komponent. Kuna süsteemi võimsustihedus kasvab jätkuvalt, on juhtivuse, soojuse hajumise, konstruktsiooni stabiilsuse ja paigalduse kohandatavuse vahelise tasakaalu saavutamine muutunud elektriühenduste projekteerimisel kriitiliseks väljakutseks.

 

Praegu on tööstuses kaks kõige enam kasutatavat juhtmelahendust jäigad vasest siinid ja painduvad vaskfooliumühendused. Kuigi mõlemad on valmistatud kõrge juhtivusega vaskmaterjalidest, erinevad need oluliselt konstruktsioonivormi, soojusjuhtimismehhanismide ja rakendusstsenaariumide poolest.

 

 

 

Jäik vasksiin on jäik juhtstruktuur, mis on moodustatud kõrge juhtivusega vasklehtedest stantsimise, painutamise, puurimise, CNC-töötluse ja pinnatöötluse teel. Seda kasutatakse laialdaselt akudes, toitejaotussüsteemides, toiteelektroonikaseadmetes ning kõrge-pingeülekande- ja jaotussüsteemides.

 

Tänu integreeritud vaskstruktuurile on selle sisemine soojusjuhtivuse tee pidev ja selle soojustakistus madal, võimaldades vooluhulga ajal tekkiva soojuse kiiret juhtimist soojuse hajumise struktuuri või seadme korpusesse. Seetõttu kasutatakse seda laialdaselt-suure voolu stsenaariumide korral.

Uues energiatööstuses on jäigad vasest siinid tavaliselt ette nähtud:

 

Aku põhiahela siinid
Elektrijaotussõlme ühendussiinid
DC-Linkühendusstruktuurid
Kõrgepinge siinisüsteemid
Madalpinge siinisüsteemid
AC siinijuhtmete sõlmed

 

Suure jõudlusega-vasest siinidel on tavaliselt madal takistus ja suurepärane mehaaniline tugevus, mis parandab tõhusalt süsteemi töötõhusust.

 

 

Painduv vaskfooliumist pistik on painduv juht, mis on valmistatud mitme kihi üliõhukesest vaskfooliumist lamineerimisel, kasutades difusioon-, molekulaar- või survesidumisprotsesse.

 

Tüüpiliste toodete hulka kuuluvad:

 

Vaskfooliumist painduv lamineeritud vasksiin
Lamineeritud painduvad vasest siinid
Vaskfooliumist painduv pistik
Vaskfooliumist painduvad siiniühendused
Tinatud vaskfooliumist pistik

 

Võrreldes jäikade vasest siinidega pakuvad painduvad vaskfooliumist pistikud suurepärast paindlikkust, neelavad tõhusalt vibratsiooni, nihke ja soojuspaisumise pingeid, mistõttu neid kasutatakse laialdaselt dünaamilistes ühendussüsteemides.

 

Eriti uutes energiaakusüsteemides kompenseerib vaskfooliumpatarei siiniühendus tõhusalt elemendikoostu tolerantsidest ning soojuspaisumisest ja kokkutõmbumisest põhjustatud struktuurimuutusi, parandades seeläbi ühenduse töökindlust.

 

 

 

Jäigad vasest siinid: Suunatud soojusjuhtivus

 

Jäigad vasest siinid on tüüpilised soojusjuhtivusstruktuurid.

 

Kui vool voolab läbi juhi ja tekitab soojust, kandub soojus kiiresti mööda vase sisemust jahutusplaadile, jahutusradiaatorile või seadme korpusele, moodustades seega selge soojuse hajumise tee.

 

Selle omadused hõlmavad järgmist:

Kõrge soojusjuhtivus
Madal soojustakistus
Suur voolu{0}}kandevõime
Sobib vedelikjahutussüsteemi projekteerimiseks
Hõlbustab kompaktsete siiniribade elektrikonstruktsioonide realiseerimist

 

Seetõttu kasutatakse toitemoodulites, inverterites, energiasalvestusmuundurites ja suurtes jaotussiinide süsteemides peamise juhtiva kandjana tavaliselt jäiku vasest siinid.

 

 

Painduvad vaskfooliumist pistikud kasutavad mitmekihilist vaskfooliumist virnastatud konstruktsiooni, mille pindala on palju suurem kui sama ristlõikepinnaga{1}}vasest massiivsiini pindala.

 

Sellel struktuuril on järgmised eelised:

 

Suurem õhuga kokkupuuteala

Parem loomuliku konvektsiooniga jahutusvõimsus

Suurem soojusmahtuvus

Suurepärane mööduv temperatuuritõusu puhverdusvõime

 

Näiteks võivad presskeevitusfooliumi siini- ja vaskfooliumiühendusstruktuurid suure hulga vaskfooliumikihtide kaudu kiiresti soojust kogu ühenduspiirkonnas hajutada, vähendades seeläbi lokaalsete kuumade kohtade riski.

 

Seetõttu on paindlikud ühendusstruktuurid tavaliselt parema termilise stabiilsusega looduslike soojuse hajumise tingimustes.

 

 

Kõva vasest siini rakenduse stsenaariumid

 

Kõvast vasest siinid sobivad peamiselt fikseeritud ühenduspiirkondade jaoks, näiteks:

 

Seeriaühendused akumoodulite vahel

Akul on peamised positiivsed ja negatiivsed väljundklemmid
Kaitsmete ühendussüsteemid
Kontaktori juhtivad sillad
PDU toitejaotussüsteemid
PCS energiasalvestusmuundurid
Kõrgepinge{0}}jaotusseadmed

 

Kuna need alad on fikseeritud ruumistruktuuriga ja tavaliselt varustatud aktiivsete jahutussüsteemidega, sobivad paremini integreeritud Copper BusBar lahendused.

 

 

Paindlikke ühendusstruktuure kasutatakse peamiselt:

 

Kärje terminali ühendused

Akumoodulite sisemised ühendused

BMS ühendussüsteemid

Vibratsioonikompensatsiooni alad

Soojuspaisumise kompensatsioonialad

Trafo ühendusklemmid

 

Näiteks elektritrafode painduvad vaskfooliumist pehmed konnektorid ja trafode vaskfooliumist lamineeritud painduvad pistikud võivad seadmete töötamise ajal tõhusalt neelata mehaanilist pinget, parandades{0}} pikaajalist töökindlust.

 

Toiteakude valdkonnas on üheks oluliseks ühenduslahenduseks kujunenud New Energy Battery Copper Foil Flexible Connectors.

 

 

 

Tegelikus inseneriprojektis ei välista need kaks üksteist, vaid pigem tuleks neid ratsionaalselt konfigureerida vastavalt süsteeminõuetele.

Üldiselt võib kaaluda järgmisi põhimõtteid:

 

Jäigade vasest siinide eelistamine:kõrge voolutugevus; Fikseeritud struktuur; Nõuab madala induktiivsusega konstruktsiooni; Varustatud vedelikjahutus- või aktiivse soojuseraldussüsteemiga; Minimaalne takistuse kadu.

Painduvate vaskfooliumist pistikute eelistamine:Vibratsioonikeskkond; nihke hüvitamise nõuded; Soojuspaisumise ja kokkutõmbumise mõju; Kompleksne paigaldusruum; Nõuab paindlikku juhtmestikku.

 

Suuremahuliste-energiasalvestussüsteemide ja uute energiasõidukite platvormide puhul kasutatakse tavaliselt jäikade vasest siinide ja painduvate pistikute kombinatsiooni, et saavutada jäiga-paindliku lähenemisviisi abil parim tasakaal juhtivuse ja mehaanilise töökindluse vahel.

 

 

Vaskfooliumist painduvate pistikute jõudlus sõltub suuresti keevitusprotsessist.

 

Praegu hõlmavad peavoolu tööstuse protsessid:

Difusioonkeevitus; Molekulaarkeevitus; Survekeevitus; Ultraheli keevitamine.

Nende hulgas ei ole -katatavaid painduvaid vaskfooliumiga lamineeritud pistikuid ja lamineeritud fooliumiga painduvaid vasksiine tavaliselt kasutatakse kõrgrõhuga difusioonkeevitust, saavutades metallurgilise sideme vaskfooliumi kihtide vahel.

 

See protsess vähendab tõhusalt:

Kontakti takistus; Kontakti soojustakistus; lokaalne küte; Energiakadu

Seega saavutavad painduvad vaskfooliumist pistikud juhtivuse, mis on lähedane tahke vasest siinide omale.

 

 

Uute energiasõidukite jaoks mõeldud 800 V kõrge- kõrgepingeplatvormide, energiasalvestussüsteemide ja suure-võimsusega elektroonikaseadmete võimsuse suurenemisega arenevad juhtivad ühendussüsteemid suurema voolukandevõime, suurema integreerituse ja kergema kaalu suunas.

 

Tulevane elektriühenduse projekteerimisel pannakse suuremat rõhku:

Juhtivuse optimeerimine

Soojusjuhtimise ühisprojekteerimine

Kergkonstruktsioonide arendamine

Modulaarne tootmine

Suure{0}}kindlusega paindlikud ühendused

 

Olgu selleks traditsioonilised jäigad vasest siinid või Busway süsteemide vaskfooliumist painduvad pistikud, põhieesmärk on parandada jõuülekande tõhusust, vähendada temperatuuritõusu kadusid ja tagada süsteemi pikaajaline stabiilne töö{0}}.

 

 

Jäigad vasest siinid japainduvad vaskfooliumist pistikudesindavad kahte erinevat elektriühenduse kontseptsiooni. Jäigad vasest siinid paistavad silma suure voolu ülekande ja suunatava soojusjuhtivuse poolest, samas kui painduvad vaskfooliumist pistikud ühendavad paindlikkuse ja isekuumenemise{1}}. Sellistes rakendustes nagu uued energiaakud, energiasalvestussüsteemid, trafod ja jõuelektroonikaseadmed on juhtstruktuuride ratsionaalne valik ja soojusjuhtimisskeemide optimeerimine võtmetegurid süsteemi tõhususe ja töökindluse parandamisel. Kuna tööstusharu nõuded suure võimsustiheduse ja kõrge ohutuse osas kasvavad jätkuvalt, muutub jäikade vasest siinide ja painduvate vaskfooliumist pistikute sünergiline kasutamine tulevaste elektriühendussüsteemide oluliseks arengusuunaks.