Uusien energiaajoneuvojen{0}}suurjännitteisen integrointiteknologian analyysi: Laminoidut virtakiskot ohjaavat sähkökäyttöjärjestelmien kehitystä kohti suurta tehoa ja keveyttä

Kun uudet energiaajoneuvot (NEV) kehittyvät kohti korkeampia jännitteitä, suurempaa tehoa ja parempaa integraatiota, ajoneuvojen sähköarkkitehtuurit ovat läpikäymässä perusteellisen muutoksen. Tehokkaista, turvallisista ja kompakteista voimansiirtoratkaisuista on tullut keskeinen perusta ajoneuvon yleisen suorituskyvyn parantamiselle aina 800 V:n korkea-jännitteisistä alustoista ja innovatiivisista akkujärjestelmän rakenteista sähkökäyttöjärjestelmien "all-in-one"-integraatioon.

 

NEV-autoissa voimansiirto ajoakun, sähkökäyttöjärjestelmän, latausjärjestelmän ja korkeajännite{0}}lisälaitteiden välillä vaatii lukuisia korkeajännitteisiä liitäntäkomponentteja. Vaikka perinteiset johtosarjat ja vakiokuparikiskot täyttävät perusliitäntätarpeet, ne kohtaavat yhä enemmän haasteita virran-kantokyvyn, sähkömagneettisen yhteensopivuuden (EMC), asennustilan ja luotettavuuden suhteen sovelluksissa, joille ovat ominaisia ​​suuret virrat, korkean taajuuden vaihto ja erittäin integroidut tilaasettelut.

 

Laminoidut virtakiskot-joille on ominaista alhainen loisinduktanssi, suuri virran{1}}kantokyky, kompakti rakenne ja joustava asennus-on noussut keskeiseksi ratkaisuksi korkeajännitteisille sähköliitäntöille NEV:issä. Niitä käytetään laajalti akuissa, moottoriohjaimissa, inverttereissä, tehomoduuleissa ja virranjakelujärjestelmissä.

 

 

 

NEV-laitteiden suurjännitejärjestelmät käsittävät tyypillisesti useita moduuleja, mukaan lukien vetoakun, korkean{1}}jännitteen virranjakeluyksikön (PDU), moottoriohjaimen, kiinteän -laturin (OBC) ja ilmastointikompressorin. Kun ajoneuvojen jännitetasot muuttuvat 400 V:sta 800 V:iin tai korkeampaan, sähköliitäntäjärjestelmien on samanaikaisesti täytettävä korkean virransiirron, sähköeristyksen, turvallisuuden ja luotettavuuden sekä tilan optimoinnin tiukat vaatimukset.

 

Perinteisiin kaapeliliitäntöihin verrattuna virtakiskorakenteet tarjoavat erinomaisen tilankäytön ja vakaamman sähköisen suorituskyvyn. Tietyllä-poikkipinta-alalla kuparijohtimet tarjoavat tehokkaamman reitin virran siirtoon. Lisäksi niiden jäykkä rakenne tekee niistä vähemmän alttiita ajoneuvon pitkäaikaisen -tärinän vaikutuksille.

 

Suuritehoisissa-sähkökäyttöjärjestelmissä alhaisen-induktanssin liitettävyydestä on tullut kriittinen suunnitteluparametri. Esimerkiksi tehonmuuntojärjestelmissä, joissa käytetään nopeita kytkentälaitteita, loisinduktanssi voi laukaista jännitepiikkejä kytkentätapahtumien aikana, mikä saattaa vaarantaa komponenttien turvallisen toiminnan. Näin ollen hajainduktanssin minimoiminen kytkentäpiirissä on välttämätöntä järjestelmän luotettavuuden parantamiseksi.

 

Käyttöjärjestelmissä, joissa käytetään IGBT-tehomoduuleja, moottorikäyttöön suunnitellut laminoidut virtakiskot voivat optimoida positiivisten ja negatiivisten johtimien sijoittelun. Tämä luo kompaktimman virtasilmukan, mikä vähentää järjestelmän parasiittiparametreja ja parantaa tehon muunnostehokkuutta. Laminoitujen virtakiskojen rakenteelliset edut ja alhaisen{2}}induktanssin suunnitteluperiaatteet

 

Perinteiset yksikerroksiset kuparikiskot vaativat yleensä paljon asennustilaa ja luovat suuria magneettikenttäsilmukoita positiivisen ja negatiivisen liittimen välille. Kun virta muuttuu nopeasti, tämä suuri silmukka-alue tuottaa korkeamman lois- (hajautetun) induktanssin.

Laminoiduissa virtakiskoissa käytetään useiden johtavien kerrosten ja eristemateriaalien komposiittirakennetta. Pinoamalla johtavia kerroksia, joilla on vastakkainen napaisuus erityisten suunnitteluvaatimusten mukaisesti, positiiviset ja negatiiviset virrat kulkevat vastakkaisiin suuntiin lähellä; tämä hyödyntää sähkömagneettisen kentän kumoamisen periaatetta silmukan induktanssin vähentämiseksi.

 

Tämä rakenne ei ainoastaan ​​lyhennä virtareittiä, vaan myös minimoi alueen, jossa magneettivuo syntyy, mikä parantaa merkittävästi sähköistä suorituskykyä{0}}nopeissa kytkentäympäristöissä.

 

Uusissa energiaajoneuvojen inverttereissä IGBT{0}}-pohjaisten moottorikäyttöjen laminoidut virtakiskot tarjoavat vakaat liitäntäreitit DC-tulolle ja AC-lähdölle tehomoduuleille. Tämä minimoi jännitteen vaihtelut IGBT-moduuleissa korkeataajuisen-kytkennän aikana ja parantaa järjestelmän yleistä toiminnan vakautta.

 

Lisäksi laminoitu rakenne parantaa tehokkaasti lämmönpoistoa. Perinteisiin johtosarjoihin verrattuna tasomainen johdinrakenne tarjoaa suuremman pinta-alan lämmönpoistolle, mikä auttaa rajoittamaan lämpötilan nousua pitkäaikaisen korkean virran{1}}käytön aikana.

 

 

Moottorin ohjain on uusien energiaajoneuvojen voimansiirron ydinkomponentti; sen ensisijainen tehtävä on muuntaa DC-lähtö tehoakusta AC:ksi, joka tarvitaan moottorin käyttämiseen. Tämä prosessi sisältää korkean taajuuden ja suuren

 

Invertterin virtakiskot vastaavat tehonsiirrosta kolmen pääosan kautta: DC-tulo, tehomoduulin liitäntä ja AC-lähtö.

 

DC-tulovaiheessa virtakisko kytkeytyy tyypillisesti suodatuskondensaattoreihin tai DC-välipiirikondensaattoreihin virran aaltoilun vähentämiseksi ja jännitteen stabiloimiseksi. Kiskon integrointi kondensaattorirakenteeseen lyhentää liitäntäetäisyyksiä, vähentää liitäntäpisteiden määrää ja parantaa järjestelmän tiiviyttä.

 

Yhdistämällä kondensaattorin liitäntärakenteet virtakiskosuunnitteluun DC-linkistä tulee virtaviivaistettu ja kokoonpanon monimutkaisuus vähenee.

 

Tehomoduulin liitäntäalueella laminoidut virtakiskot on suunniteltava tarkasti vastaamaan IGBT-moduulin asettelua-ottamalla huomioon parametrit, kuten liittimen sijainti, johtimen paksuus, eristysvälys ja asennustavat-, jotta varmistetaan sekä sähköinen suorituskyky että mekaaninen luotettavuus. Suuritehoisissa invertterisovelluksissa laminoidut virtakiskot, jotka on suunniteltu suurille virroille, vastaavat raskaan-voimansiirron tarpeisiin samalla kun ne optimoivat rakenteellisen suunnittelun induktanssin ja lämpöresistanssin vähentämiseksi. ne soveltuvat uusiin energia-ajoneuvoihin, voimalaitteisiin ja teollisuuskäyttöjärjestelmiin.

 

 

 

Kun uudet energiaajoneuvot siirtyvät kohti 800 V{1}}korkeajännitealustoja, eristyssuunnittelun tärkeys on tullut yhä kriittisemmäksi.

 

Korkeajänniteympäristöissä kiskojen on kestettävä jatkuvan jännitteen lisäksi myös tärinää, lämpötilan vaihtelua ja jännitepiikkejä ajoneuvon käytön aikana. Tästä johtuen eristysmateriaalien suorituskyvystä, ryömintäetäisyyksistä ja sähköisen välyksen suunnittelusta on tullut avaintekijöitä virtakiskokehityksessä.

 

Laminoiduissa virtakiskoissa käytetään tyypillisesti eristysmenetelmiä, kuten PET:tä, PI:tä, epoksihartsia tai jauhemaalausta, ja materiaalit valitaan erityisten käyttövaatimusten perusteella.

 

Esimerkiksi lakatut eristetyt virtakiskot (VIB) parantavat johtimien suojaa eristävän pinnoitteen avulla säilyttäen samalla erinomaisen tilantehon, mikä tekee niistä ihanteellisia kompakteihin sähköliitäntäympäristöihin.

 

Perinteiseen suojuseristeeseen verrattuna integroitu eristerakenne minimoi tilankulutuksen, mikä johtaa kompaktimpaan korkeajänniteliitäntäjärjestelmään.

 

 

Uusien energiaajoneuvojen sähköjärjestelmät vaativat ratkaisuja sekä lyhyen{0}}kantaman liitäntöihin-kuten akkupakkauksissa ja sähkökäyttöisissä yksiköissä oleville-että pitkän-etäisyyden energiansiirrolle vetoakun, korkea-jännitteen jakeluyksikön ja voimansiirtojärjestelmän välillä.

 

Vaikka perinteiset korkeajännitekaapelit{0}} tarjoavat joustavuutta, ne ovat raskaita, vievät paljon tilaa ja vaativat suuria taivutussäteitä asennuksen aikana.

 

Sitä vastoin joustavat ja yhdistelmäkiskoratkaisut tarjoavat erinomaisen tilan mukautuvuuden säilyttäen samalla korkean virran{0}}kantokyvyn. Yhdistämällä johdinmateriaaleja, kuten kuparia ja alumiinia, järjestelmän painoa voidaan edelleen vähentää, mikä saavuttaa optimaalisen tasapainon kustannusten ja suorituskyvyn välillä.

 

Korkean{0}}luotettavuuden liitäntäkonsepteja, jotka alun perin kehitettiin sähkövetureiden virtakiskoille, sovelletaan yhä useammin uusiin energiaajoneuvoihin, suuriin-energian varastointijärjestelmiin ja rautatieliikenteen sähkölaitteisiin.

 

Monimutkaisissa sähkönjakelujärjestelmissä modulaarinen rakenne vähentää monimutkaisuutta, joka liittyy useiden rinnakkaisten johtimien asentamiseen, mikä helpottaa automatisoitua kokoonpanoa.

 

 

Ajoakkujärjestelmä on yksi uuden energiaajoneuvon monimutkaisimmista osista, ja siinä on eniten sähköliitäntöjä. Akun rakennetekniikoiden, kuten CTP (Cell-to-Pack) ja CTC (Cell-to-Cassis, kehityksen myötä solujen integraation taso jatkaa nousuaan, mikä asettaa korkeampia vaatimuksia sisäisille liitäntäratkaisuille.

 

Perinteiset menetelmät-kuten kaapelit ja metalliset liitoskielekkeet- kamppailevat usein monimutkaisuuden, alhaisen kokoonpanotehokkuuden ja luotettavuuden kanssa, kun liitetään suuria määriä kennoja.

 

Virtakiskorakenteet, joille on ominaista suuret johtavat pinta-alat ja ylivoimainen rakenteellinen vakaus, voivat samanaikaisesti täyttää virransiirto- ja signaalinkeräyspiirien tarpeet.

 

Integroitumalla joustaviin painetuihin piireihin (FPC), lämpötila-antureisiin ja jännitteenvalvontalinjoihin, kiskot mahdollistavat integroidun suunnittelun tehoakkujen liitäntöjä varten.

 

Kun uudet energiaajoneuvojen (NEV) akkujärjestelmät asettavat yhä enemmän etusijalle korkean integroinnin, miniatyrisoinnin ja älykkyyden, sähkönjakelun virtakiskoratkaisut ovat yhä{0}}kriittisempi rooli akuissa, korkean{1}}jännitteen virranjakelussa ja energianhallintajärjestelmissä.

 

 

Kun NEV:t kehittyvät kohti parempaa suorituskykyä, virtakiskotekniikka on siirtymässä yksinkertaisista johtavista komponenteista kattaviin, järjestelmätason{0}}sähköratkaisuihin.

 

Laminoitujen virtakiskojen tuleva kehitys keskittyy useille avainalueille:

Ensimmäinen on pieni{0}}induktanssi. Nopeiden -teholaitteiden, kuten piikarbidin, käytön lisääntyessä järjestelmät vaativat lyhyempiä ja kompaktimpia virtasilmukoita jännitteen vaihtelun minimoimiseksi kytkennän aikana.

 

Toinen on korkeampi integraatio. Virtakiskoihin tulee yhä enemmän kondensaattoreita, antureita, suojalaitteita ja ohjauskomponentteja toiminnallisen modulaarisuuden saavuttamiseksi.

 

Kolmanneksi on kevyt muotoilu. Alumiinijohtimien, kupari-alumiinikomposiittirakenteiden ja edistyneiden valmistusprosessien käyttö auttaa vähentämään ajoneuvon painoa ja laajentamaan ajomatkaa.

 

Lisäksi virtakiskot voidaan räätälöidä tiettyihin sovelluksiin -sähköisten parametrien, asennustilan ja ympäristöolosuhteiden mukaan-optimaalisen järjestelmän yhteensopivuuden varmistamiseksi.
 

 

 

NEV-laitteiden kehityspolku on siirtymässä pelkästään akkukapasiteetin lisäämisestä järjestelmän tehokkuuden parantamiseen, rakenteiden optimointiin ja yleisten integrointiominaisuuksien parantamiseen.

 

Sisäisistä virta-akkuliitännöistä ja invertterivirran muuntamisesta ajoneuvon-laajaan-korkeajännitteen virranjakeluun, virtakiskotekniikasta on tulossa NEV-korkea{2}}jännitejärjestelmien kulmakivi.

 

Alhaista induktanssia, korkeaa luotettavuutta ja korkeaa integraatiota korostavien suunnitteluperiaatteiden pohjalta kehittyneillä sähköä johtavilla ratkaisuilla,-kuten vaihtoehtoisen energian kuparikiskot-, on jatkossakin tärkeä rooli NEV-laitteiden, energian varastointijärjestelmien ja uusien energialaitteiden aloilla. Tulevaisuudessa 800 V:n alustojen, suuritehoisten-sähkökäyttöjärjestelmien ja älykkäiden energiajärjestelmien kehityksen ohjaamanalaminoidut virtakiskotkehittyy pelkkien liitäntäkomponenttien lisäksi keskeiseksi teknologiseksi perustaksi uusien energiaajoneuvojen -tehokkaille sähköenergian hallintajärjestelmille.