چگونه می توان بین شینه های مسی سفت و سخت و اتصالات فویل مسی انعطاف پذیر را انتخاب کرد؟ تجزیه و تحلیل رسانایی و طراحی اتلاف گرما در سیستم‌های انرژی جدید.

با توسعه سریع وسایل نقلیه انرژی جدید، سیستم‌های ذخیره انرژی، و{0}تجهیزات الکتریکی با توان بالا، سیستم‌های شینه نه تنها وظیفه انتقال نیرو را بر عهده می‌گیرند، بلکه به جزء مهمی از سیستم‌های مدیریت حرارتی تبدیل می‌شوند. در محیط‌های عملیاتی با جریان بالا، اگر گرمای تولید شده توسط هادی نتواند به موقع دفع شود، مستقیماً بر راندمان سیستم، قابلیت اطمینان اتصال و طول عمر اجزای حیاتی تأثیر می‌گذارد.

 

در سیستم‌های اتصال الکتریکی انرژی جدید، شین‌های مسی صلب و اتصالات فویل مسی انعطاف‌پذیر دو راه‌حل رسانا هستند. اگرچه هر دو دارای رسانایی عالی هستند، اما در مکانیسم‌های اتلاف گرما، ویژگی‌های ساختاری و سناریوهای کاربردی تفاوت قابل‌توجهی دارند. درک این تفاوت ها برای بهینه سازی طراحی سیستم بسیار مهم است.

 

 

 

گرمایش ژول زمانی ایجاد می شود که جریان از یک هادی عبور می کند. بنابراین، کنترل حرارت یک مسئله حیاتی در طراحی شینه است. محصولات شینه با ساختارهای مختلف مسیرهای اتلاف حرارت کاملاً متفاوتی دارند.

 

شینه‌های مسی سفت و سخت معمولاً با استفاده از مس-با خلوص بالا تولید می‌شوند و ساختار فلزی متراکم و پیوسته‌ای دارند. گرما را می توان به سرعت در امتداد رسانا به مناطق تعیین شده مانند صفحات سرد، محفظه ها یا سینک های حرارتی هدایت کرد و آنها را برای ساخت مسیرهای انتقال حرارت قابل کنترل مناسب تر می کند. به عنوان یک محلول شینه مسی معمولی که برای ولتاژ جریان بالا استفاده می شود، به طور گسترده در دستگاه های{3} با قدرت بالا استفاده می شود.

 

در مقابل، اتصالات انعطاف پذیر فویل مسی با لمینیت و جوش دادن چندین لایه فویل مسی فوق نازک- تشکیل می شوند. رسانش گرما آنها بیشتر به سطح بزرگ آنها وابسته است و گرما را از طریق همرفت هوا و تابش حرارتی آزاد می کند. با توجه به ساختار اتصال نرم شینه‌ای{3}}ورقه‌ای مسی، می‌تواند رسانایی و الزامات انعطاف‌پذیری را متعادل کند و مزایای قابل‌توجهی را در شرایط عملیاتی پویا ارائه دهد.

 

 

شینه‌های مسی سخت دارای مقاومت کم، اندوکتانس کم و استحکام مکانیکی عالی هستند که انتقال جریان بالا{0}} پایدار و قابل اعتماد را ممکن می‌سازد. به طور همزمان، هندسه منظم آنها ادغام با سیستم های خنک کننده را تسهیل می کند و منجر به استفاده گسترده از آنها در وسایل نقلیه انرژی جدید و دستگاه های ذخیره انرژی می شود.

 

کاربردهای رایج عبارتند از:

پایانه های خروجی مثبت و منفی مدار اصلی بسته باتری؛
واحدهای توزیع برق ولتاژ بالا (PDU)؛
سیستم های اتصال کنتاکتور و فیوز؛
اتوبوس های DC اینورتر و کنترل کننده موتور;
سیستم های مبدل توزیع برق و ذخیره انرژی صنعتی

 

در سیستم‌های محرک الکتریکی خودرو، برخی از طرح‌ها شینه مسی انعطاف‌پذیر برای توزیع نیروی خودرو را با شینه‌های مسی صلب ترکیب می‌کنند و از طریق یک رویکرد انعطاف‌پذیر-به تعادلی بین هدایت و سازگاری ارتعاش دست می‌یابند.

 

برای سناریوهایی که نیاز به طرح‌بندی‌های ساختاری پیچیده دارند، شینه مسی شکل انعطاف‌پذیر مورد استفاده برای گذرگاه خط نیز برای دستیابی به انتقال جریان کارآمد در فضای نصب محدود استفاده می‌شود.

 

 

بزرگترین مزیت اتصالات انعطاف پذیر فویل مسی در قابلیت جبران جابجایی ارائه شده توسط ساختار انعطاف پذیر نهفته است. در طول عملیات تجهیزات، تغییرات دما باعث انبساط و انقباض حرارتی فلز می شود، در حالی که ارتعاش خودرو و ضربه مکانیکی نیز باعث ایجاد تنش در نقاط اتصال می شود.

 

با استفاده از طراحی اتصال انعطاف پذیر فویل چندلایه شینه مسی، هادی می تواند بخشی از تنش های مکانیکی را جذب کند و خطر آسیب خستگی در نقاط اتصال را کاهش دهد.

کاربردهای معمولی عبارتند از:

 

اتصالات سری و موازی بین سلول های باتری؛ سیستم های اتصال داخلی در ماژول های باتری؛ اتصالات بین بسته‌های باتری و جعبه‌های{0}}ولتاژ بالا؛ اتصالات سیستم BMS؛ اتصالات هادی انعطاف پذیر برای ترانسفورماتورها و تجهیزات قدرت.

 

در زمینه باتری‌های نیرو، میله‌های اتوبوس با روکش مسی انعطاف‌پذیر-برای بسته‌های باتری EV تبدیل به یک راه‌حل اصلی شده است که نیازهای دوگانه انتقال جریان بالا و سازگاری با ارتعاش را برآورده می‌کند.

 

برای کاربردهایی که نیاز به اتصال به ترانسفورماتورها یا دستگاه‌های الکترونیکی قدرت دارند، کانکتورهای انعطاف‌پذیر/قطعات ترانسفورماتور با روکش مسی{0} نیز به طور گسترده برای کاهش تأثیر استرس مکانیکی بر پایانه‌های اتصال استفاده می‌شوند.

 

 

 

صنعت انرژی جدید تقاضاهای بیشتری را برای محصولات باسبار ایجاد کرده است، از جمله:

 

ظرفیت حمل جریان بیشتر؛ افزایش دمای کمتر؛ فضای نصب کوچکتر؛ قابلیت اطمینان ارتعاش بالاتر؛ عمر طولانی تر.

بنابراین، سیستم‌های بیشتری از طرح‌های شینه مرکب استفاده می‌کنند.

 

به عنوان مثال، در داخل بسته باتری قدرت، ناحیه اتصال سلولی اغلب از میله‌های گذرگاه انعطاف‌پذیر با روکش مسی-برای انطباق با شرایط انبساط باتری و ارتعاش استفاده می‌کند، در حالی که در ناحیه خروجی مدار اصلی، شینه‌های مسی صلب برای مدیریت انتقال جریان بالا استفاده می‌شود.

 

برخی از پلت‌فرم‌های{0} عملکرد بالا همچنین از فناوری گذرگاه انعطاف‌پذیر چند لایه برای وسایل نقلیه انرژی‌های جدید استفاده می‌کنند که القایی را کاهش می‌دهد و سازگاری الکترومغناطیسی سیستم را از طریق طراحی پشته هادی چند لایه- بهبود می‌بخشد.

 

در سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی، ساختار رسانا همچنین باید به چالش‌های مدیریت حرارتی عملکرد چرخه‌ای بلندمدت- رسیدگی کند. بنابراین، راه‌حل‌های گذرگاه فویل مسی چند لایه به تدریج به یکی از اجزای مهم دستگاه‌های ذخیره انرژی{2} با توان بالا تبدیل می‌شوند.

 

 

 

عملکرد شینه نه تنها به خود ماده بلکه به فرآیند تولید نیز بستگی دارد.

 

برای شینه های مسی صلب، خلوص مواد، دقت مهر زنی، فرآیندهای خمشی و آبکاری سطح همگی بر رسانایی نهایی و مقاومت در برابر خوردگی تأثیر می گذارند.

 

برای اتصالات فویل مسی انعطاف پذیر، کیفیت اتصال بین لایه ها یک شاخص کلیدی است. محصولات با کیفیت بالا معمولاً از فرآیندهای پیوند انتشار، پیوند مولکولی، یا{2}}جوشکاری با فشار بالا برای دستیابی به پیوند متالورژیکی بین ورق‌های مسی استفاده می‌کنند و در نتیجه مقاومت تماس و مقاومت حرارتی تماس را کاهش می‌دهند.

 

فناوری فویل مس چند لایه برای اتصال به طور گسترده به طور موثر پایداری رسانایی و{0}}قابلیت اطمینان طولانی مدت ناحیه اتصال را بهبود می بخشد.

 

برای نیازهای پروژه خاص، شینه های لمینت شده با فویل مسی انعطاف پذیر سفارشی را می توان بر اساس فضای نصب، ظرفیت حمل جریان، و الزامات ساختاری برای دستیابی به تعادل بهینه بین عملکرد الکتریکی و طراحی سازه توسعه داد.

 

 

همانطور که پلتفرم‌های ولتاژ بالا برای وسایل نقلیه انرژی جدید به سمت 800 ولت و حتی سطوح ولتاژ بالاتر توسعه می‌یابند، و چگالی توان سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی همچنان در حال افزایش است، سیستم‌های شینه به سمت سبک‌سازی، یکپارچگی بالا و تلفات کم در حال تکامل هستند.

 

طرح‌های اتصال الکتریکی آینده تأکید بیشتری بر بهینه‌سازی هم‌افزایی مدیریت حرارتی، سازگاری الکترومغناطیسی و قابلیت اطمینان سازه خواهد داشت. شینه های مسی صلب با هدایت حرارتی عالی خود، همچنان وظیفه انتقال مدار اصلی را بر عهده خواهند داشت، در حالی کهاتصالات فویل مسی انعطاف پذیرنقش مهم تری در جداسازی ارتعاش، جبران حرارتی و چیدمان های فضایی پیچیده ایفا خواهد کرد.

 

بنابراین، در سیستم‌های انرژی جدید مدرن، شینه‌های مسی سفت و سخت و اتصالات فویل مسی انعطاف‌پذیر متقابل نیستند، بلکه به طور منطقی بر اساس شرایط عملیاتی مختلف پیکربندی شده‌اند تا به طور مشترک یک سیستم اتصال الکتریکی کارآمد، ایمن و قابل اعتماد ایجاد کنند.