Análise de barramentos em sistemas de alta tensão de veículos de energia nova-

No setor de veículos de nova energia, os barramentos são componentes essenciais em sistemas de transmissão de alta-tensão e alta{1}}corrente. Em comparação com os veículos tradicionais- movidos a combustível, os novos veículos de energia operam em tensões mais altas e têm maiores densidades de potência, exigindo mais dos barramentos em termos de distribuição de energia, gerenciamento térmico e compatibilidade eletromagnética.

 

Este artigo explica sistematicamente os tipos de barramentos, vantagens, fabricação e pontos-chave de projeto do ponto de vista da indústria. Termos técnicos comuns (como barramentos laminados, barramentos de cobre laminados e barramentos de cobre laminados) são incorporados ao longo do artigo para referência tanto por projetistas de engenharia quanto por profissionais de compras.

 

 

 

 

Os barramentos podem ser categorizados por material: cobre e alumínio. Com base na flexibilidade, podem ser divididos em barramentos rígidos e flexíveis. Os barramentos rígidos normalmente apresentam condutores sólidos em formatos retangulares ou retangulares chanfrados e são adequados para aplicações onde o espaço é limitado e é necessário um certo grau de rigidez.

 

Os barramentos flexíveis são construídos empilhando múltiplas camadas de folhas de cobre finas e planas e revestindo-as com material isolante, oferecendo maior flexibilidade e alívio de tensão. Barramentos laminados (também conhecidos como barramentos laminados) alcançam integração de alta-densidade por meio de múltiplas camadas de condutores e isolamento. As formas comuns incluem barramentos de cobre laminados, barras de cobre laminadas e barramentos flexíveis laminados.

 

 

Estrutura compacta e alta utilização de espaço:Os barramentos laminados substituem vários cabos ou barras grossas de cobre com múltiplas camadas, economizando significativamente espaço e simplificando a montagem.

 

Baixa impedância e excelente dissipação de calor:Caminhos de condutor de seção-transversal-curta e grande reduzem a resistência de contato e as perdas de linha, reduzindo o aumento geral de temperatura e melhorando a confiabilidade do sistema.

 

Baixa indutância, alta capacitância:O layout de múltiplas camadas de condutores espaçados suprime efetivamente a indutância do loop, atenua picos de tensão e protege dispositivos de energia (como IGBTs e SiC).

 

Fácil montagem automatizada e integração com PCBs e outros módulos:O design modular padronizado facilita a montagem rápida e a automação da linha de produção.

 

Compatibilidade Eletromagnética e Blindagem:O design multi-camadas fornece blindagem EMI parcial, reduzindo a interferência do sistema.

 

 

Sistemas de bateria:A distribuição de corrente e a distribuição de energia de alta-tensão nos níveis de célula, módulo e pacote geralmente utilizam barramentos rígidos ou laminados para atender aos requisitos de alta corrente e baixa queda de tensão.

 

Acionamentos de motores e eletrônica de potência:Para atender à comutação de alta-frequência e à comutação rápida de corrente, o barramento laminado para eletrônicos de potência é frequentemente usado para reduzir a indutância do loop e melhorar o desempenho térmico.

 

Centros de comunicações e dados:Em cenários de fonte de alimentação de alta-densidade, o barramento laminado para telecomunicações pode ser usado para obter distribuição modular de energia e otimizar a dissipação de calor.

 

Soluções personalizadas:Soluções personalizadas para clientes ou indústrias específicas (por exemplo, cenários de aplicação nomeados ou casos de referência como o Barramento Laminado para Mersen) demonstram a adaptabilidade dos barramentos laminados em diversas cadeias de fornecimento.
 

 

 

 

O processo típico de fabricação de barramentos inclui: Seleção de material → Corte → Pré-tratamento de superfície (por exemplo, decapagem e limpeza) → Fatiamento/Puncionamento → Laminação/Alinhamento → Revestimento de isolamento ou moldagem por injeção → Laminação e conformação → Tratamento lateral e aparamento → Tratamento de superfície (Estanhagem, Niquelagem ou Passivação) → Inspeção Final (Resistência, Resistência à Tensão e Resistência à Temperatura) → Embalagem.

 

Para barramentos de cobre laminado e barramentos flexíveis laminados, a escolha do material de isolamento entre camadas, o controle de temperatura/pressão durante o processo de laminação e a precisão do alinhamento entre camadas são fatores-chave na determinação do desempenho elétrico e mecânico do produto. Alimentação automatizada, perfuração de precisão e testes-em linha (resistência de tensão, corrente de fuga e imagens térmicas) são essenciais para alcançar produção em massa de alto-rendimento.

 

 

Capacidade de carga atual e simulação térmica:Projete a área da seção-transversal com base nos requisitos atuais de densidade do sistema e use a simulação térmica para confirmar o aumento da temperatura e a vida útil sob condições operacionais máximas. Em altas densidades de corrente, considere aumentar a dissipação de calor local.

 

Distância de isolamento e fuga:A espessura do isolamento e as distâncias de fuga/entreferro são determinadas com base na tensão do sistema e no nível de segurança para garantir uma margem de segurança em caso de curto-circuito ou quebra do isolamento.

 

Resistência Mecânica e Tolerância à Vibração:Sob condições de acionamento elétrico e operação do veículo, os barramentos devem atender aos requisitos de confiabilidade para choque, vibração e ciclos térmicos. Barramentos flexíveis laminados oferecem vantagens no alívio de tensões e resistência à fadiga.

 

Compatibilidade Eletromagnética (EMC):Minimize a área do loop por meio do layout das camadas e do projeto do circuito e incorpore camadas de blindagem ou estruturas especializadas de tratamento EMI quando necessário.

 

Montagem e testabilidade:Considere o layout das conexões de parafuso, interfaces-de plug-in, juntas de solda e pontos de teste para facilitar a montagem e a manutenção.

 

 

 

 

Os barramentos são altamente dependentes da topologia do sistema e das restrições mecânicas, resultando em um baixo grau de padronização, e muitas vezes são principalmente personalizados. Isso exige que os fabricantes possuam recursos rápidos de verificação de projeto, experiência em correspondência de materiais e recursos completos de fabricação.

 

Apesar disso, soluções em série têm sido gradualmente desenvolvidas para aplicações específicas (como acionamentos de motores e fontes de alimentação para telecomunicações), como o barramento laminado para acionamento de motor para eletrônica de potência e o barramento laminado para telecomunicações, permitindo produção modular e entrega rápida dentro de uma determinada faixa.

 

 

Um sistema abrangente de garantia de qualidade inclui inspeção de materiais, testes de resistência/continuidade, testes de resistência de tensão, testes de ciclo térmico e choque térmico, testes de vibração e impacto e testes de vida útil-de longo prazo. Para a produção em massa de barramentos de cobre laminados ou barramentos laminados, testes de resistência on-line e inspeções de imagens térmicas pontuais podem detectar defeitos precoces com eficácia.

 

 

Maior integração e tamanho menor:À medida que a tensão e a densidade de potência continuam a aumentar, requisitos mais elevados são impostos aos componentes de distribuição de energia de alta-densidade, como barramentos laminados.

 

Novos Materiais e Tratamento de Superfície:Desenvolvimento de filmes isolantes altamente confiáveis ​​e tecnologias de tratamento de superfície{0}}resistentes à corrosão para melhorar a vida útil e a compatibilidade do processo.

 

Automação e Manufatura Inteligente:Melhorar a automação do projeto (simulação elétrica-térmica-mecânica-) e a automação da produção para reduzir o tempo e os custos de entrega.

 

Padronização e Modularidade:Ao mesmo tempo que garantimos o desempenho, promoveremos linhas de produtos modulares para aplicações típicas (como acionamentos de motores, comunicações e armazenamento de energia), equilibrando personalização e escalabilidade.

 

 

Como um componente chave e "invisível" no sistema de alta-tensão dos novos veículos de energia, os barramentos desempenham um papel crucial na transmissão de energia, dissipação de calor, compatibilidade eletromagnética e eficiência de montagem. Tecnologias como Barramentos Laminados, diversosBarramentos de cobre laminado, e barramentos flexíveis laminados fornecem um caminho viável para lidar com tensões e correntes mais altas e restrições de espaço mais rigorosas.

 

Olhando para o futuro, ao combinar-simulação em nível de sistema, inovação de materiais e automação de fabricação, os barramentos continuarão a se desenvolver em direção a maior integração, modularização e alta confiabilidade, atendendo melhor subsistemas importantes, como baterias de energia, sistemas de controle de motores e eletrônicos de potência.