การวิเคราะห์บัสบาร์ในระบบแรงดันไฟฟ้าสูง-ของยานพาหนะพลังงานใหม่

ในภาคยานยนต์พลังงานใหม่ บัสบาร์เป็นองค์ประกอบสำคัญในระบบส่งไฟฟ้าแรงสูง-และกระแสสูง- เมื่อเปรียบเทียบกับยานพาหนะที่ใช้พลังงานเชื้อเพลิงแบบดั้งเดิม- ยานพาหนะพลังงานใหม่จะทำงานที่แรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่าและมีความหนาแน่นของพลังงานมากกว่า ทำให้มีความต้องการบัสบาร์ที่สูงกว่าในแง่ของการกระจายพลังงาน การจัดการระบายความร้อน และความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้า

 

บทความนี้จะอธิบายประเภทบัสบาร์ ข้อดี การผลิต และการออกแบบประเด็นสำคัญอย่างเป็นระบบจากมุมมองของอุตสาหกรรม คำศัพท์ทางเทคนิคทั่วไป (เช่น บัสบาร์เคลือบ บัสบาร์ทองแดงเคลือบ และบัสบาร์ทองแดงเคลือบ) รวมอยู่ในบทความเพื่อใช้อ้างอิงโดยนักออกแบบทางวิศวกรรมและผู้เชี่ยวชาญด้านการจัดซื้อ

 

 

 

 

บัสบาร์สามารถแบ่งตามวัสดุ: ทองแดงและอลูมิเนียม ขึ้นอยู่กับความยืดหยุ่นสามารถแบ่งออกเป็นบัสบาร์แบบแข็งและแบบยืดหยุ่นได้ บัสบาร์แข็งโดยทั่วไปจะมีตัวนำแข็งเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าหรือรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าลบมุม และเหมาะสำหรับการใช้งานที่มีพื้นที่จำกัดและจำเป็นต้องมีความแข็งแกร่งในระดับหนึ่ง

 

บัสบาร์ที่ยืดหยุ่นถูกสร้างขึ้นโดยการซ้อนแผ่นทองแดงแบนบางๆ หลายชั้นแล้วเคลือบด้วยวัสดุฉนวน ช่วยเพิ่มความยืดหยุ่นและบรรเทาความเครียด บัสบาร์แบบลามิเนต (หรือที่เรียกว่าบัสบาร์แบบลามิเนต) ได้รับการบูรณาการที่มีความหนาแน่นสูง-ผ่านตัวนำและฉนวนหลายชั้น รูปแบบทั่วไป ได้แก่ บัสบาร์ทองแดงแบบลามิเนต แท่งทองแดงแบบลามิเนต และบัสบาร์แบบยืดหยุ่นแบบลามิเนต

 

 

โครงสร้างที่กะทัดรัดและการใช้พื้นที่สูง:บัสบาร์เคลือบแทนสายเคเบิลจำนวนมากหรือแท่งทองแดงหนาที่มีหลายชั้น ช่วยประหยัดพื้นที่อย่างมากและทำให้การประกอบง่ายขึ้น

 

ความต้านทานต่ำและการกระจายความร้อนที่ดีเยี่ยม:ทางเดินตัวนำแบบตัดขวาง-ขนาดใหญ่-ที่สั้นและใหญ่ช่วยลดความต้านทานหน้าสัมผัสและการสูญเสียของเส้น ลดการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิโดยรวม และปรับปรุงความน่าเชื่อถือของระบบ

 

ตัวเหนี่ยวนำต่ำ, ความจุสูง:เลย์เอาต์ของตัวนำที่มีระยะห่างกันหลายชั้นช่วยลดการเหนี่ยวนำลูป บรรเทาแรงดันไฟกระชาก และปกป้องอุปกรณ์ไฟฟ้า (เช่น IGBT และ SiC) ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

 

การประกอบและบูรณาการอัตโนมัติอย่างง่ายดายกับ PCB และโมดูลอื่นๆ:การออกแบบโมดูลาร์ที่ได้มาตรฐานช่วยให้การประกอบและสายการผลิตอัตโนมัติรวดเร็วยิ่งขึ้น

 

ความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้าและการป้องกัน:การออกแบบหลาย-เลเยอร์ให้การป้องกัน EMI บางส่วน ซึ่งลดการรบกวนของระบบ

 

 

ระบบแบตเตอรี่:การกระจายกระแสและการกระจายกำลังไฟฟ้าแรงสูง-ที่ระดับเซลล์ โมดูล และแพ็คมักใช้บัสบาร์แบบแข็งหรือแบบเคลือบเพื่อให้ตรงตามข้อกำหนดกระแสสูงและแรงดันตกคร่อมต่ำ

 

มอเตอร์ไดรฟ์และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลัง:เพื่อให้ตรงตามการสลับความถี่สูง-และการสลับกระแสอย่างรวดเร็ว บัสบาร์แบบลามิเนตสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังจึงมักใช้เพื่อลดการเหนี่ยวนำลูปและปรับปรุงประสิทธิภาพการระบายความร้อน

 

ศูนย์สื่อสารและข้อมูล:ในสถานการณ์การจ่ายไฟที่มีความหนาแน่นสูง- บัสบาร์แบบลามิเนตสำหรับโทรคมนาคมสามารถใช้เพื่อให้เกิดการกระจายพลังงานแบบโมดูลาร์และกระจายความร้อนได้อย่างเหมาะสม

 

โซลูชั่นที่กำหนดเอง:โซลูชันที่ปรับแต่งเฉพาะสำหรับลูกค้าหรืออุตสาหกรรมเฉพาะ (เช่น สถานการณ์การใช้งานที่ระบุชื่อหรือกรณีอ้างอิง เช่น บัสบาร์เคลือบสำหรับ Mersen) แสดงให้เห็นถึงความสามารถในการปรับตัวของบัสบาร์เคลือบในห่วงโซ่อุปทานที่หลากหลาย
 

 

 

 

กระบวนการผลิตบัสบาร์ทั่วไปประกอบด้วย: การเลือกวัสดุ → การตัด → การปรับสภาพพื้นผิว (เช่น การดองและการทำความสะอาด) → การหั่น/การเจาะ → การเคลือบ/การจัดตำแหน่ง → การเคลือบฉนวนหรือการฉีดขึ้นรูป → การเคลือบและการขึ้นรูป → การรักษาด้านข้างและการตัดแต่ง → การรักษาพื้นผิว (Tinning การชุบนิกเกิล หรือการทำให้เป็นฟิล์ม) → การตรวจสอบขั้นสุดท้าย (ความต้านทาน ความต้านทานแรงดันไฟฟ้า และความต้านทานต่ออุณหภูมิ) → บรรจุภัณฑ์

 

สำหรับบัสบาร์ทองแดงแบบเคลือบและบัสบาร์แบบยืดหยุ่นแบบลามิเนต การเลือกใช้วัสดุฉนวนระหว่างชั้น การควบคุมอุณหภูมิ/ความดันในระหว่างกระบวนการเคลือบ และความแม่นยำในการจัดตำแหน่งระหว่างชั้นเป็นปัจจัยสำคัญในการพิจารณาประสิทธิภาพทางไฟฟ้าและทางกลของผลิตภัณฑ์ การป้อนอัตโนมัติ การเจาะที่แม่นยำ และการทดสอบ-ในสายการผลิต (ความต้านทานแรงดันไฟฟ้า กระแสรั่วไหล และการถ่ายภาพความร้อน) เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการบรรลุ-การผลิตจำนวนมากที่ให้ผลผลิตสูง

 

 

ความสามารถในการรองรับปัจจุบันและการจำลองความร้อน:ออกแบบพื้นที่หน้าตัด-ตามความต้องการความหนาแน่นปัจจุบันของระบบ และใช้การจำลองความร้อนเพื่อยืนยันอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นและอายุการใช้งานภายใต้สภาวะการทำงานสูงสุด ที่ความหนาแน่นกระแสสูง ให้พิจารณาเพิ่มการกระจายความร้อนในพื้นที่

 

ฉนวนและระยะการคืบคลาน:ความหนาของฉนวนและระยะห่างตามผิวฉนวน/ช่องว่างอากาศถูกกำหนดตามแรงดันไฟฟ้าของระบบและระดับความปลอดภัย เพื่อให้มั่นใจถึงขอบเขตความปลอดภัยในกรณีที่ไฟฟ้าลัดวงจรหรือฉนวนพัง

 

ความแข็งแรงทางกลและความทนทานต่อการสั่นสะเทือน:ภายใต้สภาวะการทำงานของระบบขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าและยานพาหนะ บัสบาร์ต้องเป็นไปตามข้อกำหนดด้านความน่าเชื่อถือสำหรับการกระแทก การสั่นสะเทือน และวงจรความร้อน บัสบาร์แบบยืดหยุ่นแบบลามิเนตมีข้อดีในการบรรเทาความเครียดและต้านทานความเมื่อยล้า

 

ความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้า (EMC):ลดพื้นที่ลูปให้เหลือน้อยที่สุดผ่านเค้าโครงเลเยอร์และการออกแบบวงจร และรวมชั้นป้องกันหรือโครงสร้างการรักษา EMI เฉพาะทางเมื่อจำเป็น

 

การประกอบและการทดสอบ:พิจารณาโครงร่างการเชื่อมต่อแบบโบลต์ อินเทอร์เฟซแบบเสียบ- ข้อต่อบัดกรี และจุดทดสอบเพื่ออำนวยความสะดวกในการประกอบและบำรุงรักษา

 

 

 

 

บัสบาร์ขึ้นอยู่กับโทโพโลยีของระบบและข้อจำกัดทางกลเป็นอย่างมาก ส่งผลให้มีมาตรฐานในระดับต่ำ และมักจะได้รับการปรับแต่งเป็นหลัก สิ่งนี้กำหนดให้ผู้ผลิตต้องมีความสามารถในการตรวจสอบการออกแบบที่รวดเร็ว มีประสบการณ์ในการจับคู่วัสดุ และความสามารถในการผลิตที่สมบูรณ์

 

อย่างไรก็ตาม โซลูชันซีรีส์ต่างๆ ได้รับการพัฒนาอย่างค่อยเป็นค่อยไปสำหรับการใช้งานที่เฉพาะเจาะจง (เช่น มอเตอร์ไดรฟ์และอุปกรณ์จ่ายไฟโทรคมนาคม) เช่น Motor Drive Laminated Bus Bar สำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลัง และลามิเนต Bus Bar สำหรับโทรคมนาคม ซึ่งช่วยให้สามารถผลิตแบบโมดูลาร์และจัดส่งที่รวดเร็วภายในช่วงที่กำหนด

 

 

ระบบประกันคุณภาพที่ครอบคลุมประกอบด้วยการตรวจสอบวัสดุ การทดสอบความต้านทาน/ความต่อเนื่อง การทดสอบการทนต่อแรงดันไฟฟ้า การทดสอบวงจรความร้อนและการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างฉับพลัน การทดสอบการสั่นสะเทือนและการกระแทก และการทดสอบ-อายุการใช้งานระยะยาว สำหรับการผลิตจำนวนมากของบัสบาร์เคลือบทองแดงหรือบัสบาร์เคลือบ การทดสอบความต้านทานแบบออนไลน์และการตรวจสอบด้วยภาพความร้อนเฉพาะจุดสามารถตรวจจับข้อบกพร่องตั้งแต่เนิ่นๆ ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

 

 

การบูรณาการที่สูงขึ้นและขนาดที่เล็กลง:เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าและความหนาแน่นของพลังงานเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง จึงมีข้อกำหนดที่สูงขึ้นสำหรับส่วนประกอบการกระจายพลังงานความหนาแน่นสูง- เช่น บัสบาร์แบบเคลือบ

 

วัสดุใหม่และการรักษาพื้นผิว:การพัฒนาฟิล์มฉนวนที่เชื่อถือได้สูงและเทคโนโลยีการปรับสภาพพื้นผิวที่ต้านทานการกัดกร่อน-เพื่อปรับปรุงอายุการใช้งานและความเข้ากันได้ของกระบวนการ

 

ระบบอัตโนมัติและการผลิตอัจฉริยะ:ปรับปรุงการออกแบบอัตโนมัติ (การจำลอง-ความร้อน-ทางกล-ทางกล) และระบบการผลิตอัตโนมัติเพื่อลดเวลาและต้นทุนในการจัดส่ง

 

การกำหนดมาตรฐานและความเป็นโมดูล:ในขณะที่มั่นใจในประสิทธิภาพ เราจะส่งเสริมกลุ่มผลิตภัณฑ์โมดูลาร์สำหรับการใช้งานทั่วไป (เช่น มอเตอร์ไดรฟ์ การสื่อสาร และการจัดเก็บพลังงาน) ปรับสมดุลการปรับแต่งและความสามารถในการปรับขนาด

 

 

บัสบาร์ถือเป็นส่วนประกอบสำคัญที่ "มองไม่เห็น" ในระบบไฟฟ้าแรงสูง-ของยานพาหนะพลังงานใหม่ มีบทบาทสำคัญในการส่งผ่านกำลัง การกระจายความร้อน ความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้า และประสิทธิภาพในการประกอบ เทคโนโลยีต่างๆ เช่น ลามิเนท บัสบาร์ ต่างๆบัสบาร์ทองแดงเคลือบและบัสบาร์แบบยืดหยุ่นเคลือบลามิเนตมอบเส้นทางที่เป็นไปได้ในการจัดการกับแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้น กระแสที่สูงขึ้น และข้อจำกัดด้านพื้นที่ที่เข้มงวดมากขึ้น

 

เมื่อมองไปข้างหน้า ด้วยการรวมการจำลองระดับระบบ- นวัตกรรมวัสดุ และระบบอัตโนมัติในการผลิต บัสบาร์จะยังคงพัฒนาไปสู่การบูรณาการที่สูงขึ้น การทำให้เป็นโมดูล และความน่าเชื่อถือสูง ดังนั้นจึงให้บริการระบบย่อยที่สำคัญได้ดีขึ้น เช่น แบตเตอรี่พลังงาน ระบบควบคุมมอเตอร์ และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลัง