Aukštos{0}}įtampos elektros integravimo technologijos, skirtos naujoms energijos transporto priemonėms, analizė: laminuotos šynos skatina elektrinių pavarų sistemų evoliuciją siekiant didelės galios ir lengvumo

Naujoms energetinėms transporto priemonėms (NEV) tobulėjant link didesnės įtampos, didesnės galios ir didesnės integracijos, transporto priemonių elektrinės architektūros iš esmės keičiasi. Nuo 800 V aukštos-įtampos platformų ir novatoriškų akumuliatorių sistemų struktūrų iki elektrinių pavarų sistemų „viskas- viename-“ integracijos – efektyvūs, saugūs ir kompaktiški jėgos perdavimo sprendimai tapo esminiu pagrindu gerinant bendrą transporto priemonės veikimą.

 

NEV elektros energijos perdavimui tarp traukos akumuliatoriaus, elektrinės pavaros sistemos, įkrovimo sistemos ir pagalbinės aukštos{0}}įtampos įrangos reikia daugybės aukštos{1}}tampos jungties komponentų. Nors tradiciniai laidai ir standartinės varinės šynos atitinka pagrindinius ryšio poreikius, jie vis dažniau susiduria su iššūkiais dėl srovės-laidumo, elektromagnetinio suderinamumo (EMC), įrengimo vietos ir patikimumo tais atvejais, kai naudojamos didelės srovės, aukšto dažnio perjungimas ir labai integruotas erdvinis išdėstymas.

 

Laminuotos šynos-, pasižyminčios mažu parazitiniu induktyvumu, didele srovės{1}}laida, kompaktiška struktūra ir lanksčiu montavimu-, tapo pagrindiniu aukštos- įtampos elektros jungčių NEV sprendimu. Jie plačiai naudojami akumuliatorių paketuose, variklių valdikliuose, keitikliuose, maitinimo moduliuose ir energijos paskirstymo sistemose.

 

 

 

NEV aukštos -tampos sistemos paprastai apima kelis modulius, įskaitant traukos akumuliatorių, aukštos -tampos energijos paskirstymo bloką (PDU), variklio valdiklį, į-įmontuotą įkroviklį (OBC) ir oro kondicionavimo kompresorių. Kai transporto priemonių įtampos platformos keičiasi nuo 400 V iki 800 V ar aukštesnės, elektros jungčių sistemos turi atitikti griežtus-srovių perdavimo, elektros izoliacijos, saugos ir patikimumo bei erdvės optimizavimo reikalavimus.

 

Palyginti su tradicinėmis kabelių jungtimis, šynų konstrukcijos pasižymi geru vietos panaudojimu ir stabilesniu elektros našumu. Esant tam tikram skerspjūvio plotui, variniai laidininkai užtikrina efektyvesnį srovės perdavimo kelią; be to, dėl jų standžios struktūros jie yra mažiau jautrūs ilgalaikės transporto priemonės vibracijos poveikiui.

 

Didelės{0}}galios elektrinės pavaros sistemose mažo-induktyvumo ryšys tapo svarbiu projektavimo parametru. Pavyzdžiui, galios konvertavimo sistemose, kuriose naudojami didelės spartos perjungimo įtaisai, parazitinis induktyvumas perjungimo įvykių metu gali sukelti įtampos šuolius, o tai gali pakenkti saugiam komponentų veikimui. Vadinasi, norint padidinti sistemos patikimumą, labai svarbu sumažinti jungčių grandinėje esantį klaidinantį induktyvumą.

 

Pavarų sistemose, kuriose naudojami IGBT galios moduliai, variklinėms pavaroms skirtos laminuotos šynos gali optimizuoti teigiamų ir neigiamų laidininkų išdėstymą. Tai sukuria kompaktiškesnę srovės kilpą, taip sumažindama sistemos parazitinius parametrus ir pagerindama galios konversijos efektyvumą. Laminuotų šynų konstrukciniai pranašumai ir mažo{2}}induktyvumo projektavimo principai

 

Tradicinės vieno sluoksnio{0}}varinės šynos paprastai reikalauja daug vietos įrengimui ir sukuria dideles magnetinio lauko kilpas tarp teigiamų ir neigiamų gnybtų. Kai srovė greitai keičiasi, ši didelė kilpos sritis sukuria didesnį parazitinį (paskirstytą) induktyvumą.

Laminuotose šynose naudojama kelių laidžių sluoksnių ir izoliacinių medžiagų sudėtinė struktūra. Sukrovus priešingo poliškumo laidžius sluoksnius pagal konkrečius projektavimo reikalavimus, teigiamos ir neigiamos srovės teka priešingomis kryptimis arti; tai išnaudoja elektromagnetinio lauko panaikinimo principą, kad sumažintų kilpos induktyvumą.

 

Ši struktūra ne tik sutrumpina srovės kelią, bet ir sumažina plotą, kuriame generuojamas magnetinis srautas, ir taip žymiai pagerina elektros našumą didelės{0}}perjungimo aplinkose.

 

Naujuose energetinių transporto priemonių keitikliuose laminuotos šynos, skirtos IGBT{0}}pagrįstoms variklių pavaroms, užtikrina stabilius nuolatinės srovės įvesties ir kintamosios srovės išvesties prijungimo prie maitinimo modulių kelius. Tai sumažina įtampos svyravimus IGBT moduliuose aukšto -dažnio perjungimo metu ir padidina bendrą sistemos veikimo stabilumą.

 

Be to, laminuota struktūra efektyviai pagerina šilumos išsklaidymą. Palyginti su tradiciniais laidų pynimais, plokštuminė laidininko konstrukcija suteikia didesnį šilumos išsklaidymo paviršiaus plotą ir padeda apriboti temperatūros kilimą ilgai veikiant didelės srovės{1}}srove.

 

 

Variklio valdiklis yra pagrindinė naujų energetinių transporto priemonių jėgos pavaros sudedamoji dalis; jo pagrindinė funkcija yra paversti nuolatinės srovės išvestį iš maitinimo akumuliatoriaus į kintamąją srovę, reikalingą varikliui valdyti. Šis procesas apima aukšto-dažnio, didelės-galios energijos konversiją keitiklyje, todėl vidinei sujungimo struktūrai keliami griežti reikalavimai.

 

Inverterio šynos yra atsakingos už energijos perdavimą per tris pagrindines dalis: nuolatinės srovės įvestį, maitinimo modulio sujungimą ir kintamosios srovės išvestį.

 

Nuolatinės srovės įvesties etape šyna paprastai jungiasi prie filtravimo kondensatorių arba nuolatinės srovės grandies kondensatorių, kad sumažintų srovės pulsaciją ir stabilizuotų įtampą. Sujungus šyną su kondensatoriaus konstrukcija, sutrumpėja prijungimo atstumai, sumažėja prijungimo taškų skaičius ir padidėja sistemos kompaktiškumas.

 

Sujungus kondensatorių jungties konstrukcijas su šynų konstrukcija, nuolatinės srovės jungtis tampa supaprastinta ir sumažėja surinkimo sudėtingumas.

 

Maitinimo modulio prijungimo srityje laminuotos šynos turi būti tiksliai suprojektuotos taip, kad atitiktų IGBT modulio išdėstymą, -atsižvelgiant į tokius parametrus kaip gnybtų padėtis, laidininko storis, izoliacijos tarpas ir montavimo būdai-, kad būtų užtikrintas elektrinis veikimas ir mechaninis patikimumas. Didelės-galios keitiklių atveju laminuotos šynos, sukurtos didelėms srovėms, atitinka didelio-galios perdavimo poreikį ir optimizuoja konstrukcijos dizainą, kad sumažintų induktyvumą ir šiluminę varžą; jie tinka naujoms energijos transporto priemonėms, jėgos įrenginiams ir pramoninėms pavarų sistemoms.

 

 

 

Naujoms energetinėms transporto priemonėms pereinant prie 800 V{1}}aukštos įtampos platformų, izoliacijos dizaino svarba tampa vis svarbesnė.

 

Aukštos{0}}įtampos aplinkoje šynos turi atlaikyti ne tik nuolatinę įtampą, bet ir vibracijas, temperatūros svyravimus ir įtampos viršįtampius, atsirandančius eksploatuojant transporto priemonę. Todėl izoliacinių medžiagų našumas, valkšnumo atstumai ir elektros tarpo konstrukcija tapo pagrindiniais šynų kūrimo veiksniais.

 

Laminuotose šynose paprastai naudojami izoliacijos metodai, tokie kaip PET, PI, epoksidinė derva arba miltelinis dažymas, o medžiagos parenkamos pagal konkrečius naudojimo reikalavimus.

 

Pavyzdžiui, lakuotos izoliuotos šynos (VIB) pagerina laidininkų apsaugą per izoliacinę dangą ir išlaiko puikų erdvės efektyvumą, todėl jos idealiai tinka kompaktiškoms elektros jungčių aplinkoms.

 

Palyginti su tradicine izoliacine izoliacija, integruota izoliacijos konstrukcija sumažina vietos sąnaudas, todėl aukštos{0}} įtampos prijungimo sistema yra kompaktiškesnė.

 

 

Naujų energetinių transporto priemonių elektros sistemoms reikalingi tiek trumpo -atstumo jungčių,-pavyzdžiui, esančių akumuliatorių blokuose ir elektros pavaros blokuose-, tiek ilgo-atstumo energijos perdavimo tarp traukos akumuliatoriaus, aukštos-įtampos energijos paskirstymo bloko ir pavaros sistemos sprendimų.

 

Nors tradiciniai aukštos{0}}tampos kabeliai yra lankstūs, jie yra sunkūs, užima daug vietos ir juos montuojant reikalingas didelis lenkimo spindulys.

 

Priešingai, lankstūs ir sudėtiniai šynų sprendimai pasižymi puikiu erdviniu pritaikymu, išlaikant didelę srovės{0}}laidumą. Sujungus laidininkų medžiagas, tokias kaip varis ir aliuminis, galima dar labiau sumažinti sistemos svorį ir pasiekti optimalų kainos ir našumo balansą.

 

Didelio-patikimo jungčių koncepcijos, iš pradžių sukurtos elektrinių lokomotyvų šynoms, vis dažniau taikomos naujoms energijos transporto priemonėms, didelės- energijos kaupimo sistemoms ir geležinkelio tranzito elektros įrangai.

 

Sudėtingose ​​elektros paskirstymo sistemose modulinė konstrukcija sumažina sudėtingumą, susijusį su kelių lygiagrečių laidininkų įrengimu, taip palengvinant automatizuotą surinkimą.

 

 

Traukos akumuliatoriaus sistema yra vienas sudėtingiausių naujos energijos transporto priemonės komponentų, apimantis daugiausiai elektros jungčių. Tobulėjant baterijos struktūrinėms technologijoms, pvz., CTP (nuo elemento-į-paketą) ir CTC (cell-to-chassis), elementų integravimo lygis ir toliau kyla, todėl vidinio ryšio sprendimams keliami didesni reikalavimai.

 

Tradiciniai metodai-, pvz., kabeliai ir metalinės sujungimo ąselės-, dažnai susiduria su sudėtingumu, mažu surinkimo efektyvumu ir patikimumu, kai jungiamas didelis elementų skaičius.

 

Šynų konstrukcijos, pasižyminčios dideliais laidaus paviršiaus plotais ir puikiu konstrukciniu stabilumu, vienu metu gali patenkinti srovės perdavimo ir signalo gavimo grandinių poreikius.

 

Integruotos su lanksčiomis spausdintinėmis grandinėmis (FPC), temperatūros jutikliais ir įtampos stebėjimo linijomis, šynos įgalina integruotą maitinimo baterijų sujungimų konstrukciją.

 

Kadangi naujose energijos transporto priemonės (NEV) akumuliatorių sistemose vis labiau teikiama pirmenybė aukštai integracijai, miniatiūrizavimui ir intelektui, elektros energijos paskirstymo šynų sprendimai vaidins vis svarbesnį vaidmenį baterijų, aukštos-įtampos paskirstymo ir energijos valdymo sistemose.

 

 

NEV tobulėjant siekiant didesnio našumo, šynų technologija pereina nuo paprastų laidžių komponentų prie visapusių, sistemos{0}}lygio elektros sprendimų.

 

Ateityje laminuotų šynų plėtra bus sutelkta į keletą pagrindinių sričių:

Pirma, tai mažo{0}}induktyvumo dizainas. Vis dažniau naudojant didelės spartos maitinimo įrenginius, pvz., SiC (silicio karbido), sistemoms reikia trumpesnių, kompaktiškesnių srovės kilpų, kad būtų sumažinti įtampos svyravimai perjungiant.

 

Antra – didesnė integracija. Šynose vis daugiau bus kondensatorių, jutiklių, apsaugos įtaisų ir valdymo komponentų, kad būtų pasiektas funkcinis moduliškumas.

 

Trečia – lengvas dizainas. Aliuminio laidininkų, vario -aliuminio kompozicinių konstrukcijų ir pažangių gamybos procesų naudojimas padės sumažinti transporto priemonės svorį ir padidinti važiavimo atstumą.

 

Be to, šynas galima pritaikyti konkrečioms programoms, -pritaikius prie elektros parametrų, įrengimo vietos ir aplinkos sąlygų,-kad būtų užtikrintas optimalus sistemos suderinamumas.
 

 

 

NEV kūrimo trajektorija pereina nuo vien tik baterijos talpos didinimo prie sistemos efektyvumo didinimo, struktūrų optimizavimo ir bendrų integravimo galimybių.

 

Nuo vidinių maitinimo baterijų jungčių ir keitiklio maitinimo konvertavimo iki transporto priemonės{0}}plataus aukštos-įtampos paskirstymo – šynų technologija tampa NEV aukštos{2}}tampos sistemų kertiniu akmeniu.

 

Vadovaujantis projektavimo principais, pabrėžiančiais mažą induktyvumą, didelį patikimumą ir didelę integraciją, pažangūs laidūs sprendimai,{0}}pvz., varinės šynos alternatyviajai energijai-ir toliau vaidins svarbų vaidmenį NEV, energijos kaupimo sistemų ir naujos energijos įrangos sektoriuose. Ateityje, skatinant 800 V platformų, didelės-galios elektrinių pavarų sistemų ir pažangių energijos sistemų kūrimą,laminuotos šynosvystysis ne tik jungčių komponentais, bet ir taps pagrindiniu technologiniu pagrindu kuriant didelio{0}}efektyvumo naujų energiją naudojančių transporto priemonių elektros energijos valdymo sistemas.