Jaunu enerģijas transportlīdzekļu augstsprieguma{0}}elektroniskās integrācijas tehnoloģijas analīze: laminētas kopnes virza elektrisko piedziņas sistēmu attīstību uz lieljaudas un vieglu svaru

Tā kā jauni enerģijas transportlīdzekļi (NEV) attīstās uz augstāku spriegumu, lielāku jaudu un lielāku integrāciju, transportlīdzekļu elektriskās arhitektūras piedzīvo pamatīgas transformācijas. No 800 V augstsprieguma-platformām un novatoriskām akumulatoru sistēmu struktūrām līdz elektrisko piedziņas sistēmu integrācijai "viss-vienā-", efektīvi, droši un kompakti spēka pārvades risinājumi ir kļuvuši par būtisku pamatu transportlīdzekļa vispārējās veiktspējas uzlabošanai.

 

NEV enerģijas pārvadei starp vilces akumulatoru, elektriskās piedziņas sistēmu, uzlādes sistēmu un augstsprieguma{0}}papildu aprīkojumu ir nepieciešami daudzi augstsprieguma{1}}savienojuma komponenti. Lai gan tradicionālās vadu instalācijas un standarta vara kopnes atbilst savienojamības pamatvajadzībām, tās arvien biežāk saskaras ar problēmām saistībā ar strāvas-nestspēju, elektromagnētisko savietojamību (EMC), uzstādīšanas vietu un uzticamību lietojumprogrammās, ko raksturo liela strāva, augstas{4}frekvences pārslēgšana un ļoti integrēts telpiskais izkārtojums.

 

Laminētas kopnes-, kam raksturīga zema parazitārā induktivitāte, liela strāvas-nesošā jauda, ​​kompakta struktūra un elastīga uzstādīšana-ir kļuvušas par galveno risinājumu augstsprieguma{3}}elektriskajiem savienojumiem NEV. Tos plaši izmanto akumulatoru komplektos, motoru kontrolieros, invertoros, jaudas moduļos un jaudas sadales sistēmās.

 

 

 

NEV augstsprieguma{0}}sistēmas parasti ietver vairākus moduļus, tostarp vilces akumulatoru, augstsprieguma jaudas sadales bloku (PDU), motora kontrolieri, iebūvēto lādētāju (OBC) un gaisa kondicionēšanas kompresoru. Tā kā transportlīdzekļa sprieguma platformas mainās no 400 V uz 800 V vai augstāku, elektrisko savienojumu sistēmām vienlaikus jāatbilst stingrām prasībām attiecībā uz augstas-strāvas pārvadi, elektrisko izolāciju, drošību un uzticamību, kā arī telpas optimizāciju.

 

Salīdzinot ar tradicionālajiem kabeļu savienojumiem, kopņu konstrukcijas nodrošina izcilu telpas izmantošanu un stabilāku elektrisko veiktspēju. Noteiktam šķērsgriezuma laukumam vara vadītāji nodrošina efektīvāku strāvas pārvades ceļu; turklāt to stingrā struktūra padara tos mazāk uzņēmīgus pret transportlīdzekļa ilgstošas ​​-vibrācijas ietekmi.

 

Lieljaudas-elektriskajās piedziņas sistēmās zemas-induktivitātes savienojamība ir kļuvusi par kritisku dizaina parametru. Piemēram, jaudas pārveidošanas sistēmās, kurās tiek izmantotas ātrdarbīgas komutācijas ierīces, parazitārā induktivitāte pārslēgšanās notikumu laikā var izraisīt sprieguma lēcienus, potenciāli apdraudot komponentu drošu darbību. Līdz ar to izkliedētās induktivitātes samazināšana savienojuma ķēdē ir būtiska, lai uzlabotu sistēmas uzticamību.

 

Piedziņas sistēmām, kurās tiek izmantoti IGBT jaudas moduļi, laminētas kopnes, kas paredzētas motora piedziņām, var optimizēt pozitīvo un negatīvo vadītāju izkārtojumu. Tas rada kompaktāku strāvas cilpu, tādējādi samazinot sistēmas parazitāros parametrus un uzlabojot jaudas pārveidošanas efektivitāti. Laminēto kopņu strukturālās priekšrocības un{2}}zemas induktivitātes projektēšanas principi

 

Tradicionālās viena slāņa vara kopnes parasti prasa ievērojamu vietu uzstādīšanai un rada lielas magnētiskā lauka cilpas starp pozitīvajiem un negatīvajiem spailēm. Kad strāva strauji mainās, šis lielais cilpas laukums rada lielāku parazitāro (izkliedēto) induktivitāti.

Laminētās kopnes izmanto vairāku vadošu slāņu un izolācijas materiālu kompozītmateriālu struktūru. Sakraujot pretējas polaritātes vadošus slāņus saskaņā ar īpašām konstrukcijas prasībām, pozitīvās un negatīvās strāvas plūst pretējos virzienos tuvumā; tas izmanto elektromagnētiskā lauka atcelšanas principu, lai samazinātu cilpas induktivitāti.

 

Šī struktūra ne tikai saīsina strāvas ceļu, bet arī samazina apgabalu, kurā tiek ģenerēta magnētiskā plūsma, tādējādi ievērojami uzlabojot elektrisko veiktspēju ātrdarbīgās{0}}pārslēgšanas vidēs.

 

Jaunajos enerģijas transportlīdzekļu invertoros laminētas kopnes IGBT{0}}motoru piedziņām nodrošina stabilus savienojuma ceļus līdzstrāvas ievadei un maiņstrāvas izvadei līdz barošanas moduļiem. Tas samazina sprieguma svārstības IGBT moduļos augstas-frekvences pārslēgšanas laikā un uzlabo sistēmas vispārējo darbības stabilitāti.

 

Turklāt laminētā struktūra efektīvi uzlabo siltuma izkliedi. Salīdzinot ar tradicionālajām vadu instalācijām, plakanā vadītāja struktūra nodrošina lielāku virsmas laukumu siltuma izkliedēšanai, palīdzot ierobežot temperatūras paaugstināšanos ilgstošas ​​darbības laikā ar lielu strāvu.

 

 

Motora regulators ir jauno enerģijas transportlīdzekļu spēka piedziņas galvenā sastāvdaļa; tā galvenā funkcija ir pārveidot strāvas akumulatora līdzstrāvas izvadi par maiņstrāvu, kas nepieciešama motora darbināšanai. Šis process ietver augstas-frekvences, lielas-jaudas enerģijas pārveidošanu invertora iekšienē, uzliekot stingras prasības iekšējai starpsavienojuma struktūrai.

 

Invertora kopnes ir atbildīgas par elektroenerģijas pārvadi trīs galvenajās sadaļās: līdzstrāvas ievade, barošanas moduļa starpsavienojums un maiņstrāvas izeja.

 

Līdzstrāvas ievades posmā kopne parasti tiek savienota ar filtrēšanas kondensatoriem vai līdzstrāvas posma kondensatoriem, lai samazinātu strāvas pulsāciju un stabilizētu spriegumu. Kopnes integrēšana ar kondensatora konstrukciju saīsina savienojuma attālumus, samazina pieslēguma punktu skaitu un palielina sistēmas kompaktumu.

 

Apvienojot kondensatora pieslēguma struktūras ar kopnes konstrukciju, līdzstrāvas saite kļūst racionalizēta un tiek samazināta montāžas sarežģītība.

 

Strāvas moduļa savienojuma zonā laminētajām kopnēm jābūt precīzi izstrādātām, lai tās atbilstu IGBT moduļa izkārtojumam, -ņemot vērā tādus parametrus kā spailes novietojums, vadītāja biezums, izolācijas atstarpe un montāžas metodes-, lai nodrošinātu gan elektrisko veiktspēju, gan mehānisko uzticamību. Lieljaudas{3}}invertoru lietojumiem laminētas kopnes, kas paredzētas lielām strāvām, atbilst lielas-jaudas jaudas pārvades prasībām, vienlaikus optimizējot konstrukcijas dizainu, lai samazinātu induktivitāti un termisko pretestību; tie ir piemēroti jauniem enerģijas transportlīdzekļiem, spēka iekārtām un rūpnieciskām piedziņas sistēmām.

 

 

 

Jaunajiem enerģijas transportlīdzekļiem pārejot uz 800 V augstsprieguma{1}}platformām, izolācijas dizaina nozīme kļūst arvien svarīgāka.

 

Augsta-sprieguma vidē kopnēm ir jāiztur ne tikai nepārtraukts spriegums, bet arī vibrācijas, temperatūras svārstības un sprieguma pārspriegumi, kas rodas transportlīdzekļa darbības laikā. Līdz ar to izolācijas materiālu veiktspēja, šļūdes attālumi un elektriskā klīrensa dizains ir kļuvuši par galvenajiem faktoriem kopņu attīstībā.

 

Laminētās kopnes parasti izmanto izolācijas metodes, piemēram, PET, PI, epoksīda sveķus vai pulvera pārklājumu, un materiālus izvēlas, pamatojoties uz īpašām pielietojuma prasībām.

 

Piemēram, lakotas izolētas kopnes (VIB) uzlabo vadītāju aizsardzību, izmantojot izolācijas pārklājumu, vienlaikus saglabājot izcilu telpas efektivitāti, padarot tās ideāli piemērotas kompaktu elektrisko savienojumu vidēm.

 

Salīdzinājumā ar tradicionālo apvalku izolāciju, integrētā izolācijas struktūra samazina telpas patēriņu, kā rezultātā tiek iegūta kompaktāka augstsprieguma{0}}pieslēguma sistēma.

 

 

Jaunu enerģijas transportlīdzekļu elektriskajām sistēmām ir nepieciešami risinājumi gan neliela{0}}darbības attāluma savienojumiem-, piemēram, akumulatoros un elektriskajos piedziņas blokos-, gan liela attāluma-enerģijas pārvadei starp vilces akumulatoru, augstsprieguma{4}}elektroenerģijas sadales bloku un piedziņas sistēmu.

 

Lai gan tradicionālie augstsprieguma{0}}kabeļi piedāvā elastību, tie ir smagi, aizņem daudz vietas un uzstādīšanas laikā tiem ir nepieciešams liels lieces rādiuss.

 

Turpretim elastīgie un saliktie kopņu risinājumi piedāvā izcilu telpisko pielāgošanos, vienlaikus saglabājot augstu strāvas{0}}nesējspēju. Apvienojot vadu materiālus, piemēram, varu un alumīniju, sistēmas svaru var vēl vairāk samazināt, panākot optimālu līdzsvaru starp izmaksām un veiktspēju.

 

Augstas-uzticamības savienojumu koncepcijas, kas sākotnēji izstrādātas elektrisko lokomotīvju kopnēm, arvien vairāk tiek izmantotas jauniem enerģijas transportlīdzekļiem, liela mēroga-enerģijas uzglabāšanas sistēmām un dzelzceļa tranzīta elektroiekārtām.

 

Sarežģītām elektroenerģijas sadales sistēmām modulāra konstrukcija samazina sarežģītību, kas saistīta ar vairāku paralēlu vadītāju uzstādīšanu, tādējādi atvieglojot automatizētu montāžu.

 

 

Vilces akumulatora sistēma ir viena no vissarežģītākajām jaunā enerģijas transportlīdzekļa sastāvdaļām, kas ietver vislielāko elektrisko savienojumu skaitu. Attīstoties akumulatoru strukturālajām tehnoloģijām, piemēram, CTP (šūnu-uz-pakotnei) un CTC (šūnai-līdz-šasijai), šūnu integrācijas līmenis turpina pieaugt, izvirzot augstākas prasības iekšējiem starpsavienojumu risinājumiem.

 

Tradicionālās metodes,{0}}piemēram, kabeļi un metāla savienojuma cilpas-bieži vien saskaras ar sarežģītību, zemu montāžas efektivitāti un uzticamības problēmām, savienojot lielu skaitu šūnu.

 

Kopņu konstrukcijas, kurām raksturīgi lieli vadošās virsmas laukumi un izcila konstrukcijas stabilitāte, vienlaikus var apmierināt vajadzības pēc strāvas pārraides un signāla iegūšanas shēmām.

 

Integrējot ar elastīgām iespiedshēmām (FPC), temperatūras sensoriem un sprieguma uzraudzības līnijām, kopnes nodrošina integrētu dizainu strāvas akumulatoru starpsavienojumiem.

 

Tā kā jaunās enerģijas transportlīdzekļu (NEV) akumulatoru sistēmās arvien lielāka prioritāte tiek piešķirta augstai integrācijai, miniaturizācijai un intelektam, kopņu risinājumiem elektroenerģijas sadalei būs arvien svarīgāka loma enerģijas akumulatoros, augstsprieguma{1}}elektroenerģijas sadalē un enerģijas pārvaldības sistēmās.

 

 

Tā kā NEV attīstās uz augstāku veiktspēju, kopņu tehnoloģija pāriet no vienkāršiem vadošiem komponentiem uz visaptverošiem, sistēmas{0}}līmeņa elektriskiem risinājumiem.

 

Laminēto kopņu turpmākā attīstība koncentrēsies uz vairākām galvenajām jomām:

Pirmkārt, tas ir zemas{0}}induktivitātes dizains. Tā kā arvien vairāk tiek izmantotas ātrgaitas jaudas ierīces, piemēram, SiC (silīcija karbīds), sistēmām ir nepieciešamas īsākas, kompaktākas strāvas cilpas, lai samazinātu sprieguma svārstības pārslēgšanas laikā.

 

Otrkārt, augstāka integrācija. Lai panāktu funkcionālu modularitāti, kopnēs arvien vairāk tiks iekļauti kondensatori, sensori, aizsardzības ierīces un vadības komponenti.

 

Trešais ir viegls dizains. Alumīnija vadu, vara-alumīnija kompozītmateriālu konstrukciju un progresīvu ražošanas procesu izmantošana palīdzēs samazināt transportlīdzekļa svaru un paplašināt braukšanas diapazonu.

 

Turklāt kopnes var pielāgot konkrētiem lietojumiem, -pielāgojot elektriskajiem parametriem, uzstādīšanas vietai un vides apstākļiem-, lai nodrošinātu optimālu sistēmas saderību.
 

 

 

NEV attīstības trajektorija pāriet no vienīgās akumulatoru jaudas palielināšanas uz sistēmas efektivitātes uzlabošanu, struktūru optimizēšanu un vispārējo integrācijas spēju uzlabošanu.

 

No iekšējiem jaudas akumulatoru savienojumiem un invertora jaudas pārveidošanas līdz transportlīdzekļa -plašai augstsprieguma-elektroenerģijas sadalei kopņu tehnoloģija kļūst par NEV augstsprieguma{2}}sistēmu stūrakmeni.

 

Pamatojoties uz dizaina principiem, kas uzsver zemu induktivitāti, augstu uzticamību un augstu integrāciju, progresīviem vadošiem risinājumiem, -piemēram, vara kopnēm alternatīvai enerģijai-, joprojām būs būtiska nozīme NEV, enerģijas uzglabāšanas sistēmu un jaunu enerģijas iekārtu sektoros. Nākotnē, pateicoties 800 V platformu, lieljaudas elektriskās piedziņas sistēmu un viedo enerģijas sistēmu izstrādei,laminētas kopnesattīstīsies ne tikai savienojuma komponentos, bet arī kļūs par galveno tehnoloģisko pamatu augstas -efektivitātes elektroenerģijas pārvaldības sistēmām jauniem energotransportlīdzekļiem.