A tendência de integração de veículos elétricos: começando com sistemas de{0}alta tensão

Os veículos elétricos estão a entrar numa fase altamente integrada. As estruturas das baterias são simplificadas continuamente, as plataformas de alta-tensão estão em constante aprimoramento e os sistemas de acionamento elétrico estão evoluindo de sistemas três{2}}em{3}}para sistemas multi{4}}em-um. Os requisitos de utilização de espaço, densidade de potência e confiabilidade do sistema são amplificados simultaneamente. Essencialmente, todas essas mudanças apontam para a mesma questão central:-como obter tensão mais alta, corrente maior e transmissão de energia mais estável em uma estrutura mais compacta.

 

Nesse contexto, conexões de alta-tensão não são mais um simples "problema de conexão", mas um elemento fundamental crucial que determina o limite superior do desempenho do veículo. As soluções de barramento para distribuição de energia elétrica, centradas em sistemas eletrônicos de potência, estão gradualmente se tornando um componente-chave da arquitetura elétrica do veículo elétrico.

 

 

Com a implementação de plataformas de 800 V e de tensão mais alta, os sistemas-de alta tensão impõem requisitos mais rígidos aos componentes de conexão:

 

Primeiro, eles precisam transportar correntes maiores dentro de um espaço limitado;

Segundo, eles precisam minimizar a indutância parasita e suprimir picos de tensão;

Terceiro, eles precisam manter a confiabilidade sob vibrações, diferenças de temperatura e condições de serviço-de longo prazo.

 

Os cabos tradicionais têm vantagens em termos de flexibilidade, mas as suas limitações em termos de baixa indutância, estabilidade estrutural e integração de sistemas são gradualmente reduzidas.

ficando aparente. As estruturas de barramento, exemplificadas pelo Bus Bar for Power Electronics, estão se tornando a tecnologia dominante para conexões de alta-tensão.

 

 

Entre vários métodos de conexão de alta-tensão, os barramentos laminados se destacam devido às suas abrangentes vantagens de desempenho. A estrutura laminada, ao laminar integralmente múltiplas camadas de condutores e materiais de isolamento, atinge um alto grau de ajuste físico entre os circuitos positivos e negativos, reduzindo significativamente a indutância do circuito. Essa estrutura de barramento laminado não apenas melhora a capacidade-de transporte de corrente, mas também expande a área de dissipação de calor, o que é benéfico para o gerenciamento térmico em sistemas de alta-potência-densidade.

 

Em cenários de alta-tensão, a espessura do isolamento entre camadas é controlável, facilitando o projeto das distâncias de fuga e da segurança elétrica, especialmente adequado para sistemas de energia em plataformas de-alta{2}}nova geração de tensão.

 

 

Do ponto de vista elétrico, o valor central dos barramentos laminados reside em três aspectos: capacidade-de transporte de corrente, controle de indutância e adaptabilidade de tensão. Em comparação com estruturas de cabos com seções-transversais uniformes, os barramentos podem transportar maior potência; enquanto o design laminado reduz ainda mais a indutância distribuída, ajudando a suprimir picos de tensão causados ​​por comutação de alta-velocidade.

 

Em sistemas que empregam dispositivos de energia de alta-frequência, como SiC, a baixa indutância tornou-se um pré-requisito de projeto. Portanto, barramentos laminados para inversores de alta corrente e barramentos laminados para IGBTs de placas de circuito de alta corrente são amplamente utilizados entre entradas CC e módulos de potência.

 

 

Além do desempenho elétrico, a capacidade de design da estrutura mecânica dos barramentos laminados é igualmente crucial. Através de design curvo e irregular, os barramentos podem caber com precisão no espaço interno do sistema de acionamento elétrico, obtendo um layout compacto. A estrutura rígida também é mais adequada para montagem automatizada, reduzindo erros de montagem e melhorando a consistência.

 

Durante a operação-de longo prazo do veículo, a vibração do chassi e os ciclos térmicos são inevitáveis, e as conexões de alta-tensão devem possuir estabilidade-de longo prazo. Os barramentos laminados demonstram uma vantagem significativa nesse aspecto, o que é um dos principais motivos pelos quais foram validados em aplicações de alta-vibração, como barramentos para locomotivas elétricas.

 

 

À medida que a integração de sistemas de acionamento elétrico continua a aumentar, os inversores estão evoluindo para alta densidade de potência e miniaturização. Suas estruturas de conexão interna devem atender simultaneamente aos requisitos de baixa indutância, alta confiabilidade e layout flexível. Nos inversores, o barramento lida principalmente com caminhos críticos, como entrada CC, conexão do módulo de potência e saída CA.

 

No projeto prático, a integração estrutural do barramento CC com capacitores pode encurtar ainda mais o circuito de corrente, reduzir a indutância em série equivalente e simplificar o processo de montagem. Essa abordagem de projeto é a base tecnológica por trás da adoção generalizada de barramento laminado com capacitor para acionamento de motor baseado em IGBT-.

 

 

Além dos novos veículos de energia, os barramentos laminados também são adequados para vários cenários de alta-potência e alta{1}}confiabilidade. Por exemplo, em fontes de alimentação de soldagem, inversores-de alta frequência, módulos eletrônicos de potência e equipamentos especiais, baixa indutância e alta capacidade de corrente também são requisitos essenciais do sistema.

 

Portanto, seja um barramento laminado para IGBT de energia de soldagem de alta frequência ou um barramento laminado para inversor de energia de espaçonaves, sua lógica tecnológica deriva da mesma base-melhorando a eficiência e a estabilidade da transmissão de energia por meio da integração estrutural.

 

 

A integração de veículos elétricos não é apenas uma redução no número de componentes, mas uma otimização sinérgica de função, estrutura e desempenho. Os barramentos, que servem como "espinha dorsal de energia" de sistemas de alta-tensão, estão evoluindo de conectores tradicionais para elementos de design-de sistema.Barramento para soluções de bunding de eletrônica de potência, centrado em sistemas eletrônicos de potência, está se tornando um fulcro crucial para a integração profunda de acionamentos elétricos, baterias e sistemas de distribuição de energia.

 

 

A tendência de integração dos sistemas elétricos EV está remodelando a lógica de projeto dos componentes condutores. Terminais separados e sistemas de fiação tradicionais estão evoluindo gradualmente para conjuntos condutores integrados que combinam terminais de relé, barramentos laminados, estruturas de contato prateadas e transportadores condutores estampados.

 

Para aplicações de relés automotivos, a combinação de terminais de relé de cobre, terminais de contato de prata e tecnologia de-montagem de contato rebitado em matriz tornou-se uma direção importante para sistemas elétricos EV compactos, de alta{1}}corrente e automatizados.