O jogador oculto nos sistemas de alta-tensão dos veículos de nova energia: os ônibus estão ganhando destaque

Em comparação com os veículos tradicionais a gasolina, os novos veículos energéticos sofreram mudanças fundamentais na sua arquitetura elétrica geral, sendo uma das características mais significativas o aumento substancial na tensão do sistema e na corrente de funcionamento. Embora a indústria tenha se concentrado há muito tempo em componentes visíveis, como conectores de alta-tensão, chicotes elétricos de alta-tensão, relés e fusíveis para garantir a segurança de alta-tensão e a transmissão de energia, o barramento-um tipo de "componente não-padrão" responsável pela distribuição eficiente de energia e transmissão estável-está gradualmente se tornando um componente essencial indispensável nos sistemas de alta-tensão dos novos veículos de energia.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Os ônibus não são um conceito novo. Desde o advento da engenharia de energia de alta-tensão e alta{2}}corrente, os barramentos têm sido amplamente utilizados nos setores de energia, comunicações, transporte ferroviário e militar. Com o rápido desenvolvimento de novos veículos de energia e indústrias de armazenamento de energia, a escala de aplicação e a complexidade técnica dos barramentos em sistemas de alta{4}}tensão de veículos aumentaram significativamente, transformando-os gradualmente de um "papel de apoio" em um fator-chave que influencia o desempenho e a confiabilidade do sistema. No sistema geral de alta-tensão de um veículo, o barramento não apenas executa funções de coleta e distribuição de corrente, mas também afeta diretamente o aumento de temperatura do sistema, a eficiência energética, a compatibilidade eletromagnética e o layout espacial, tornando seu papel na arquitetura do barramento do veículo elétrico cada vez mais proeminente.

 

Do ponto de vista dos materiais, os barramentos utilizados nos veículos de novas energias são feitos principalmente de cobre e alumínio. Os barramentos de cobre, devido à sua excelente condutividade e estabilidade, são mais amplamente usados ​​em cenários de alta-corrente e alta{2}}confiabilidade. Com base em sua forma estrutural e capacidade de alívio de tensões, os barramentos podem ser divididos em barramentos rígidos e barramentos flexíveis. Os barramentos rígidos tradicionais possuem uma estrutura relativamente simples e um limite técnico mais baixo, desempenhando principalmente funções condutoras básicas; enquanto os barramentos flexíveis, por meio de estruturas laminadas multi-camadas, alcançam melhor amortecimento de tensão e adaptabilidade espacial, tornando-os mais adequados para ambientes de montagem complexos e condições de alta-vibração, levando a uma taxa de aplicação continuamente crescente em projetos de barramentos automotivos.

 

Nos sistemas de alta-tensão dos novos veículos de energia, as vantagens abrangentes dos barramentos e dos barramentos laminados são particularmente evidentes. Sua estrutura compacta ajuda a otimizar o layout espacial de baterias e sistemas de controle eletrônico; baixa impedância, baixa indutância e bom desempenho de dissipação de calor resultam em menor aumento geral da temperatura do sistema, suprimindo efetivamente picos de tensão e reduzindo o impacto nos dispositivos de energia; a estrutura multi-em camadas não apenas suporta entrada e saída integradas em diferentes níveis de tensão, mas também atende aos requisitos de blindagem EMI.

 

Essas características permitem que os barramentos substituam gradualmente algumas soluções de cabos tradicionais em aplicações de barramentos de bateria EV e barramentos de energia automotiva. No entanto, a aplicação de barramentos não é isenta de desafios. Devido às diferenças significativas nos níveis de tensão, densidades de potência e espaço de instalação entre diferentes modelos e plataformas de veículos, os barramentos são difíceis de padronizar e a maioria dos projetos exige projetos personalizados com base na arquitetura geral do veículo. O desenvolvimento de um barramento personalizado normalmente exige um forte entendimento do sistema e colaboração interdisciplinar, exigindo muito dos projetistas nos aspectos elétricos, estruturais e de fabricação.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Tomando como exemplo um sistema de bateria de energia, suas conexões internas de alta-tensão geralmente são divididas em vários níveis: nível de-célula, nível de módulo-e nível de pacote-. Em conexões de nível-de célula, os barramentos são usados ​​principalmente para conectar células em série e paralelo, geralmente usando soldagem a laser, soldagem por resistência ou soldagem ultrassônica, geralmente empregando estruturas rígidas de barramentos de cobre ou alumínio. Nas conexões de nível de módulo-e de pacote-, barramentos flexíveis e rígidos ou cabos de alta-tensão são usados ​​em combinação, dependendo dos requisitos de projeto do sistema, para atender a diferentes processos de montagem e necessidades de manutenção. Este sistema constitui um cenário típico de aplicação de barramentos elétricos automotivos.

 

Em motores de acionamento, sistemas de controle eletrônico e sistemas-de carregamento integrados, os barramentos também desempenham um papel crucial na transmissão de energia. Quer se trate de distribuição positiva de eletrodos ou conexão de loop, a confiabilidade estrutural dos barramentos positivos e negativos impacta diretamente a operação estável-de longo prazo do sistema. Em comparação com os cabos tradicionais, os barramentos oferecem vantagens em termos de precisão de instalação, repetibilidade e adaptabilidade à montagem automatizada, tornando-se gradualmente um componente crucial das soluções automotivas de barramentos.

 

Do ponto de vista da fabricação, os barramentos em si não dependem de novos processos disruptivos, mas sim de melhorias de desempenho por meio da integração de sistemas de processos maduros. Os processos típicos incluem seleção de materiais, corte, conformação, soldagem, puncionamento, revestimento de isolamento, tratamento de superfície e testes. A chave para a eficiência da entrega de produtos, o controle de custos e a estabilidade da qualidade está nos recursos de design de integração no nível do-estágio inicial do sistema{3}}, e não nos processos de fabricação individuais. Isso é particularmente evidente na aplicação em larga-escala de barramentos terminais de baterias automotivas.

 

Durante a fase específica do projeto, os engenheiros normalmente precisam começar com os requisitos gerais de energia do veículo, detalhando-os passo a passo-a-aos parâmetros de tensão e corrente do sistema de bateria e, consequentemente, concluir o projeto de isolamento, verificação da distância de fuga e avaliação da capacidade de transporte-de corrente. Embora atenda aos requisitos básicos de desempenho elétrico, fatores como aumento de temperatura, eficiência energética, custo do ciclo de vida e métodos de montagem devem ser considerados de forma abrangente para determinar, em última instância, a forma estrutural e os parâmetros técnicos do barramento. Este processo é fundamental para obter uma operação elétrica confiável do barramento.

 

Olhando para o futuro, a nova indústria de veículos energéticos está continuamente a evoluir para plataformas de tensão mais elevadas e densidades de potência mais elevadas, com uma crescente integração de sistemas. Isso impõe maiores demandas aos barramentos em termos de confiabilidade, durabilidade e adaptabilidade à montagem automatizada. Como obter maior capacidade de{2}}carga de corrente em espaço limitado e como manter a consistência na produção automatizada em grande-escala tornaram-se preocupações comuns no setor. Com a expansão da indústria, soluções sistemáticas centradas no design colaborativo deconectores de alimentação automotivose os barramentos se tornarão uma direção importante para o próximo estágio da evolução tecnológica.

 

No geral, como um componente "oculto" nos sistemas de alta-tensão dos novos veículos de energia, os barramentos estão gradualmente se movendo para a vanguarda da tecnologia e do valor. Da seleção de materiais ao projeto estrutural, da integração de sistemas aos processos de fabricação, a sua posição estratégica no veículo está se tornando cada vez mais proeminente. É previsível que, com a expansão contínua dos mercados de eletrificação e armazenamento de energia, as tecnologias e modelos de aplicação-relacionados aos barramentos continuarão a se aprofundar e a avançar.