Qu'est-ce qu'une barre omnibus de soudage multicouche-en feuille de cuivre ? Une analyse de la structure, des avantages et des applications

À mesure que les nouveaux véhicules énergétiques, les systèmes de stockage d'énergie et l'électronique de puissance haute-évoluent vers des courants plus élevés, une miniaturisation et une plus grande fiabilité, l'adaptabilité spatiale et les capacités d'amortissement mécanique des barres omnibus en cuivre rigides traditionnelles sont de plus en plus limitées dans certaines applications. La barre omnibus de soudage multicouche-en feuille de cuivre utilise une structure stratifiée de plusieurs feuilles de cuivre minces, reliées par soudage ou par d'autres processus de connexion fiables pour former un composant conducteur intégré. Tout en facilitant la transmission du courant, il offre également un certain degré de flexibilité, d'amortissement des vibrations et de compensation de la dilatation thermique.

 

Des données techniques accessibles au public indiquent que des structures de feuilles de cuivre multi-couches sont déjà utilisées pour connecter les languettes des cellules de batterie aux barres omnibus dans les batteries de véhicules à énergie nouvelle, servant ainsi de composant essentiel pour des connexions électriques internes fiables. Cela est particulièrement vrai pour les cellules en poche, où plusieurs languettes de cellule doivent établir des connexions électriques stables avec le jeu de barres, et le soudage de feuilles minces multi-impose des exigences élevées en matière de contrôle du processus.

 

 

Une barre omnibus flexible en cuivre peut être définie comme une barre omnibus conductrice flexible ou semi-flexible composée de plusieurs couches de feuille de cuivre, reliées par soudage, liaison par diffusion ou tout autre processus d'assemblage à semi-conducteurs approprié. Contrairement aux barres omnibus en cuivre épais traditionnelles-qui utilisent simplement une seule plaque de cuivre épaisse comme conducteur-ce type de barre omnibus est construit en empilant plusieurs couches de feuille de cuivre plus fine jusqu'à une épaisseur spécifiée, puis en les soudant ou en les joignant dans des zones désignées.

 

Cette conception structurelle permet de personnaliser le nombre de couches de feuille, l'épaisseur de chaque couche, la section transversale totale, la longueur de la zone de soudure, la configuration des bornes et la méthode de montage. Par conséquent, le jeu de barres multicouche combine l'excellente conductivité électrique du cuivre avec la flexibilité et l'adaptabilité spatiale supérieures offertes par la structure en couches minces empilée.

 

 

Une barre omnibus en feuille de cuivre soudée multicouche -typique se compose des composants suivants : couches de feuille de cuivre, zones de soudage, bornes de connexion et structures d'isolation ou de traitement de surface nécessaires. Les couches de feuilles de cuivre servent d’élément conducteur principal.

 

Dans les applications de véhicules à énergie nouvelle et de stockage d'énergie, l'épaisseur et le nombre de couches de feuilles de cuivre sont généralement déterminés en fonction du courant nominal, de l'augmentation de température autorisée et de l'espace d'installation disponible. Les zones de soudage servent à sécuriser les multiples couches de feuille de cuivre et à établir une connexion électrique à faible résistance. Les bornes de connexion peuvent être conçues sous forme de bornes plates, de bornes avec trous de montage, de connecteurs de jeu de barres ou d'autres configurations adaptées aux exigences d'installation du système. Pour certains produits, les terminaux peuvent subir des traitements de surface-tels que l'étamage, le nickel ou l'argentage-pour répondre à des besoins spécifiques en matière d'environnement et de connexion.

 

 

Les jeux de barres rigides traditionnels utilisent généralement des plaques ou des barres de cuivre épaisses. Bien que cette structure offre une excellente résistance mécanique et une excellente capacité de transport de courant, les connecteurs des blocs de batterie, des modules d'alimentation et des systèmes électriques compacts doivent également s'adapter aux tolérances d'assemblage, aux vibrations et à la dilatation thermique.

 

Un connecteur en feuille de cuivre laminé crée des zones flexibles entre les fines couches de cuivre, permettant au jeu de barres d'absorber dans une certaine mesure le déplacement mécanique.

 

Les informations accessibles au public caractérisent les barres omnibus flexibles en feuille de cuivre par leur conductivité élevée, leur connectivité flexible, leur amortissement des vibrations et leurs capacités de compensation thermique, notant leur adéquation à des applications telles que les batteries de véhicules à énergie nouvelle et les systèmes de stockage d'énergie.

 

 

Les barres omnibus en cuivre rigides traditionnelles sont généralement fabriquées à partir de plaques ou de barres de cuivre épaisses. Leurs principales caractéristiques incluent une rigidité structurelle élevée et des processus de fabrication matures, ce qui les rend adaptés à la transmission de courant à position fixe-.

En revanche, les barres omnibus multicouches en feuille de cuivre soudée utilisent une structure composée de plusieurs couches de fine feuille de cuivre. Leurs attributs clés incluent la flexibilité, l’adaptabilité spatiale, l’amortissement des vibrations et la compensation de la dilatation thermique. Par conséquent, la relation entre ces deux produits n’est pas simplement une relation de substitution directe.

Si un système électrique nécessite une connexion de courant fixe et rigide, une barre omnibus en cuivre traditionnelle peut être le choix le plus simple ; cependant, si le point de connexion est soumis à des vibrations, des déplacements, des tolérances d'assemblage ou des cycles thermiques, une barre omnibus multicouche en feuille de cuivre-offre une solution structurelle distincte.

 

 

Les batteries de véhicules à énergie nouvelle nécessitent l’interconnexion de nombreuses cellules de batterie. Ces cellules subissent des fluctuations de température pendant la charge et la décharge, tandis que le véhicule lui-même est soumis à des vibrations continues et à des chocs mécaniques pendant son fonctionnement. Par conséquent, les connecteurs conducteurs internes doivent non seulement faciliter la transmission du courant mais également posséder un certain degré d'adaptabilité mécanique.

 

Ceci est particulièrement pertinent pour les cellules en poche, où les languettes des cellules empilées doivent se connecter à un jeu de barres. La recherche indique que la connexion entre les languettes de la batterie et les jeux de barres implique plusieurs couches de fine feuille métallique ; étant donné la conductivité électrique et thermique élevée de matériaux comme le cuivre et l’aluminium, les méthodes traditionnelles de soudage par fusion ne constituent pas toujours le choix optimal. Les barres omnibus en feuille de cuivre soudées multi- atteignent un équilibre entre la connectivité électrique et la compensation mécanique grâce à la conception stratégique des couches de feuille, des zones de soudage et des sections flexibles.

 

 

Excellente conductivité électrique
Le cuivre possède une conductivité électrique élevée ; ainsi, une structure en feuille de cuivre laminée crée une grande section transversale efficace-pour le flux de courant. Pour les applications à courant élevé-, la capacité de transport de courant-peut être ajustée en augmentant le nombre de couches de feuille de cuivre ou en optimisant leurs dimensions.

 

Flexibilité supérieure
Par rapport aux barres de cuivre solides et épaisses, les feuilles de cuivre minces multi-couches offrent de meilleures capacités de pliage. Ceci est crucial pour les batteries et l’électronique de puissance où l’espace est limité et le routage complexe.

 

Absorption efficace des contraintes mécaniques
Les vibrations lors du fonctionnement du véhicule, les cycles thermiques et les tolérances d'assemblage peuvent induire des contraintes mécaniques aux points de connexion. La structure multi-en feuille de cuivre offre un certain degré de rembourrage flexible.

 

Adaptabilité à la dilatation thermique
Différents matériaux se dilatent à des rythmes variables lors des fluctuations de température. La structure flexible en feuille de cuivre peut s'adapter à de légers déplacements au point de connexion.

 

Conception personnalisable
Des paramètres tels que le nombre de couches de feuille de cuivre, l'épaisseur, la longueur, la largeur, les zones de soudage et les configurations de bornes peuvent être adaptés aux exigences spécifiques du produit.

 

Par conséquent, les barres omnibus soudées en feuille de cuivre multi-sont parfaitement adaptées aux projets OEM et personnalisés.

 

 

Différentes techniques de soudage peuvent être utilisées en fonction de facteurs tels que la structure du produit, l'épaisseur de la feuille de cuivre et les composants à assembler. Le soudage des métaux par ultrasons est un processus particulièrement important pour l’assemblage de feuilles de cuivre multicouches. Cette méthode utilise des vibrations et une pression mécaniques à haute fréquence-pour induire une déformation plastique à l'interface métallique et perturber les couches d'oxyde de surface, établissant ainsi un contact intime et une liaison à l'état solide-entre les surfaces métalliques. Étant donné que le processus de liaison se produit principalement en dessous du point de fusion du matériau, il implique généralement un apport de chaleur inférieur à celui du soudage par fusion traditionnel.

 

Des recherches pertinentes indiquent que le soudage par ultrasons a été appliqué pour assembler des feuilles de cuivre multicouches aux barres omnibus, avec un accent particulier sur l'étude des effets du temps de soudage, de la pression, de l'amplitude et de l'énergie sur la qualité de la soudure.

 

De plus, selon la conception, les barres omnibus multicouches en feuille de cuivre peuvent également être fabriquées à l'aide de procédés tels que le soudage par diffusion, le soudage sous pression ou le brasage. Le processus spécifique sélectionné doit être déterminé en fonction de l'épaisseur de la feuille de cuivre, du nombre de couches, de la zone de soudage et de l'environnement d'utilisation finale- prévu.

 

 

 

 

Packs de batteries pour véhicules à énergie nouvelle
Il s’agit actuellement d’un domaine d’application critique. Les principales utilisations incluent : les connexions des languettes de cellules, les interconnexions des modules de batterie, les connexions à courant élevé-au sein du bloc de batterie et les connexions flexibles entre le bloc de batterie et d'autres composants à haute-tension.

 

Systèmes de batteries de stockage d'énergie
Les systèmes de stockage d’énergie nécessitent également de nombreuses connexions en série et en parallèle entre les cellules. Les barres omnibus multi-couches en feuille de cuivre peuvent être utilisées pour les connexions conductrices entre les cellules, entre les modules et entre les modules et les ensembles de barres omnibus.

 

Équipement électronique de puissance
Les structures de connexion flexibles en feuille de cuivre conviennent également pour une utilisation dans les onduleurs, les convertisseurs, les modules de puissance et les équipements de contrôle-haute puissance.

 

Équipement électrique industriel
Les barres omnibus flexibles en cuivre pour batteries au lithium sont également utiles pour les connexions à courant élevé-soumises à des vibrations mécaniques ou à des cycles thermiques.

 

 

 

Pendant la phase de conception, les facteurs clés à prendre en compte comprennent : le courant nominal, la tension de fonctionnement, l'échauffement admissible, l'épaisseur de la feuille de cuivre et le nombre de couches, la longueur de la soudure, les dimensions des bornes, le rayon de courbure, les vibrations mécaniques, les cycles thermiques et l'espace d'installation. La structure du produit ne doit pas être déterminée uniquement sur la base de l’exigence d’un courant élevé.

 

Pour les projets de véhicules à énergie nouvelle et de stockage d'énergie, des considérations supplémentaires incluent les changements de résistance après un cycle à long terme-, la fiabilité du soudage et la fatigue mécanique dans la zone de connexion.

 

Lebarre omnibus de soudage multicouche-en feuille de cuivreest plus qu'un simple connecteur en cuivre flexible ; il s'agit d'une structure de connexion électrique qui intègre la conduction électrique, la compensation flexible, l'amortissement mécanique et l'adaptabilité spatiale.

 

À mesure que les batteries de véhicules à énergie nouvelle, les systèmes de stockage d'énergie et l'électronique de puissance-haute puissance continuent d'évoluer, la valeur des connexions souples de barres omnibus en cuivre isolées et flexibles dans les applications impliquant des courants élevés, un espace limité et des environnements-à fortes vibrations suscite de plus en plus d'attention.