Analyse des jeux de barres dans les systèmes haute tension-de véhicules à énergie nouvelle

Dans le secteur des véhicules à énergies nouvelles, les jeux de barres sont des composants essentiels des systèmes de transmission à haute-tension et-courant élevé. Par rapport aux véhicules traditionnels alimentés au carburant, les véhicules à énergie nouvelle fonctionnent à des tensions plus élevées et ont des densités de puissance plus élevées, ce qui impose des exigences plus élevées aux jeux de barres en termes de distribution d'énergie, de gestion thermique et de compatibilité électromagnétique.

 

Cet article explique systématiquement les types de jeux de barres, leurs avantages, leur fabrication et les points clés de la conception du point de vue de l'industrie. Des termes techniques courants (tels que barres omnibus laminées, barres omnibus en cuivre laminé et barres omnibus en cuivre laminé) sont incorporés tout au long de l'article à titre de référence par les concepteurs techniques et les professionnels de l'approvisionnement.

 

 

 

 

Les jeux de barres peuvent être classés par matériau : cuivre et aluminium. Basés sur la flexibilité, ils peuvent être divisés en barres omnibus rigides et flexibles. Les jeux de barres rigides comportent généralement des conducteurs solides de forme rectangulaire ou rectangulaire chanfreinée et conviennent aux applications où l'espace est limité et où un certain degré de rigidité est requis.

 

Les barres omnibus flexibles sont construites en empilant plusieurs couches de feuilles de cuivre fines et plates et en les recouvrant d'un matériau isolant, offrant une flexibilité et un soulagement des contraintes améliorés. Les jeux de barres laminés (également appelés jeux de barres laminés) permettent une intégration haute-densité grâce à plusieurs couches de conducteurs et d'isolation. Les formes courantes comprennent les barres omnibus en cuivre laminé, les barres en cuivre laminé et les barres omnibus flexibles laminées.

 

 

Structure compacte et utilisation élevée de l'espace :Les jeux de barres laminés remplacent de nombreux câbles ou barres de cuivre épaisses à plusieurs couches, économisant ainsi considérablement de l'espace et simplifiant l'assemblage.

 

Faible impédance et excellente dissipation thermique :Des chemins de conducteurs courts et à grande section-transversale-réduisent la résistance de contact et les pertes de ligne, réduisant ainsi l'augmentation globale de la température et améliorant la fiabilité du système.

 

Faible inductance, capacité élevée :La disposition de plusieurs couches de conducteurs rapprochés supprime efficacement l'inductance de boucle, atténue les pics de tension et protège les dispositifs d'alimentation (tels que les IGBT et le SiC).

 

Assemblage automatisé et intégration faciles avec les PCB et autres modules :La conception modulaire standardisée facilite l’assemblage rapide et l’automatisation de la ligne de production.

 

Compatibilité électromagnétique et blindage :La conception multi-couche fournit un blindage EMI partiel, réduisant ainsi les interférences du système.

 

 

Systèmes de batterie :La distribution de courant et la distribution d'énergie haute-au niveau des cellules, des modules et des packs utilisent souvent des barres omnibus rigides ou laminées pour répondre aux exigences de courant élevé et de faible chute de tension.

 

Entraînements moteurs et électronique de puissance :Pour répondre aux commutations à haute fréquence-et aux commutations de courant rapides, la barre omnibus laminée pour l'électronique de puissance est souvent utilisée pour réduire l'inductance de boucle et améliorer les performances thermiques.

 

Centres de communications et de données :Dans des scénarios d'alimentation électrique à haute densité, la barre omnibus laminée pour les télécommunications peut être utilisée pour réaliser une distribution d'énergie modulaire et optimiser la dissipation thermique.

 

Solutions personnalisées :Des solutions personnalisées pour des clients ou des secteurs spécifiques (par exemple, des scénarios d'application nommés ou des cas de référence comme le jeu de barres laminé pour Mersen) démontrent l'adaptabilité des jeux de barres laminés à travers diverses chaînes d'approvisionnement.
 

 

 

 

Le processus de fabrication typique des barres omnibus comprend : Sélection des matériaux → Découpe → Prétraitement de surface (par exemple, décapage et nettoyage) → Tranchage/Poinçonnage → Stratification/Alignement → Revêtement d'isolation ou moulage par injection → Stratification et formage → Traitement latéral et rognage → Traitement de surface (étamage, nickelage ou passivation) → Inspection finale (résistance, résistance à la tension et résistance à la température) → Emballage.

 

Pour les barres omnibus laminées en cuivre et les barres omnibus flexibles laminées, le choix du matériau d'isolation intercouche, le contrôle de la température/pression pendant le processus de stratification et la précision de l'alignement intercouche sont des facteurs clés pour déterminer les performances électriques et mécaniques du produit. L'alimentation automatisée, le poinçonnage de précision et les tests en ligne (résistance à la tension, courant de fuite et imagerie thermique) sont essentiels pour atteindre une production de masse à haut rendement.

 

 

Capacité de charge actuelle et simulation thermique :Concevez la zone de section transversale en fonction des exigences de densité actuelles du système et utilisez la simulation thermique pour confirmer l'augmentation de la température et la durée de vie dans des conditions de fonctionnement maximales. À des densités de courant élevées, envisagez d’améliorer la dissipation thermique locale.

 

Isolation et ligne d'isolement :L'épaisseur de l'isolation et les lignes de fuite/entrefer sont déterminées en fonction de la tension du système et du niveau de sécurité afin de garantir une marge de sécurité en cas de court-circuit ou de rupture d'isolation.

 

Résistance mécanique et tolérance aux vibrations :Dans les conditions de conduite électrique et de fonctionnement des véhicules, les jeux de barres doivent répondre aux exigences de fiabilité en matière de chocs, de vibrations et de cycles thermiques. Les barres omnibus flexibles laminées offrent des avantages en termes de soulagement des contraintes et de résistance à la fatigue.

 

Compatibilité électromagnétique (CEM) :Minimisez la zone de boucle grâce à la disposition des couches et à la conception des circuits, et intégrez des couches de blindage ou des structures de traitement EMI spécialisées si nécessaire.

 

Assemblage et testabilité :Tenez compte de la disposition des connexions par boulons, des-interfaces enfichables, des joints de soudure et des points de test pour faciliter l'assemblage et la maintenance.

 

 

 

 

Les jeux de barres dépendent fortement de la topologie du système et des contraintes mécaniques, ce qui entraîne un faible degré de standardisation et sont souvent principalement personnalisés. Cela nécessite que les fabricants possèdent des capacités de vérification rapide de la conception, une expérience dans l'adaptation des matériaux et des capacités de fabrication complètes.

 

Malgré cela, des solutions en série ont été progressivement développées pour des applications spécifiques (telles que les entraînements de moteur et les alimentations pour télécommunications), telles que la barre omnibus laminée pour entraînement moteur pour l'électronique de puissance et la barre omnibus laminée pour les télécommunications, permettant une production modulaire et une livraison rapide dans une certaine gamme.

 

 

Un système complet d'assurance qualité comprend l'inspection des matériaux, les tests de résistance/continuité, les tests de tenue en tension, les tests de cycles thermiques et de chocs thermiques, les tests de vibrations et d'impact, ainsi que les tests de durée de vie à long terme. Pour la production en série de barres omnibus en cuivre laminées ou de barres omnibus laminées, les tests de résistance en ligne et les inspections ponctuelles par imagerie thermique peuvent détecter efficacement les défauts précoces.

 

 

Intégration supérieure et taille réduite :À mesure que la tension et la densité de puissance continuent d'augmenter, des exigences plus élevées sont imposées aux composants de distribution d'énergie à haute densité-tels que les barres omnibus laminées.

 

Nouveaux matériaux et traitement de surface :Développer des films isolants hautement fiables et des technologies de traitement de surface-résistantes à la corrosion pour améliorer la durée de vie et la compatibilité des processus.

 

Automatisation et fabrication intelligente :Améliorer l'automatisation de la conception (cosimulation électrique-thermique-mécanique-) et l'automatisation de la production pour réduire les délais et les coûts de livraison.

 

Standardisation et modularité :Tout en garantissant les performances, nous promouvrons des gammes de produits modulaires pour des applications typiques (telles que les entraînements de moteur, les communications et le stockage d'énergie), en équilibrant personnalisation et évolutivité.

 

 

En tant que composant clé « invisible » du système haute tension-des véhicules à énergie nouvelle, les barres omnibus jouent un rôle crucial dans la transmission de puissance, la dissipation thermique, la compatibilité électromagnétique et l'efficacité de l'assemblage. Des technologies telles que les barres omnibus laminées, diversBarres omnibus en cuivre laminéet les barres omnibus flexibles laminées offrent une voie viable pour répondre à des tensions et des courants plus élevés et à des contraintes d'espace plus strictes.

 

À l'avenir, en combinant la simulation au niveau du système, l'innovation des matériaux et l'automatisation de la fabrication, les jeux de barres continueront à évoluer vers une intégration, une modularisation et une fiabilité élevées, servant ainsi mieux les sous-systèmes clés tels que les batteries de puissance, les systèmes de commande de moteur et l'électronique de puissance.