Cercetări privind proiectarea structurală și integrarea sistemului de bare colectoare a condensatorilor cu film de bord{0}

 

Odată cu dezvoltarea rapidă a vehiculelor electrice (EV) și a vehiculelor inteligente conectate, cerințele de integrare și eficiență energetică ale sistemelor electronice de putere de la bord{0}}crește în continuare. Condensatorii cu film, datorită stabilității ridicate, a duratei de viață lungi și a pierderilor reduse, au devenit componente cheie în sistemele de propulsie EV și sistemele de conversie a energiei. În special, în sistemele de bare colectoare pentru baterii EV și în sistemele de bare de condensatoare, condensatoarele cu film nu numai că îndeplinesc funcții de stocare și filtrare a energiei, ci și influențează siguranța electrică generală a vehiculului și viteza de răspuns a sistemului.

 

Această lucrare discută principiile de proiectare ale condensatoarelor cu film auto din trei perspective: proiectarea structurală, selecția materialelor și procesele de fabricație. Această lucrare extinde, de asemenea, această cercetare la optimizarea integrării acestora cu sistemele de bare colectoare, concentrându-se pe inovațiile structurale și pe considerentele de inginerie cheie în aplicațiile de bare colectoare de condensatoare de curent continuu și bare colectoare auto.

 

 

 

 

Condensatorii cu film sunt dispozitive ne-polare care stochează energie în materiale dielectrice și prezintă rezistență echivalentă în serie scăzută (ESR), stabilitate termică excelentă și fiabilitate ridicată. În sistemele de bare de alimentare a bateriei sau de bare de alimentare, condensatoarele cu film absorb efectiv curentul de ondulare de înaltă-frecvență și tensiunea de echilibrare a magistralei, asigurând astfel funcționarea sigură și stabilă a sistemului de antrenare electrică.

 

Odată cu dezvoltarea sistemelor de-înaltă tensiune, cum ar fi bare colectoare pentru condensatoare de putere și bare colectoare pentru condensatoare cu film pentru bare colectoare, tendința de proiectare a condensatoarelor cu film pentru autovehicule evoluează treptat către densitate mare de energie, inductanță redusă parazită (ESL) și fiabilitate ridicată a izolației. În prezent, industria necesită controlul inductanței dispersate pentru condensatoare cu film personalizate de până la 6 nH pentru a satisface nevoile aplicațiilor cu impulsuri de-înaltă frecvență.

 

 

1. Structură de bază și proiectare laminare

Condensatoarele cu film utilizează de obicei o structură laminată de electrozi metalizați și film izolator. Tehnologia barelor de laminare a condensatorului poate fi utilizată pentru a integra stratul de electrod cu bara pentru a reduce impedanța conexiunii și a îmbunătăți disiparea căldurii.

 

2. Proiectare de stabilitate mecanică și termică

Condensatorii trebuie să aibă suficientă rezistență mecanică și stabilitate termică pentru a rezista la vibrațiile mari și la fluctuațiile de temperatură întâlnite în mediile auto. Prin încorporarea suporturilor flexibile și a materialelor conductoare termic în izolația barei colectoare și în structura conectorului barei colectoare, daunele cauzate de oboseală cauzate de stres mecanic și cicluri termice pot fi atenuate eficient.

 

3. Proiectare de siguranță și fiabilitate electrică

Distanța electrică și distanțele de curgere ale condensatoarelor cu film trebuie să respecte standardele internaționale. Materialele cu constante dielectrice stabile și rezistență la tensiune înaltă ar trebui să aibă prioritate în proiectare pentru a asigura funcționarea în siguranță a sistemului de bare colectoare a condensatorului de curent continuu în medii de-înaltă tensiune.

 

4. Design ușor și modular

Ușurarea este o prioritate cheie de proiectare pentru vehiculele cu energie nouă. Utilizarea barelor colectoare compozite din aluminiu-cupru și a ambalajelor modulare pot reduce semnificativ greutatea sistemului și pot îmbunătăți compactitatea cablajului. Conectorii de bare colectoare modulare simplifică asamblarea și sporesc eficiența întreținerii.

 

5. Design optimizat cu inductanță redusă

Utilizarea unei structuri de bare colectoare de condensator stivuit reduce în mod eficient zona buclei, reducând astfel inductanța parazită. Optimizarea traseului conductorului și orientării stivuirii, combinată cu utilizarea unui conector de bare colectoare de cupru cu-conductivitate ridicată, poate îmbunătăți viteza de răspuns curent și fiabilitatea sistemului.

 

 

 

1. Materiale pentru electrozi

Electrozii obișnuiți includ cuprul, nichelul și aluminiul. Cuprul, cu proprietățile sale excelente de conductivitate electrică și de disipare a căldurii, este utilizat pe scară largă în barele colectoare de putere pe bază de cupru-și în barele colectoare de laminare a condensatorului. Electrozii de nichel sunt potriviți pentru aplicații care necesită rezistență ridicată la coroziune.

 

2. Materiale izolante și dielectrice

Dielectricii obișnuiți includ polipropilenă (PP) și folie PPS. Aceste materiale oferă rezistență dielectrică și stabilitate termică ridicate, menținând-performanța pe termen lung în condiții de umiditate ridicată și temperatură ridicată, făcându-le potrivite pentru integrarea cu o bară colectoare pentru sistemele de condensatoare de putere.

 

3. Procesul de fabricație

Procesul de fabricație include metalizarea, laminarea electrozilor, sudarea cu laser și turnarea prin capsulare. Tehnologia de sudare automată asigură o conexiune consistentă între bara colectoare și condensator, reduce rezistența de contact și îmbunătățește eficiența energetică generală.

 

4. Încapsulare și etanșare

Procesul de încapsulare are un impact direct asupra fiabilității condensatorului. Utilizarea încapsulării epoxidice sau silicon foarte rezistente la umiditate-îmbunătăţeşte adaptabilitatea la mediu a componentelor barelor auto. Un proces bun de etanșare previne pătrunderea umezelii și ruperea dielectricului.

 

5. Testare de mediu și de fiabilitate

După fabricare, produsele trebuie să fie supuse unor teste de fiabilitate, inclusiv cicluri de-temperatură ridicată, îmbătrânire prin căldură umedă-, vibrații și șocuri. Testarea de coordonare electrică și termică în cadrul sistemelor de bare colectoare verifică în continuare-stabilitatea pe termen lung a sistemului de condensatori-bare colectoare din platforma electrică a vehiculului.

 

 

 

 

Odată cu extinderea continuă a noilor vehicule de energie și a sistemelor de stocare a energiei, integrarea-condensatoarelor cu film de bord și a sistemelor de bare colectoare pentru baterii a devenit o tendință cheie în industrie. În viitor, barele colectoare de condensatoare și barele colectoare pentru condensatoare cu film de bare colectoare bazate pe structuri de bare colectoare din cupru laminat vor optimiza în continuare distribuția curentului, vor îmbunătăți densitatea puterii și vor îmbunătăți eficiența managementului termic.

 

În același timp, proiectarea inteligentă va promova standardizarea și modularizarea conectorilor de bare colectoare și a conectorilor de izolație a barelor colectoare, asigurând o mai mare coerență a asamblarii și fiabilitate pentru barele colectoare ale bateriei EV în cadrul platformelor de curent continuu de-înaltă tensiune.

 

În general, designul integrat al-condensatorilor cu peliculă și al barelor colectoare nu numai că îmbunătățește eficiența energetică și fiabilitatea sistemului, dar oferă și o soluție de transmisie a energiei mai eficientă și mai sigură pentru viitoarele vehicule electrice.