Накратко

Щамсоването на шини за електрически превозни средства (ЕВ) е заменило традиционните кабелни харнурзи като индустрийни стандарт за разпределение на високо напрежение, предимно поради по-добра топлинна ефективност, намалена тегло и възможности за автоматизирана сглобяване. Като използват прогресивно щамповане на матрици , производителите могат да произвеждат масово сложни геометрии с тесни допуски, които са задължителни за батерийни пакети и инвертори.

Ключовите предимства включват оптимизирано използване на пространство в компактните ЕВ платформи и възможността за интегриране на напреднали функции като сглобяване на фиксиращи елементи вътре в щамса. За ръководните служители, преходът към щамсани шини представлява преминаване към мащабируемо производство с нулеви дефекти, което директно подпомага целите за електрификация чрез увеличена обхват и по-ниски производствени разходи.

Стратегичният преход: Защо ЕВ изискват щамсани шини

Преходът от гъвкави кабели към твърди штифтовани шини не е просто въпрос на дизайн; това е инженерна необходимост, диктувана от уникалните ограничения на съвременните архитектури на електрически превозни средства. Докато батериите и силовата електроника на ЕПС стават по-плътни, пространственият обем, необходим за традиционните кръгли кабели, става недостатък. Штифтованите шини с техните плоски правоъгълни напречни сечения предлагат значително по-добър коефициент на опаковане, което позволява на инженерите да насочват високо напрежение през тесни канали, които биха били невъзможни за кабелни жгутове.

Топлинният режим действа като вторият критичен фактор. Съотношението между повърхността и напречното сечение на плоска шина е по-добро в сравнение с кръгъл кабел, което осигурява по-ефективно отвеждане на топлината. Тази физическа характеристика позволява на шините да пренасят по-високи плътности на тока — известни като амперажност —без превишаване на температурните лимити. При високопроизводителните BEV, където върховите токове по време на бързо зареждане или ускорение могат рязко да се повишат, този термичен резерв е от съществено значение за безопасността и дълготрайността на системата.

Освен това, изработените чрез стъмпане шини позволяват автоматизирана сглобяване, което е основен стълб в производството на превозни средства в големи серии. За разлика от кабелите, които често изискват ръчно насочване и свързване, твърдите шини могат да бъдат поставяни от роботизирани системи. Тази твърдост също намалява риска от грешки при свързване и повреди вследствие на вибрации, което допринася за обща надеждността на високоволтова електрическа система.

Производствени процеси: Стъмпане срещу Формоване срещу Травлене

Изборът на правилния производствен процес зависи в голяма степен от обема на производството и сложността на детайла. Въпреки че съществуват няколко метода, прогресивно щамповане на матрици доминира при производството на големи обеми ЕП. При този процес метална лента се подава през серия станции в единичен матричен комплект. Всяка станция извършва определена операция – рязане, огъване, пробиване или маркиране, постепенно формирайки шината. Този метод осигурява постоянна повтаряемост и поддържа висока скорост на производство, което го прави най-икономически изгодно решение за годишни обеми над 20 000 бройки.

За по-малки обеми или много сложни 3D форми, които не могат лесно да се штамповат, CNC огъване на пръти се използва. Този процес огъва и усуква метални пръти в сложни конфигурации без скъпостоящо твърдо инструментиране. Подходящ е за прототипи или превозни средства с малки серии, но няма скоростта на штамповане. Химическо травене или лазерно рязане служи като трета възможност, предимно за изключително тънки, сложни шини, използвани при междинни връзки на батерийни модули, където механичното напрежение от штамповането може да деформира деликатния материал.

Съвременни прогресивни матрични системи вече включват сглобяване в матрицата възможности. Водещи производители използват системи, които могат да вмъкват фиксиращи елементи, заклепват гайки или дори да сглобяват многослойни ламинирани шинопроводи директно в щанц-пресата. Тази интеграция премахва вторични операции, намалява разходите за обработка и подобрява позиционната точност на точките за свързване.

Материалознание: Мед, Алуминий и Биметали

Изборът между мед и алуминий е централен компромис в инженерството на шинопроводите. Мед (C11000) продължава да бъде златният стандарт за проводимост, предлагайки най-висока амперна плътност на единица обем. Той е незаменим в ограничени по пространство зони като инвертори и тягови мотори, където максимизирането на плътността на мощността е от първостепенно значение. Въпреки това, медта е тежка и скъпа, което създава предизвикателства за мерките за намаляване на теглото.

Алуминий (серия AA6000) се е наложил като предпочитана алтернатива за дълги разстояния, като основните връзки от батерията към мотора. Въпреки че алуминият има само около 60% от проводимостта на медта, той е приблизително 70% по-лек. Чрез увеличаване на напречното сечение, за да се компенсират по-ниската проводимост, инженерите могат да постигнат същата електрическа производителност при половината тегло в сравнение с меден еквивалент. Това намаляване на масата директно се превежда в увеличен обхват на превозното средство.

За да се преодолее тази разлика, индустрията въз основно разчита на би-метални решения технологиите като триене с навиване или ултразвуково заваряване свързват медни контактни точки (за надеждни, устойчивите срещу оксидиране връзки) с алуминиеви основни тела (за спестяване на тегло). Тези хибридни шини предлагат най-доброто от двата свята, но изискват специализирани производствени партньори, способни да управляват рисковете от галванична корозия, присъща при интерфейси от различни метали.

Проектиране за производство (DFM) за штампосани шини

Успешното производство на шини започва на чертожната дъска. Спазването на принципите за проектиране с оглед на производството (DFM) осигурява, че детайлът може да бъде изстругован надеждно, без прекомерно износване или повреда на инструмента. Ключов фактор е минимален радиус на огъване . При повечето сплави на медта и алуминия вътрешният радиус на огъване трябва да бъде поне равен на дебелината на материала (1T), за да се предотврати пукане по външния ръб на огъва. По-малки радиуси са възможни, но може да изискват специализирани видове материали или операции за каландриране, които увеличават разходите.

Инженерите трябва също да вземат предвид връщане след извиване —тенденцията на метала частично да се връща към първоначалната си форма след огъване. Сплавите с висока якост проявяват по-голямо връщане, поради което матрицата за изструговане трябва леко да преогъне материала, за да се постигне окончателният желан ъгъл. Точното прогнозиране на това поведение чрез софтуер за симулация е отличителна черта на компетентен партньор за струговане.

Топлоизолацията и изолацията са еднакво важни аспекти при проектирането за производство. Шините с високо напрежение за ЕП коли изискват надеждна диелектрична защита. Възможностите варирали от епоксидно прахово покритие (което осигурява висока устойчивост на температура и равномерно покритие) до термоусукващи тръби и ламинирани филми. Изборът на изолация влияе на процеса на струговане, тъй като трябва да се предвиди дебелината на покритието, а остри ръбове трябва да бъдат заравнени или изгладени, за да се предотврати пробиване на изолацията.

Стратегия за набавяне: Оценка на производители на шини

Набавянето на шини за автомобилни приложения изисква проверка на доставчиците спрямо строги стандарти за качество. Сертифициране по IATF 16949 е недопустим за компромис; той потвърждава, че системата за управление на качеството на производителя отговаря на строгите изисквания на автомобилната верига за доставки. Надхвърляйки основната сертификация, оценете вертикалната интеграция на доставчика. Идеално е партньорът да осъществява проектирането на шаблоните, щанцоване, галванизация и сглобяване вътрешно. Този контрол намалява водещото време и централизира отговорността за качеството.

Когато преминавате от разработване към масово производство, възможността за мащабиране е от решаващо значение. Някои производители се специализират само в прототипи, докато други изискват много големи минимални количества за поръчка. Намирането на партньор, който може да преодолее тази пропаст, е от съществено значение за безпроблемно стартиране. Ускорете автомобилното си производство с Комплексните штамповъчни решения на Shaoyi Metal Technology , преодолявайки пропастта между бързо прототипиране и производство в големи обеми. Използвайки прецизност, сертифицирана по IATF 16949, и пресови възможности до 600 тона, те доставят ключови компоненти като носачи на колела и подрамки със строго спазване на глобалните стандарти на OEM производителите.

Накрая, търсете възможности за „съдействие при проектирането“. Най-добрите доставчици действат като разширение на вашия инженерен екип и още в началния етап на проектирането предоставят обратна връзка относно проектирането за производство (DFM), за да намалят разходите за производствени инструменти и подобрят работата на детайлите. Те трябва да използват симулационни инструменти за проверка на проектите, преди да бъде започната обработката на стоманата, осигурявайки плавен и безгрешен преход от CAD към физическо детайл.

Заключение

Докато електрическите превозни средства продължават да доминират автомобилния пейзаж, ролята на тапицираните шини ще расте все повече. Тези компоненти са артериите на задвижването на ЕПС, като балансират конкуриращите се изисквания за плътност на мощността, намаляване на теглото и мащабируемост на производството. За инженерите и специалистите по доставки успехът се крие в разбирането на взаимодействието между свойствата на материалите, механиката на тапицирането и стратегическия подбор на партньори. Като поставят на първо място ранното DFM сътрудничество и избират производители с доказан автомобилен произход, OEM компаниите могат да гарантират, че техните системи за разпределение на енергия са толкова надеждни и ефективни, колкото и превозните средства, които задвижват.

Често задавани въпроси

1. Защо тапицираните шини се предпочитат пред кабели в ЕПС?

Щампованите шини предлагат изключителна икономия на пространство, по-добра термична управляемост и са достатъчно твърди, за да поддържат автоматизирана роботизирана сглобка. Те осигуряват по-висока плътност на тока (амперност) при по-малки размери в сравнение с традиционните кабелни жгутове с кръгло сечение, което е от решаващо значение за плътни батерийни блокове за ЕП.

2. В какво се състои разликата между щамповане с прогресивни матрици и формоване с CNC?

Щамповането с прогресивни матрици е високоскоростен производствен процес, идеален за масово производство (над 20 000 броя), използващ персонализиран инструмент за извършване на множество операции наведнъж. Формоването с CNC е по-бавен, безинструментен процес, по-подходящ за малкосерийни прототипи или сложни 3D форми, които трудно се щампуват.

3. Могат ли алуминиевите шини напълно да заменят медните?

Не напълно. Въпреки че алуминият е по-лек и по-евтин, той има по-ниска проводимост в сравнение с медта. Той е отличен за основна мощностна трансмисия, където пространството позволява по-голямо напречно сечение, но медта все още се предпочита за компактни области, изискващи максимална плътност на мощността, като например в инверторите.

4. Каква е сертификацията IATF 16949?

IATF 16949 е глобалният технически стандарт за системи за управление на качеството в автомобилната индустрия. Той гарантира, че производителят разполага със здрави процеси за предотвратяване на дефекти, намаляване на променливостта в доставката и непрекъснато подобрение, което е задължително за доставчици от първи ешелон (Tier 1) и OEM производители.