TRUMPAI

Varinių srovėlaidžių išspaudimas elektriniams automobiliams yra esminis gamybos procesas, kurio metu laidūs vario lydiniai virsta tiksliais energijos skirstymo komponentais, būtinais elektrinių automobilių akumuliatorių blokams, keitikliams ir variklių pavarams. Skirtingai nuo standartinės instaliacijos, išspaudžiamos srovėlaidės užtikrina geresnį srovės tankį, sumažintą induktyvumą ir patikimą mechaninę stabilumą vibracijos sąlygomis. Inžinierių komandos dažniausiai renkasi C11000 (ETP) arba C10100 (be deguonies) varį, kad maksimaliai padidintų elektrinę laidumą (iki 101 % IACS), naudodamos progresyvią štampavimo technologiją, užtikrinančią siaurus tolerancijos ribojimus ir sąnaudų efektyvumą didelėmis apimtimis. Tinkamai išspaudžiamos ir izoliuotos srovėlaidės yra būtinos valdyti aukštos įtampos šilumos apkrovas (400 V–800 V), būdingas šiuolaikinėms elektrinėms transmisijoms.

Pagrindiniai momentai:

• Medžiaga: C11000 yra standartinis; C10100 yra pageidautinas suvirinimo /brazavimo taikymams.
• Procesas: Progresyvus štampavimas užtikrina aukščiausią pakartojamumą masinei gamybai.
• Išoljavimas: Epoksidinė miltelinė danga užtikrina esminę dielektrinę stiprumą kompaktiškoms baterijų modulėms.

EV Magistralės medžiagos parinkimas: C11000 vs. C10100

Teisingos vario rūšies parinkimas yra pagrindinis sprendimas projektuojant magistrales elektriniams automobiliams. Nors aliuminis vis labiau populiarėja siekiant sumažinti svorį konstrukciniuose elementuose, varis iki šiol lieka nepriklausomas standartas aukštos įtampos energijos skirstymui dėl savo puikių elektros laidumo ir šiluminių savybių.

C11000 (Elektrolitinis kietasis paruošimas – ETP) yra pramonės standartas daugumai išspaudžiamų magistrales. Ji pasižymi laidumu 100–101 % IACS (Tarptautinis atgauminio vario standartas), todėl yra labai efektyvi srovės perdavimui su minimalia varža. Tačiau C11000 sudėtyje yra nedidelis deguonies kiekis, kuris gali sukelti trupumą, jei magistralė jungiama vandeniliu arba aukštoje temperatūroje suvirinama.

C10100/C10200 (Be deguonies varis – OFE/OF) yra plačiai nurodomas sudėtingoms EV baterijų jungtims, kurioms reikia išsamios suvirinimo ar paaukštinto lydymo procedūros. Šios rūšys beveik visiškai pašalina deguonies kiekį, todėl šildant metalo struktūroje neatsiranda garų, užtikrinant sąjungos konstrukcinį vientisumą. Inžinieriams, kurie projektuoja sudėtingus baterijų modulius, kai trūksta vietos, beveik be deguonies vario šiek tiek didesnė kaina dažnai atsipirko dėl geresnio formavimo ir patikimesnių sąjungų.

Išspaudimo procesas: progresyvioji mira vs. CNC formavimas

Elektriniams automobiliams skirtų magistralių gamyba reikalauja balanso tarp tikslumo, greičio ir mastelio. Pasirinkimą tarp progresyviosios išspaudimo miros ir CNC formavimo lemia gamybos apimtys ir dizaino sudėtingumas.

Progresyvus štampavimas yra aukšto tūrio EV gamybos metodika pagal išrinkimą (paprastai 10 000+ vienetų). Šiame procese vario juosta paeiliui patenka per keletą stotelių viename įrenginyje. Kiekviena stotelė atlieka tam tikrą operaciją – išpjovimą, kalibravimą, lenkimą arba šveitimą – vienu metu. Tai užtikrina, kad kiekvieno slėgio ciklo metu būtų pagaminta baigta detalė. Pažengęs štampavimas pasiekia išskirtinį tikslumą (dažnai +/- 0,05 mm) ir pakartojamumą, kurie yra privalomi automatu valdomoms akumuliatorių blokų surinkimo linijoms.

Ir atvirkščiai. CNC formavimas yra idealus prototipavimui ir mažo tūrio serijoms. Jis naudoja lankstymo presus, kad sulenktų iš anksto išpjautas juostas. Nors tai lanksti technologija, jai trūksta greičio ir vieneto savikainos efektyvumo, būdingo standartiniam įrankiui. Gamintojams idealiai vertėtų pasinaudoti partneriu, gebančiu apdoroti visą gyvavimo ciklą. Pavyzdžiui, Shaoyi Metal Technology teikia išsamią stampavimo sprendimų sistemą, kuri jungia sparčią prototipavimą su masine gamyba. Turėdami presus iki 600 tonų ir IATF 16949 sertifikatą, jie leidžia automobilių OEM gamintojams greitai patvirtinti konstrukcijas prieš didinant apimtis iki milijonų detalių, neprarandant tikslumo.

Pagrindiniai stampavimo privalumai prieš mechaninį apdirbimą yra:

• Medžiagos naudojimo efektyvumas: Stampavimas mažina atliekas, kurios yra svarbus kaštų veiksnys dirbant su variu.
• Plastinio deformavimo kietinimas: Fizinis stampavimo poveikis gali sukelti vario plastinio deformavimo kietinimą, padidinant galutinės detalės mechaninę stiprybę.
• Greitis: Progresyvinis štampas gali pagaminti šimtus detalių per minutę, atitinkant gigafabrikų našumo reikalavimus.

Izoliacija ir dengimas: miltelinio dažymo privalumas

Aukštos įtampos EV architektūrose (dažnai nuo 400 V iki 800 V ir daugiau) išspaudų varinių magistralių izoliacija yra svarbi saugos funkcija. Neizoliuotos juostos kelia didelį lankstymosi pavojų, ypač baterijos bloko ribotose erdvėse. Nors karščiu susitraukiantys žarnynai ir PVC dulkymas yra tradiciniai metodai, Epoxy pultinis uždengimas atsirado kaip geresnis sprendimas sudėtingoms išspaudų geometrijoms.

Dulkinis dengimas apima sausos dulkės – paprastai epoksidinės arba poliesterinės – padengimą elektrostatiniu būdu, o po to kietinimą šilumos poveikyje, kad susidarytų vientisa, ilgaamžė danga. Skirtingai nei karščiu susitraukiantys žarnynai, kurie gali raukšlėti ar palikti oro tarpus aštrių lenkimų vietose, dulkinis dengimas tiesiogiai surišamas su metaline paviršiumi. Tai pašalina oro tarpus, kuriuose galėtų atsirasti dalinis išlydžio (korona) reiškinys. Be to, dulkinis dengimas leidžia tiksliai kontroliuoti dangos storį (paprastai nuo 0,1 mm iki 0,5 mm), užtikrinant aukštą dielektrinę stiprumą (dažnai >800 V per milą), nepadidinant nebūtino tūrio.

Izoliacijos metodų palyginimas:

• Epoksidinis dulkinis dengimas: Geriausias sudėtingų formų, aukštos šilumos atsparumo ir pastovaus dielektrinio stiprio atvejams.
• Šilumai susitraukianti žarna: Tinka tiesioginiams laidams, tačiau sunku pritaikyti daugiapakopiams lenkimams; mažesnis šilumos išsklaidymas.
• PVC dulkės: Kainos požiūriu našu, tačiau suteikia žemesnius šilumos reitingus (paprastai 105 °C riba) lyginant su epoksidu (130 °C+).

Konstrukcijos iššūkiai: šiluma, vibracija ir induktyvumas

Projektuojant išspaudžiamus varinius magistralinius laidus EV automobiliams, reikia ne tik sujungti tašką A su tašku B. Inžinieriai turi spręsti sudėtingus fizikinius iššūkius, būdingus automobilių aplinkai.

Šilumos valdymas ir odos efektas: Kai teka srovė, ji sukuria šilumą (I²R nuostoliai). Aukštos dažninėse jungiklių sistemose, tokiuose kaip inversijos keitikliai, „odos efektas“ verčia srovę telkštis laidininko paviršiuje, didinant efektyvią varžą. Išspaudžiami magistraliniai laidai su plačiais, plokščiais profiliais maksimaliai padidina paviršiaus plotą, padedantį tiek aušinti, tiek sumažinti aukšto dažnio varžą, palyginti su apvaliais kabeliais.

Smegenų atsparumas: EV veikia komponentus nuolatiniu kelio vibravimu. Kieti variniai magistraliniai laidai gali nuvyti ir sulūžti sujungimo vietose, jei tinkamai nebus sumažintas virpėjimas. Sprendimai apima lankstius išsiplėtimo kilpas (naudojant laminuotas vario folijas) arba naudojant atitinkamus spaudo kontaktinius sujungimus, kurie sugeria apkrovą.

Žemo induktyvumo projektavimas: Kad būtų pagerinta elektromobilio energijos elektronikos efektyvumas, labai svarbu sumažinti sklaidos induktyvumą. Sudėjus kartu teigiamas ir neigiamas magistrales plona dielektrine sluoksniu (sukuriant „laminuotą magistralę“) pasiekiamas magnetinių laukų kompensavimas, ženkliai sumažinant induktyvumą ir apsaugant jautrius IGBT tranzistorius (izoliuoto vartelio dvisiejai tranzistoriai) nuo įtampos šuolių.

Kokybės standartai: IATF 16949 ir aukščiau

Automobilių tiekimo grandinė reikalauja griežto kokybės standartų laikymosi, kad būtų užtikrintas saugumas ir patikimumas. Magistralinių laidų gamintojams IATF 16949 sertifikavimas yra bazinė reikalova. Šis standartas siekia toliau nei bendrasis ISO 9001 kokybės valdymas, kad būtų patenkintos specifinės automobilių pramonės poreikiai, tokie kaip defektų prevencija ir tiekimo grandinės kaitos mažinimas.

Svarbiausi kokybės patikrinimai išspausdintoms autobusoms apima:

• PPAP (Gaminio patvirtinimo procesas): Griežtas patvirtinimo procesas, užtikrinantis, kad gamybos procesas nuosekliai gamintų detalias, atitinkančias visas inžinerines specifikacijas.
• Hi-Pot testavimas: Aukšto potencialo testavimas tikrina izoliacijos vientisumą, taikant įtampą, žymiai didesnę nei darbinė įtampa, kad būtų užtikrinta, jog neįvyktų jos suardymas.
• Be burr baigties: Spaudimas gali palikti aštrius kraštus (burrs). Aukštos įtampos programose burr veikia kaip elektros apkrovos koncentracijos taškas, dėl kurio gali kilti lankstymas. Automatizuotas šalinimas ir elektrolytinis poliravimas yra būtini žingsniai po spaudimo.

Inžinerija EV energijos ateities

Elektrinio judėjimo kaita labai priklauso nuo paslėptos energijos sklaidos pagrindo: išspausdinto vario magistralinio laido. Perėjus nuo paprastų metalinių juostų prie inžinerinių, izoliuotų ir tiksliai išspausdintų komponentų, gamintojai užtikrina elektrinių automobilių saugumą, nuvažiuojamą atstumą ir ilgesnį tarnavimo laiką. Naudojant C10100 varį suvirintiems paketams ar taikant pažangias miltelinių dengimų sistemas dielektriniam saugumui – sprendimai, priimami projektavimo ir išspaudimo etape, veikia visą automobilio gyvavimo ciklą.

Pirkimų vadovams ir inžinieriams tikslas aiškus: bendradarbiauti su gamintojais, kurie supranta ne tik išspaudimo geometriją, bet ir elektrifikacijos fiziką. Apsaugoti tiekimo grandinę, kuri garantuoja IATF 16949 kokybę ir siūlo mastelio keitimą nuo prototipo iki masinės gamybos, yra paskutinis žingsnis, reikalingas norint rinkai pristatyti aukštos kokybės EV.

Dažniausiai užduodami klausimai

1. Koks geriausias vario markės tipas EV magistraliniams laidams?

Daugelyi panaudojimų atvejų, C11000 (ETP) yra geriausias pasirinkimas dėl puikios laidumo (101 % IACS) ir kainos našumo. Tačiau, jei magistralės konstrukcija reikalauja išsamaus suvirinimo ar baltinimo, C10100 (be deguonies) rekomenduojama, kad būtų išvengta vandenilio trapumo ir užtikrinta sujungimo vientisumas.

2. Kodėl epoksidinė miltelinė danga yra pageidautina šilumai susitraukiančiai danga magistralėms?

Epoksidinė miltelinė danga užtikrina pranašesnį padengimą sudėtingose, išspaudintose geometrijose, kur šilumai susitraukianti žarnelė gali susiraukti arba plyšti. Ji tiesiogiai surišama su variu, pašalindama oro tarpus, kurie galėtų sukelti dalinį išlydėjimą, taip pat siūlo puikią šilumos sklaidą ir aukštą dielektrinę stiprumą plonesniame profilyje.

3. Kaip metalo spaudimas sumažina magistralių gamybos sąnaudas?

Metalo štampavimas, ypač naudojant progresyvinius įrankius, ženkliai sumažina aukšto tūrio gamybos išlaidas, sujungiant kelias formavimo operacijas į vieną mašinos eigą. Tai sumažina darbo išlaidas, padidina pralaidumą (šimtai detalių per minutę) ir mažina medžiagos švaistymą lyginant su apdirbimu ar atskirų strypų pjaustymu.