تطور تكامل الخلايا وحلول اتصال Busbar

مع التطور السريع في صناعة مركبات الطاقة الجديدة (NEV)، أصبحت بطارية الجر المكون الأساسي للمركبة. تؤثر بنية التكامل الخاصة بها بشكل مباشر على كثافة الطاقة، واستخدام المساحة، ونطاق القيادة، وسلامة النظام، مما يجعل تكامل البطارية مجالًا رئيسيًا للمنافسة التكنولوجية.

من التصاميم التقليدية القائمة على الوحدات النمطية إلى التكامل الهيكلي على مستوى السيارة، تطورت بنيات البطاريات تدريجيًا من التجميع المنفصل إلى التكامل الهيكلي. وفي الوقت نفسه، أصبح نظام التوصيل الكهربائي – المسؤول عن نقل الطاقة بين الخلايا – ذا أهمية متزايدة. يلعب الآن اختيار وتصميم معالجة قضبان التوصيل المصنوعة من النحاس والألومنيوم دورًا رئيسيًا في ضمان التشغيل المستقر للبطارية ودعم بنيات التكامل المختلفة.

بالاعتماد على خبرة RHI في تقنيات توصيل البطاريات، يوضح ما يلي تطور تكامل الخلايا وحلول توصيل شريط التوصيل المقابلة.

1. بنيات تكامل خلايا البطارية في المركبات الكهربائية

يركز تكامل البطارية على تحسين البنية بين الخلايا والوحدات وحزم البطاريات ومنصة السيارة. وتشمل البنى الرئيسية CTM، وCTP، وCTC/CTB، ويمثل كل منها مستوى مختلفًا من التكامل.

(1) CTM (خلية إلى وحدة): الهندسة المعمارية التقليدية

كانت CTM هي أقدم بنية للبطاريات السائدة. يتم تجميع الخلايا الفردية أولاً في وحدات موحدة، ثم يتم بعد ذلك دمج وحدات متعددة في حزمة بطارية تحتوي على مكونات هيكلية ومبيت.

المزايا

• التكنولوجيا الناضجة والتي تم التحقق من صحتها على نطاق واسع

• موثوقية عالية وأداء مستقر

• الهيكل المعياري يدعم الإنتاج الموحد

• يمكن استبدال الوحدات المعيبة بشكل فردي، مما يقلل من تكلفة الصيانة ووقت التوقف عن العمل

القيود

• تعمل الهياكل الإضافية مثل أغلفة الوحدات والألواح الجانبية والمثبتات على زيادة التكرار

• عادةً ما يتم استخدام مساحة حزمة البطاريةحوالي 40%

• المساحة المحدودة للخلايا تحد من كثافة الطاقة وتحسينات نطاق المركبات

(2) CTP (من الخلية إلى الحزمة): تكامل بدون وحدة نمطية

يعد CTP ترقية رئيسية من CTM. فهو يزيل طبقة الوحدة ويدمج الخلايا مباشرة في حزمة البطارية من خلال التصميم الهيكلي والتخطيطي الأمثل.

أصبحت هذه البنية حلاً سائدًا تم تبنيه على نطاق واسع من قبل الشركات الرائدة في تصنيع البطاريات وشركات صناعة السيارات.

المزايا

• يزيد استخدام الفضاء إلىأكثر من 60%

• كثافة طاقة أعلى ونطاق قيادة أطول

• مكونات أقل وتصنيع مبسط

• انخفاض تكلفة الإنتاج وتحسين كفاءة التجميع

ملحوظة

لا يلغي برنامج التحويلات النقدية الدعم الهيكلي بالكامل. يتم الحفاظ على الاستقرار من خلال تجميع الخلايا والمواد اللاصقة الهيكلية والهياكل الميكانيكية المحسنة.

(3) CTC / CTB: التكامل الهيكلي من خلية إلى مركبة

يمثل CTC (من الخلية إلى الهيكل) وCTB (من الخلية إلى الهيكل) خطوة أخرى إلى ما هو أبعد من CTP، حيث يصبح نظام البطارية متكاملاً بشكل عميق مع هيكل السيارة.

(4) CTC (من الخلية إلى الهيكل)

تقوم CTC بدمج نظام البطارية مباشرة فيهيكل السيارة، مما يسمح للخلايا بالعمل كعناصر هيكلية.

الميزات الرئيسية:

• يلغي غلاف حزمة البطارية التقليدية
• يقلل من التكرار الهيكلي ووزن السيارة
• يزيد من استغلال المساحة
• يتطلب معايير عالية لقوة الهيكل والختم والحماية

(5) CTB (من الخلية إلى الجسم)

في بنية CTB، تم دمج الغطاء العلوي لحزمة البطارية مع أرضية جسم السيارة.

الفوائد الرئيسية:

• تعمل البطارية كنظام طاقة ومكون هيكلي
• تحسين صلابة الجسم الالتوائية وسلامة السيارة
• زيادة استغلال المساحة الداخلية

(6) مقارنة الهندسة المعمارية

• مستوى التكامل: CTC/CTB > CTP > CTM

• استخدام المساحة وكثافة الطاقة: CTC/CTB الأعلى، CTP متوسط، CTM الأدنى

• التعقيد الفني: CTC/CTB > CTP > CTM

• إمكانية الخدمة: CTM > CTP > CTC/CTB

يختار صانعو السيارات التصميمات بناءً على موضع السيارة وأهداف التكلفة واستراتيجية الخدمة.

2. حلول اتصال بسبار لأنظمة البطاريات

مع تطور تكامل البطارية، يجب أن تلبي أنظمة الاتصال المتطلبات الأعلى لـالموصلية والقدرة على التكيف الهيكلي والمتانة والموثوقية.

كمزود متخصص لحلول توصيل البطاريات،تقدم RHI حلولاً مخصصة لقضبان النحاس والألومنيوملمعماريات CTM وCTP وCTC/CTB.

(1) التوصيلات على مستوى الخلية: مكونات موصلة خفيفة الوزن

على مستوى الخلية، يتم استخدام المكونات الموصلة المدمجة لربط علامات تبويب الخلايا بمجمعات التيار الأولية. تشمل المواد النموذجية ما يلي:

• احباط النحاس

• رقائق الألومنيوم

• قضبان الألمنيوم

• علامات النحاس

تتطلب تنسيقات الخلايا المختلفة هياكل ومواد مختلفة.

الخلايا المنشورية

تستخدم قضبان التوصيل عادة الألومنيوم 1060-O، والذي يوفر موصلية جيدة وقابلية للتشكيل.

ومع ذلك، لا يمكن استخدام الألومنيوم النقي مباشرة على الواجهة الطرفية المثبتة بمسامير. مطلوب مواد مركبة من النحاس والألمنيوم أو لحام معادن مختلفة.

خلايا الحقيبة

عادةً ما تكون قضبان التوصيل عبارة عن موصلات على شكل حرف U مصنوعة من النحاس T2.

اتصالات علامة التبويب

في العديد من التصاميم:

• أحد الأطراف ملحوم بالليزر على لسان الألمنيوم

• يتم تثبيت الطرف الآخر على أطراف النحاس

يتم تحقيق الربط الموثوق بين النحاس والألومنيوم باستخدام عمليات مثل:

• لحام الاحتكاك

• لحام شعاع الإلكترون

• اللحام بالموجات فوق الصوتية

هذه المكونات رقيقة ومرنة وموصلة للغاية، مما يجعلها مناسبة لتخطيطات الخلايا الكثيفة. إنها تتيح اللحام الموثوق به مع توليد حرارة منخفضة ونقل تيار مستقر، مما يقلل من خطر ارتفاع درجة الحرارة أو ضعف المفاصل.

(2) حلول بسبار الوحدة النمطية والحزمة

اتصالات وحدة إلى وحدة

اتصالات مرنةتساعد قضبان التوصيل مثل النحاس أو الألومنيوم على امتصاص الاهتزازات وتعويض الحركة النسبية وضغط التجميع بين الوحدات المتصلة.

اتصالات إخراج حزمة البطارية

تُستخدم عادةً الاتصالات عالية التيار بين مجموعة البطارية والنظام الكهربائي للمركبةقضبان التوصيل الصلبة المعزولة، يتم تصنيعها بعمليات مثل:

• العزل الحراري يتقلص

• طلاء PVC بالغمس

• طلاء مسحوق

• العزل مقذوف 

3. مزايا تصميم بسبار

لدعم بنيات تكامل البطارية المختلفة، توفر RHI كلاً من قضبان التوصيل النحاسية الصلبة والمرنة.

(1) عزل موثوق

توفر قضبان التوصيل المعزولة بالكامل ما يلي:

• حماية الجهد العالي

• منع ماس كهربائى

• مقاومة الغبار والرطوبة والزيت وتغيرات درجات الحرارة

(2) القدرة على التكيف الهيكلي

• توفر قضبان التوصيل الصلبة دعمًا ميكانيكيًا قويًا للدوائر الرئيسية

• تمتص قضبان التوصيل المرنة الاهتزازات وتتكيف مع تخطيطات التثبيت المعقدة

(3) الأداء الكهربائي المستقر

• يضمن النحاس والألومنيوم عالي النقاء التوصيل الممتاز

• التشكيل الدقيق يدعم التجميع الآلي

• المقاومة المنخفضة تقلل من توليد الحرارة وتحسن عمر الخدمة

خاتمة

مع استمرار تطور تقنيات تكامل البطاريات، أصبحت موثوقية التوصيلات الكهربائية أمرًا بالغ الأهمية بشكل متزايد.

شركة RHI متخصصة في تقنيات توصيل البطاريات، بما في ذلك التشكيل والعزل واللحام. نحن نقدم حلولًا مخصصة لمعماريات CTM وCTP وCTC/CTB، مما يعمل على تحسين الأداء الكهربائي والتكامل الهيكلي.

من خلال مراقبة الجودة الصارمة والاختبارات البيئية - بما في ذلك اختبارات التدوير الحراري والاهتزاز والرطوبة - تم تصميم منتجات RHI للحصول على أداء موثوق به في ظل ظروف السيارات الصعبة.

ري الكهربائية|حلول ربط البطارية