Fleksibilna pletena bakarna žica u odnosu na ekspanzione spojnice od bakarne folije: Kriterijumi odabira za sisteme velike struje-

Za -strujne EV, ESS, transformatorske i{1}}elektronske veze, izbor između fleksibilne pletene bakrene žice i sabirnice sa fleksibilnom bakarnom folijom treba biti zasnovan na gustini struje, termičkom pomaku, amplitudi vibracija, omotaču instalacije i otporu spoja-a ne samo na fleksibilnosti. Dilatacijski spojevi od bakrene folije pružaju kompaktnu laminiranu struju s kontroliranom geometrijom savijanja, dok pletena bakarna žica pruža višesmjernu usklađenost za veće kretanje i vibracije.

 

Za proizvođača šanta za proširenje, inženjerski cilj je da zadrži kontaktnu otpornost, porast temperature i mehaničko naprezanje unutar specifikacije sistema nakon ponovljenih termičkih i mehaničkih ciklusa.

 

 

 

Bakarni provodnici se šire kako temperatura raste. Za ravan bakreni presek, toplotno kretanje se može aproksimirati sa:

 

ΔL = × L × ΔT

 

gdje je za bakar približno 16,5–17 × 10⁻⁶/K, ovisno o stanju materijala i temperaturnom rasponu.

 

Bakarni priključak od 500 mm izložen porastu temperature od 100 stepeni stoga može doživjeti približno 0,83-0,85 mm slobodnog toplinskog širenja. Ako je ovo kretanje ograničeno krutom sabirnicom, rezultirajuće mehaničko opterećenje se prenosi na terminale, pričvršćivače, zavarene spojeve, izolatore i priključenu opremu.

 

Ovo postaje značajnije u:

EV baterije rade kroz ponovljene temperaturne cikluse od približno -40 stepeni do +85 stepeni
ESS sabirnice koje nose nekoliko stotina ampera neprekidno
Priključci transformatora izloženi termičkom ciklusu i elektromagnetnim vibracijama
Sklopovi za pretvaranje invertera i snage{0}}sa brzim promjenama opterećenja
Bakarni priključci{0}}ugrađeni u ormar podložni su neusklađenosti instalacije

Fleksibilna veza bi stoga trebala apsorbirati pomak, a ne prisiliti povezane komponente da ga apsorbiraju.

 

100% IACS bakar i kontrola geometrije ±0,01 mm

 

Materijal provodnika je samo jedan dio dizajna. Učinkovite električne performanse zavise od:

 

Inženjerska varijabla	Fleksibilna pletena bakarna žica	Fleksibilna sabirnica od bakarne folije
Tipična struktura provodnika	Više finih bakrenih niti	Složene ili laminirane bakarne folije
Električna provodljivost	Do 100% IACS za odgovarajući čisti bakar	Do 100% IACS za odgovarajući čisti bakar
Smjer fleksibilnosti	Višesmjerno	Pretežno projektovana osovina savijanja
Aksijalna termička kompenzacija	Visoko kada je pravilno zapetljano	Visoka sa projektovanom dužinom folije
Bočno kretanje	Vrlo visoko	Umjereno do visoko
Apsorpcija vibracija	Odlično	Visoko kada je ispravno dizajniran
Instalacioni omot	Veći u mnogim konfiguracijama	Kompaktan i vrlo kontrolisan
Geometrija terminala	Pleteni ili komprimovani završetak	Završetak zavaren/lemljen bakrenom folijom
Trenutna{0}}kontrola gustine	Jako ovisi o konstrukciji pletenice	Visoka kontrola kroz širinu/debljinu folije
Tipična primjena	Transformator, uzemljenje, fleksibilna strujna veza	EV, ESS, inverter, laminirani sklop sabirnica

 

Ispravan odabir je stoga mehanička-električna optimizacija, a ne jednostavno poređenje tipova provodnika.

 

 

 

Fleksibilna sabirnica od bakrene folije se obično konstruiše od više tankih bakarnih limova složenih zajedno i spojenih na definisanim terminalnim regionima. Fleksibilni dio ostaje sposoban za ponovljene deformacije, dok područje terminala pruža niski-električni interfejs.

 

Za -aplikacije koje se trenutno koriste, proizvodni proces može uključivati:

Rezanje bakrene folije i dimenzionalna priprema.
Više-slojno slaganje prema specificiranoj-površini poprečnog presjeka.
Poravnanje i pozicioniranje učvršćenja.
Molekularno difuzijsko zavarivanje ili drugi specificirani proces spajanja visokog{0}}integriteta na terminalnim zonama.
Skidanje ivica i obrada rubova.
Čišćenje površine prije oblaganja.
Kalaj, srebro ili druga specificirana površinska obrada.
Dimenzionalni pregled.
Provjera električnog otpora i{0}}porasta temperature.

 

Ključna inženjerska razlika je da fleksibilni dio i terminalni dio ne zahtijevaju nužno identična mehanička svojstva.

Fleksibilnom dijelu je potrebna kontrolirana deformacija. Odsjeku terminala je potreban stabilan električni kontakt i dovoljna mehanička čvrstoća.

 

C1100 Bakar i 0,01 mm-Dimenzionalni pregled klase

C1100-elektrolitički bakar tvrdog nagiba se obično bira tamo gdje je potrebna visoka električna provodljivost. U zavisnosti od isporučenih specifikacija materijala, čisti bakar može da se približi 100% IACS provodljivosti.

 

Za preciznu proizvodnju fleksibilnih sabirnica, važne kontrole dimenzija uključuju:

 

Parametar	Tipično inženjersko razmatranje
Bakarni materijal	C1100 / ekvivalent bakra visoke provodljivosti
Provodljivost	Do približno 100% IACS
Debljina folije	Definisano prema trenutnim zahtjevima i zahtjevima fleksibilnosti
Širina folije	Određeno trenutnim kapacitetom i instalacionim omotačem
Debljina terminala	Kontrolisano u skladu sa procesom spajanja i interfejsom vijak/zavar
Ravnost	Kontrolirano radi održavanja kontakta terminala
Položaj rupe	CNC/CMM ili namjenska inspekcija mjerača
Kritične dimenzije	Može se kontrolisati na približno ±0,01 mm gdje kapacitet procesa dozvoljava
Stanje ivice	Oštrica{0}}kontrolisana kako bi se spriječila izolacija ili oštećenje sklopa

 

CMM program inspekcije je posebno koristan za složenu geometriju terminala, lokacije rupa i trodimenzionalno oblikovanje.

 

1000 A-Class Current Paths and Thermal Design

Strujna snaga se ne može dodijeliti samo iz površine poprečnog{0}}poprečnog presjeka provodnika. Moraju se uzeti u obzir termički granični uslovi.

Pojednostavljeni odnos{0}}gubitaka provodnika je:

 

P = I²R

 

gdje je P otporni gubitak snage, I je struja, a R otpor provodnika.

Kako se struja povećava, čak i malo smanjenje otpora postaje značajno. Na primjer, smanjenje otpora veze sa 100 μΩ na 50 μΩ na 1000 A mijenja teoretski gubitak veze iz:

 

1000² × 100 μΩ = 100 W

za:

1000² × 50 μΩ = 50 W

 

Zbog toga spajanje terminala, oblaganje, kontaktni pritisak i čistoća sučelja mogu biti jednako važni kao i nazivni presjek bakra{0}}.

 

Zatražite besplatnu DFM evaluaciju i ponudu

 

 

Goli bakar razvija površinske okside tokom izlaganja vazduhu i povišenoj temperaturi. Površinska obrada se stoga bira prema električnom interfejsu, izloženosti okolini i metodi spajanja.

 

Za fleksibilne jake{0}}veze, uobičajene opcije uključuju kalajisanje i posrebrenje.

 

Površinska obrada	Tipična debljina	Glavna inženjerska funkcija	Tipično razmatranje
Tin plating	3–12 μm	Zaštita od oksidacije i stabilna površina terminala	Isplativo-isplativo i široko korišteno
Srebro	3–12 μm	Visoka provodljivost i jak električni interfejs	Pogodno za električne interfejse-većih performansi
Goli bakar	-	Maksimalna jednostavnost materijala	Zahtijeva kontrolirano izlaganje okoliša
Nikl barijera + vodljivi gornji sloj	Specifična aplikacija{0}	Kontrola difuzije/okoliša	Koristi se kada se interakcija sa supstratom mora kontrolisati

 

Stvarna specifikacija premaza treba biti definirana crtežom, a ne korištenjem univerzalne debljine.

Za proizvodni QA, debljina prevlake se može provjeriti korištenjem metoda kao što su X-fluorescencija (XRF) ili metalografska analiza poprečnog presjeka.

 

3–12 μm debljina prevlake i kontrola kontaktnog otpora

Svrha oblaganja nije samo vizuelna zaštita od korozije. Gotova površina mora održavati stabilan električni interfejs nakon montaže i izlaganja okolini.

 

Važne kontrole uključuju:

Mjerenje debljine oplata na određenim lokacijama.
Čistoća površine prije nanošenja.
Verifikacija adhezije.
Vizuelni pregled na izloženu podlogu, pojavu plikova i ljuštenja.
Kontakt{0}}Mjerenje otpora.
Slani-sprej ili ispitivanje okoline kada to zahtijeva specifikacija kupca.
Analiza poprečnog presjeka za validaciju procesa.

 

Za sisteme jake{0}}trenutne struje, odabir oplata također treba uzeti u obzir metodu spajanja. Površinska obrada prikladna za vijčani terminal nije automatski prikladna za laserski-zavareni spoj.

 

 

Kada je fleksibilna veza integrisana sa bakarnim, aluminijumskim ili različitim{0}}metalnim terminalima, tehnologija spajanja direktno utiče na električnu otpornost, mehaničku čvrstoću i dugoročnu-pouzdanost.

 

Metoda spajanja	Primarna prednost	Glavna varijabla procesa	Odgovarajuća aplikacija
Lasersko zavarivanje Cu{0}}Al	Lokalizirani unos topline i automatizirana obrada	Snaga lasera, fokus, brzina, profil snopa	Cu-Al baterije i veze za napajanje{1}}elektronike
Otporno zavarivanje	Visoka proizvodna efikasnost	Struja, pritisak, vrijeme zavarivanja	Štampane komponente velikog{0}}oprema
Otpornost na srebrno lemljenje	Provodni spoj sa kontroliranim punilom	Struja, pritisak, temperatura, punilo	Bakarni kontakt i jako{0}}strujni sklopovi
Molekularno difuzijsko zavarivanje	Metalurško vezivanje u čvrstom stanju	Pritisak, temperatura, stanje površine	Terminali od laminirane bakarne folije
Mehanički zavrtnji	Servisna veza	Obrtni moment, kontaktni pritisak, stanje površine	Sabirnice{0}}popravljive na terenu

 

Za različite-metalne spojeve, lasersko zavarivanje Cu{1}}Al zahtijeva posebnu pažnju na formiranje intermetalnih spojeva. Unos topline, položaj grede i geometrija spoja moraju se kontrolirati kako bi se spriječile prekomjerne krhke intermetalne faze.

 

Za terminale od laminirane bakrene folije, molekularno difuzijsko zavarivanje može pružiti konsolidovani terminalni dio uz zadržavanje fleksibilnosti u području nepovezane folije.

 

15 kV/mm Dielektrični zahtjevi i razdvajanje izolacije

Električna izolacija se mora procijeniti odvojeno od fleksibilnosti vodiča.

Tamo gdje je fleksibilna sabirnica izolirana polimernim filmom, termoskupljajućim materijalom ili praškastim premazom, projektant treba definirati:

Dielektrični otporni napon.
Minimalna debljina izolacije.
Puzna udaljenost.
Razmak.
Radna temperatura.
Zahtjev za{0}usporavanje plamena.
Hemijska izloženost.
Otpornost na mehaničku abraziju.

Za odabrane izolacijske sisteme, zahtjev za dielektričnu čvrstoću može premašiti 15 kV/mm, ali stvarna specifikacija ovisi o vrsti polimera, debljini, metodi ispitivanja i uvjetima okoline.

 

 

Konstrukcija izolacije utiče na veličinu sklopa, toplotnu disipaciju i mehaničku izdržljivost.

 

Karakteristika	Epoksidni praškasti premaz	Termoskupljajuća izolacija
Aplikacija	Premazivanje i termičko očvršćavanje	Ugradnja i skupljanje cijevi
Geometrija	Blisko se prilagođava komponenti	Zahtijeva dovoljan razmak cijevi
Tipične dielektrične performanse	Visok kada je pravilno formulisan	Zavisi od vrste i debljine polimera
Dostupnost UL 94 V-0	Da, zavisi od{0}}formulacije	Da, zavisi od{0}}materijala
Toplotna disipacija	Bolje s kontroliranim tankim premazom	Može dodati termičku otpornost
Pokrivenost ivica	Jaka kada je proces kontrolisan	Zavisi od namještanja cijevi
Automatizacija	Visoko	Umjereno do visoko
Preraditi	Teže	Generalno lakše
Složeni trodimenzionalni-dijelovi	Pogodno s kontroliranim procesom praha	Ograničenja cijevi

 

Za EV i ESS aplikacije, UL 94 V-0 se često navodi tamo gdje se zahtijevaju otpornost na vatru. Željezničke aplikacije mogu dodatno zahtijevati materijale procijenjene prema EN 45545, dok se sistemi upravljanja okolišem mogu kontrolirati prema ISO 14001.

 

Specifikacija izolacije treba uvijek identificirati tačan razred materijala, debljinu i primjenjivu metodu ispitivanja, umjesto da navodi samo "izolaciju".

 

 

 

Fleksibilni provodnici se često povezuju sa utisnutim terminalima, električnim ormarićima, baterijskim modulima ili mašinski obrađenim interfejsima. Točnost dimenzija na terminalu određuje pristajanje sklopa i električni kontakt.

 

Kontrolisani proizvodni put može kombinovati:

 

Priprema bakra → Precizno štancanje → Uklanjanje ivica → Oblikovanje → Slaganje folije → Zavarivanje molekularnom difuzijom → Plating → Izolacija → CMM kontrola → Električno ispitivanje → Završna inspekcija

 

Za žigosane komponente terminala, sposobnost procesa bi se trebala fokusirati na promjer rupe, udaljenost rupe{0}}do-ivice, ravnost terminala, ugao savijanja i položaj montaže.

 

Dokumentacija kvaliteta IATF 16949 i PPAP nivoa 3

Za automobilske programe, paket kvaliteta može uključivati ​​PPAP nivo 3, ovisno o zahtjevima kupaca.

Tipična dokumentacija može uključivati:

 

Kvalitetan dokument	Inženjerska svrha
Dijagram toka procesa	Definira proizvodni slijed
PFMEA	Identificira načine neuspjeha procesa
Plan kontrole	Definira kontrole proizvodnje
Dimenzionalni izvještaj	Potvrđuje zahtjeve za crtanje
Certifikat materijala	Provjerava kvalitet i specifikaciju bakra
Plating Report	Potvrđuje debljinu premaza
CMM izvještaj	Provjerava trodimenzionalnu-geometriju
Izvještaj o električnom ispitivanju	Potvrđuje otpor/provodljivost
Studija sposobnosti	Procjenjuje kritične dimenzije
PPAP nivo 3	Pruža dokaze o-odobrenje dijela

 

IATF 16949-certificirani proizvodni sistem pruža okvir za kontrolu procesa, ali individualno prihvaćanje proizvoda i dalje ovisi o crtežu, specifikaciji i planu validacije kupca.

 

 

Odabir između pletene bakrene i laminirane bakrene folije treba početi s profilom kretanja.

 

Uvjet primjene	Fleksibilna pletena bakarna žica	Fleksibilna sabirnica od bakarne folije	Inženjerske preferencije
Veliko višesmjerno kretanje	Odlično	Umjereno	Pletena struktura
Ponovljeno aksijalno širenje	Odlično	Odlično	Geometrijski{0}}zavisno
Kompaktni paket baterija za EV	Umjereno	Odlično	Struktura bakarne folije
Visoka{0}}trenutna ESS veza	Odlično	Odlično	Trenutni + termički dizajn
Vibracije transformatora	Odlično	Dobro do odlično	Pletena struktura je često povoljna
Kontrolisana ravna sabirnica	Ograničeno	Odlično	Sabirnica od bakarne folije
Integracija laminiranih sabirnica	Ograničeno	Odlično	Struktura bakarne folije
Automatsko terminalno zavarivanje	Dobro	Odlično	Folija terminal
Veoma fleksibilna veza za uzemljenje	Odlično	Ograničeno	Pletena struktura
Kontrolirani izolacijski premaz	Dobro	Odlično	Struktura folije
Uska tolerancija dimenzija terminala	Umjereno	Odlično	Struktura folije
Kompleksna višesmjerna instalacija	Odlično	Umjereno	Pletena struktura

 

Tabelu ne treba tumačiti kao univerzalni rang proizvoda. Ispravna arhitektura zavisi od vektora pomaka sistema, trenutnog talasnog oblika, termičkog okruženja, geometrije montaže i zahteva za kvalifikacijom.

 

Razmatranja vršne struje 10 kA i kratkog{1}}spoja

Kontinuirana struja i struja kratkog{0}}spoja su različiti projektni uvjeti.

Za vezu velike-trenutne struje, inženjeri bi trebali definirati najmanje:

 

Kontinuirana struja → vršna struja → struja kratkog-struja → trajanje → temperatura okoline → dozvoljeni porast temperature → otpor provodnika → otpor terminala

 

Za sisteme koji rade u uslovima kvara, elektromagnetna sila generisana velikom strujom može postati značajna. Savitljivi spoj stoga mora izdržati i toplinsku energiju i mehaničku silu.

 

Na primjer, trenutne elektromagnetne sile snažno rastu sa veličinom struje. Dizajn koji je validiran samo na kontinuiranoj radnoj struji ne može se automatski smatrati prikladnim za događaj kratkog-spoja.

 

Za sklopove koji se odnose na{0}}osigurače, validacija sistema može također upućivati ​​na IEC 60269 gdje je primjenjivo.

 

 

Za DC i visoko{0}}energetsku elektroniku, otpor nije jedini električni parametar.

 

Laminirana sabirnica može smanjiti površinu petlje i stoga pomoći u smanjenju parazitske induktivnosti. U odgovarajućim inverterskim i DC-link arhitekturama, dizajneri mogu ciljati lutajuću induktivnost ispod 10 nH.

 

Konačna induktivnost zavisi od:

Razmak provodnika.
Naprijed i povrat struje.
Raspored laminiranja.
Geometrija terminala.
Loop area.
Dužina priključka.
Susedni magnetni materijali.
Frekvencija prebacivanja.

Ovo je jedan od razloga zašto fleksibilna sabirnica od bakrene folije može biti poželjnija tamo gdje je potrebna kompaktna, kontrolirana strujna putanja.

 

Nasuprot tome, veza od pletenog bakra može pružiti znatno veću mehaničku usklađenost, ali može imati manje kontroliranu elektromagnetnu geometriju osim ako je usmjeravanje vodiča posebno projektirano.

 

C1100 Bakar naspram C2680 Mesing na 100% IACS električnih puteva

Bakar i mesing ne treba tretirati kao materijale za izmenjive provodnike.

 

Nekretnina	C1100 bakar	C2680 mesing
Primarna uloga	Putanja struje-visoke provodljivosti	Strukturna/kontaktna komponenta
Električna provodljivost	Približno 100% IACS klasa	Znatno niže od čistog bakra
Toplotna provodljivost	Visoko	Niže
Formability	Visoko	Visoko
Tipična upotreba	Sabirnice, fleksibilni provodnici, terminali	Štancani nosači, terminali, strukturni električni dijelovi
Trenutna{0}}prikladnost puta	Odlično	Zavisno od aplikacije{0}
Glavni faktor odabira	Provodljivost + toplinske performanse	Čvrstoća + sposobnost oblikovanja + cijena

 

C2680 može biti koristan tamo gdje su mehanička čvrstoća, ponašanje utiskivanja i stabilnost dimenzija važni. Za primarni provodnik velike struje -bakar visoke provodljivosti se obično smatra gdje je niska električna otpornost prioritet dizajna.

 

 

Fleksibilni spoj treba validirati prema stvarnom omotaču pomaka, a ne samo prema nominalnom radijusu savijanja.

Plan validacije može uključivati:

 

Termički ciklus → dimenzionalna inspekcija → mjerenje električnog otpora → ispitivanje vibracijama → ciklus mehaničkog pomaka → ispitivanje izolacije → konačni pregled dimenzija

 

Za EV i ESS aplikacije, testni profil bi trebao što je bliže moguće reproducirati stvarne uvjete instalacije baterije ili električne{0}}elektronike.

 

Kritički kriteriji prihvatljivosti mogu uključivati:

Stavka validacije	Primjer inženjerskog parametra
Provodljivost bakra	Do 100% IACS
Tolerancija dimenzija	Do ±0,01 mm na odabranim kritičnim karakteristikama
Debljina prevlake	3–12 μm, zavisno od-specifikacije
Dielektrična čvrstoća	>15 kV/mm gdje je navedeno
Ocjena plamena	UL 94 V-0 gdje je navedeno
Zalutala induktivnost	<10 nH where required
Sistem kvaliteta	IATF 16949
Automotive submission	PPAP nivo 3 gdje je potrebno
Upravljanje životnom sredinom	ISO 14001

 

Ove vrijednosti su ciljevi dizajna ili primjeri specifikacije, a ne univerzalne granice prihvatljivosti. Nacrt kupca, specifikacija validacije i primjenjivi standardi ostaju pod kontrolom.

 

Preuzmite specifikaciju dizajna sabirnice

 

 

Specifikacija nabavke za fleksibilne bakrene dilatacijske spojeve treba da sadrži dovoljno informacija kako bi se spriječila višestruka tumačenja između dobavljača i kupca.

 

U najmanju ruku, RFQ ili crtež treba da definišu:

Materijal i temperament provodnika.
Zahtjev za provodljivost bakra.
Konstrukcija od folije ili pletenice.
Završene dimenzije.
Kritične tolerancije.
Minimalni radijus savijanja ili zahtjev za pomakom.
Konfiguracija terminala.
Metoda zavarivanja ili lemljenja.
Materijal i debljina presvlake.
Izolacijski materijal i debljina.
Zahtjev za dielektrično ispitivanje.
Granica{0}}porasta temperature.
Granica električnog otpora.
Zahtjevi za ispitivanje okoliša.
PPAP nivo.
Zahtjevi sljedivosti.

 

Za masovnu proizvodnju, dobavljač takođe treba da obezbedi dokaze o sposobnosti procesa za kritične dimenzije, a ne da se oslanja samo na završnu inspekciju.

 

 

Koja je razlika izmeđuFleksibilna pletena bakrena žicai fleksibilnu sabirnicu od bakrene folije?

Fleksibilna pletena bakarna žica pruža višesmjernu usklađenost i efikasna je za vibracije i velike pomake. Fleksibilna sabirnica od bakarne folije pruža ravniju, kontroliraniju putanju struje i bolje je prikladna za kompaktne sklopove EV, ESS i energetske{1}}elektronike koji zahtijevaju definiranu geometriju.

 

Koju debljinu oplate treba specificirati za fleksibilnu bakrenu dilataciju?

Tipična inženjerska specifikacija može definisati 3-12 μm kalaj ili posrebrenu oplatu, ali ispravna vrijednost zavisi od električnog interfejsa, okruženja, metode spajanja i zahtjeva za kvalifikacijom kupaca. Debljinu prevlake treba provjeriti XRF ili metalografskim poprečnim- ispitivanjem.

 

Može li proizvođač šanta za proširenje pružiti dokumentaciju za PPAP nivo 3?

Da. Za automobilske programe, PPAP nivo 3 može uključivati ​​tok procesa, PFMEA, kontrolni plan, rezultate dimenzija, sertifikate materijala, studije sposobnosti i zapise o validaciji. Tačan paket za podnošenje treba da prati korisnički PPAP priručnik i specifikaciju kupovine.