Công nghệ thanh cái tích hợp tiếp tục phát triển với việc nâng cấp sản phẩm nhờ mở rộng ứng dụng trong hệ thống điện-cao áp và năng lượng mới.

Với sự phát triển nhanh chóng của các lĩnh vực như phương tiện sử dụng năng lượng mới (NEV), hệ thống lưu trữ năng lượng và sản xuất năng lượng tái tạo, bộ pin, hệ thống truyền động điện và thiết bị chuyển đổi năng lượng đặt ra nhu cầu ngày càng nghiêm ngặt về cấu trúc kết nối điện. Trong khi thanh cái truyền thống chủ yếu xử lý-truyền tải dòng điện cao và kết nối điện, thì thanh cái tích hợp kết hợp các chức năng-như thanh cái dẫn điện, thu tín hiệu, bảo vệ cách điện và lắp kết cấu-vào một khối duy nhất. Điều này mang lại những lợi thế đáng kể về tiết kiệm không gian, hiệu quả lắp ráp và tối ưu hóa cách bố trí bộ pin bên trong.

 

Về cấu trúc sản phẩm, thanh cái tích hợp thường bao gồm các thanh cái dẫn điện, các bộ phận thu tín hiệu và vật liệu cách điện, được tạo thành một cụm thống nhất thông qua các quá trình như ép nóng, định nhiệt, tạo hình nhiệt, tán đinh hoặc hàn. Khi các hệ thống pin phát triển theo hướng tích hợp cao hơn, thiết kế gọn nhẹ và lắp ráp tự động, các thanh cái tích hợp đã chuyển đổi từ các bộ phận mang dòng điện đơn giản{1}}thành các bộ phận mang điện đơn giản thành các bộ phận đa chức năng xử lý đồng thời việc kết nối điện, thu thập tín hiệu và tích hợp cấu trúc.

 

 

 

Trong hệ thống pin điện NEV, thanh cái chủ yếu hỗ trợ kết nối nối tiếp và song song giữa các tế bào pin trong khi hoạt động cùng với các mạch thu thập để thu thập dữ liệu vận hành như điện áp và nhiệt độ của tế bào. Các giải pháp khai thác dây truyền thống yêu cầu nhiều dây riêng biệt để thiết lập kết nối tín hiệu giữa các ô; điều này không chỉ tiêu tốn không gian bên trong có giá trị bên trong bộ pin mà còn làm phức tạp quá trình lắp ráp. Khi số lượng tế bào trong hệ thống pin tăng lên, số lượng dây điện và tổng chiều dài của hệ thống dây điện cũng tăng theo, tạo ra những thách thức lớn hơn cho quá trình sản xuất tự động và bảo trì tiếp theo.

 

Bằng cách tích hợp các thanh cái dẫn điện với các mạch thu tín hiệu, các thiết kế thanh cái tích hợp giúp giảm mức tiêu thụ không gian liên quan đến các cấu trúc kết nối rời rạc truyền thống và cho phép bố trí các đường thu tín hiệu có tổ chức hơn. Đối với pin điện NEV, cấu trúc này cải thiện việc sử dụng không gian bên trong và giảm lao động liên quan đến việc xác minh kết nối và nối dây thủ công trong quá trình lắp ráp.

 

Khi hệ thống pin điện có xu hướng sử dụng điện áp cao hơn, công suất lớn hơn và khả năng tích hợp cao hơn, thì kích thước cấu trúc, khả năng mang dòng-và số lượng kênh thu tín hiệu của thanh cái tích hợp cũng ngày càng mở rộng. Đặc biệt ở các nền tảng điện áp cao-, số lượng ô được kết nối nối tiếp ngày càng tăng đòi hỏi phải mở rộng tương ứng các thanh cái kết nối, đường dây thu nhận và cấu trúc cách điện; do đó, thiết kế sản phẩm đã chuyển từ việc đơn giản phù hợp với các kích thước riêng lẻ sang thiết kế hợp tác của cấu trúc tổng thể.

 

Trong hệ thống truyền động điện, thanh cái chủ yếu được sử dụng để kết nối các mạch điện áp cao{0}}trong bộ điều khiển động cơ. Bằng cách kết hợp nhiều lớp vật liệu dẫn điện và cách điện, các vòng dòng điện có thể được rút ngắn và giảm độ tự cảm ký sinh, nhờ đó đáp ứng yêu cầu vận hành của các thiết bị nguồn chuyển mạch tần số cao-. Đối với-hệ thống điều khiển động cơ và bộ biến tần công suất cao, thiết kế kết cấu không chỉ phải đáp ứng các yêu cầu về dòng điện định mức mà còn phải giải quyết toàn diện khe hở cách điện, khả năng tản nhiệt, độ bền cơ học và hiệu suất điện từ.

 

 

Pin lưu trữ năng lượng và pin điện cho phương tiện sử dụng năng lượng mới có những điểm chung về kỹ thuật liên quan đến kết nối tế bào và thu thập dữ liệu; cả hai đều yêu cầu các cấu trúc kết nối để tạo điều kiện thuận lợi cho việc sắp xếp các tế bào nối tiếp và song song cũng như để giám sát các thông số như điện áp và nhiệt độ. Khi công suất của hệ thống lưu trữ năng lượng tăng lên-cùng với số lượng tế bào, mô-đun và kênh thu thập dữ liệu-các giải pháp khai thác dây truyền thống phải đối mặt với những yêu cầu ngày càng nghiêm ngặt về không gian định tuyến, hiệu quả lắp ráp và tính nhất quán.

 

Do đó, thanh cái tích hợp đã nổi lên như một giải pháp kỹ thuật quan trọng cho hệ thống kết nối pin lưu trữ năng lượng. Thiết kế sản phẩm cho thiết bị lưu trữ năng lượng phải đồng thời giải quyết các kết nối điện, thu tín hiệu, bảo vệ cách điện và không gian lắp đặt, đồng thời tùy chỉnh kích thước và giao diện cho phù hợp với cách sắp xếp cụ thể của các mô-đun pin.

 

Trong các hệ thống lưu trữ năng lượng có-công suất cao, thanh cái tích hợp yêu cầu độ ổn định về cấu trúc chắc chắn. Việc tăng số lượng ô sẽ làm thay đổi chiều dài của thanh cái, số lượng kênh lấy mẫu và khoảng lắp đặt; do đó, thông số kỹ thuật của sản phẩm-chẳng hạn như kích thước dây dẫn, bố trí mạch lấy mẫu và vật liệu cách điện-phải được điều chỉnh theo cấu trúc pin cụ thể thay vì dựa vào một-kích thước-phù hợp{6}}được tiêu chuẩn hóa cho tất cả các thiết kế.

 

Hơn nữa, hệ thống lưu trữ năng lượng đòi hỏi độ tin cậy cao trong quá trình hoạt động lâu dài. Thanh cái phải chịu được dòng điện liên tục, sự tăng nhiệt độ và các ứng suất cơ học sinh ra trong quá trình vận hành thiết bị; do đó, việc lựa chọn vật liệu, quy trình kết nối và cấu trúc cách nhiệt phải được xác nhận dựa trên môi trường vận hành thực tế.

 

 

 

Bộ biến tần quang điện, bộ chuyển đổi năng lượng gió và các thiết bị điện tử công suất cao khác cũng yêu cầu cấu trúc kết nối điện có độ tin cậy cao. Thiết bị như vậy thường hoạt động ở điện áp cao và có sự dao động dòng điện đáng kể. Các phương pháp nối dây truyền thống có thể gặp phải những hạn chế về bố trí không gian, kiểm soát độ tự cảm và tản nhiệt, dẫn đến việc sử dụng thanh cái composite ngày càng tăng để kết nối giữa mô-đun nguồn và mạch chính.

 

So với các thanh cái-một lớp tiêu chuẩn, cấu trúc nhiều- lớp tích hợp các lớp dẫn điện và cách điện ở các điện thế khác nhau, dẫn đến đường dẫn dòng điện nhỏ gọn hơn. Đối với-thiết bị chuyển mạch tần số cao, việc rút ngắn độ dài vòng lặp, tối ưu hóa bố cục lớp dẫn điện và kiểm soát các tham số ký sinh giúp cải thiện hiệu suất điện của hệ thống.

 

Trong thiết bị chuyển đổi nguồn-cao, thiết kế thanh cái cũng phải tính đến yêu cầu lắp đặt của các thiết bị nguồn chẳng hạn như IGBT. Ví dụ: thanh cái nhiều lớp cho bộ biến tần ba{2}}cấp yêu cầu một cách tiếp cận tổng thể xem xét khoảng cách cách điện giữa các lớp có điện thế, điểm kết nối và đường dẫn dòng điện khác nhau để phù hợp với các hạn chế về không gian bên trong và cấu trúc liên kết điện của bộ biến tần.

 

Khi xử lý các không gian bên trong phức tạp, thanh cái nhiều lớp thường yêu cầu tùy chỉnh dựa trên vị trí lắp đặt, hướng đầu cuối và cấu trúc thiết bị. Điều này đảm bảo chúng có thể tạo điều kiện thuận lợi cho việc kết nối nhiều-điểm trong không gian hạn chế trong khi vẫn duy trì khoảng hở cách điện thích hợp và phương pháp lắp cơ học.

 

Các phương pháp tiếp cận kỹ thuật tiếp tục phát triển liên quan đến việc thu thập tín hiệu, phương pháp tích hợp và quy trình hàn.

 

Sự phát triển của công nghệ thanh cái tích hợp chủ yếu thể hiện rõ ở ba lĩnh vực: các bộ phận thu tín hiệu, phương pháp tích hợp cấu trúc và quy trình kết nối. Các hệ thống pin điện ban đầu dựa vào dây dẫn để thu tín hiệu, sau đó chuyển sang giải pháp PCB và FPC; hiện tại, các tùy chọn nhẹ phù hợp cho sản xuất liên tục-chẳng hạn như FFC và FDC-đang được chú ý.

 

Về tích hợp cấu trúc, giá đỡ đúc phun truyền thống-có độ bền cơ học cao, độ ổn định về cấu trúc và quy trình sản xuất hoàn thiện, mặc dù chúng có xu hướng cồng kềnh và tiêu tốn nhiều vật liệu cũng như không gian. Cấu trúc-ép nhiệt, được hình thành bằng cách ghép các màng cách nhiệt, mạch thu nhận và thanh dẫn điện thành một khối duy nhất, cho phép giảm độ dày thành phần và phù hợp với cấu trúc kết nối pin lớn hơn.

 

Các giải pháp định hình bằng nhiệt giúp bảo đảm an toàn cho mạch thu nhận và các thanh dẫn điện bên trong một chất mang cách điện đúc sẵn; Cách tiếp cận này đáp ứng các yêu cầu cơ bản về cấu trúc đồng thời mang lại khả năng giảm chi phí sản xuất. Mỗi giải pháp có những đặc điểm riêng biệt về độ bền cơ học, chi phí vật liệu, hiệu quả sản xuất và khả năng thích ứng về kích thước; do đó, việc lựa chọn đòi hỏi phải đánh giá toàn diện dựa trên cấu trúc bộ pin và điều kiện sản xuất cụ thể.

 

Trong lĩnh vực điện tử công suất, thanh cái nhiều lớp sử dụng cán cục bộ dựa trên mức điện thế và vùng lắp đặt, giảm mức sử dụng vật liệu tổng thể và độ phức tạp xử lý đồng thời đáp ứng nhu cầu cách điện và kết nối điện ở các khu vực cụ thể. Đối với các hệ thống yêu cầu tích hợp nhiều lớp dẫn điện, thanh cái nhiều lớp ba{1}}lớp kết hợp ba lớp vật liệu dẫn điện và cách điện để đạt được các kết nối nhiều-mạch nhỏ gọn.

 

Quá trình hàn là một yếu tố quan trọng khác ảnh hưởng đến độ tin cậy và chi phí sản xuất của thanh cái tích hợp. Trong khi các phương pháp truyền thống có thể sử dụng hàn laze để nối các tab kết nối, mạch cảm biến và thanh cái dẫn điện, các phương pháp mới hơn cố gắng kết nối trực tiếp các mạch cảm biến với thanh cái dẫn điện thông qua hàn siêu âm. Mặc dù cái sau loại bỏ một số đầu nối trung gian nhất định, nhưng nó đặt ra các yêu cầu khắt khe hơn về điều kiện bề mặt vật liệu, áp suất hàn, biên độ, năng lượng đầu vào và độ chính xác điều khiển thiết bị.

 

 

 

Việc phát triển nền tảng điện áp cao-cho các phương tiện sử dụng năng lượng mới đòi hỏi điện áp hệ thống cao hơn, đạt được bằng cách kết nối nhiều tế bào pin nối tiếp nhau. Khi số lượng tế bào tăng lên, số lượng thanh cái dẫn điện, mạch cảm biến và cấu trúc kết nối trong cụm thanh cái tích hợp cũng tăng theo, dẫn đến kích thước sản phẩm lớn hơn và độ phức tạp thiết kế lớn hơn.

 

Sạc nhanh-điện áp cao không chỉ làm thay đổi các thông số điện của hệ thống pin mà còn đặt ra yêu cầu cao hơn về khả năng mang-dòng điện của cấu trúc kết nối, khả năng kiểm soát mức tăng nhiệt độ, hiệu suất cách điện và độ ổn định cơ học. Thanh cái phải tạo điều kiện thuận lợi cho việc kết nối nhiều mạch-trong không gian hạn chế đồng thời đảm bảo đủ khoảng cách điện và khoảng cách đường rò giữa các điện áp khác nhau.

 

Đối với hệ thống truyền động của xe sử dụng năng lượng mới, thanh cái nhiều lớp phải được thiết kế phù hợp với cấu trúc cụ thể của bộ pin, bộ điều khiển động cơ và hệ thống kết nối điện áp cao-. Trong thiết bị chuyển đổi DC công suất cao-, thiết kế tập trung nhiều hơn vào đường dẫn dòng điện-cao, các thông số ký sinh thấp và độ tin cậy cách điện.

 

Khi điện áp vận hành hệ thống tăng lên, các sản phẩm thanh cái cũng phải kết hợp thiết kế an toàn để xử lý các điều kiện vận hành bất thường. Ví dụ: bộ biến tần-điện áp cao có thể gặp phải các vấn đề như đoản mạch, hồ quang, tăng nhiệt độ và tích tụ áp suất; do đó, thanh cái biến tần-chống cháy nổ yêu cầu phải xem xét toàn diện về thiết kế liên quan đến cấu trúc dẫn điện, vật liệu cách điện, lắp đặt cơ học và khả năng bảo vệ khỏi các điều kiện bất thường.

 

 

Khi chức năng bên trong của thiết bị năng lượng mới mở rộng, thanh cái phẳng một lớp-không còn có thể đáp ứng tất cả các yêu cầu kết nối phức tạp nữa. Thanh cái nhiều{2}}lớp cho phép sắp xếp các lớp dẫn điện có điện thế khác nhau trong một không gian hạn chế, sử dụng các lớp cách điện để đảm bảo cách điện, khiến chúng trở nên lý tưởng cho các hệ thống kết nối điện có mật độ-công suất cao,{4}}cao.

 

Thiết kế của các thanh kết nối hỗn hợp nhiều{0}}lớp thường yêu cầu xác định số lượng lớp dẫn điện, độ dày vật liệu, phương tiện cách điện và cấu hình đầu cuối dựa trên cấu trúc liên kết mạch của thiết bị. Quá trình thiết kế không chỉ yêu cầu xem xét dòng điện định mức mà còn phải phân tích toàn diện về sự tích tụ nhiệt, độ tự cảm ký sinh, khe hở cách điện và ứng suất lắp đặt.

 

Đối với các thiết bị có công suất cao-như hệ thống vận chuyển đường sắt, thanh cái nhiều lớp phải chịu được tải điện cao, độ rung cơ học và môi trường hoạt động-lâu dài; do đó, vật liệu và cấu trúc giữa các lớp của chúng yêu cầu xác nhận độ tin cậy được nhắm mục tiêu. Đối với các mô-đun nguồn yêu cầu giảm độ tự cảm ký sinh, các thanh cái nhiều lớp có độ tự cảm-thấp tập trung đặc biệt vào khoảng cách giữa các mạch dương và âm, cách bố trí giữa các lớp và thiết kế đường dẫn dòng điện.

 

Các mô-đun nguồn IGBT cũng áp đặt các yêu cầu nghiêm ngặt về các thông số điện của thanh cái và cấu trúc lắp đặt. Các thanh cái nhiều lớp tùy chỉnh cho IGBT thường được thiết kế với kích thước và giao diện dựa trên vị trí đầu cuối mô-đun, xếp hạng hiện tại và không gian lắp đặt để giảm thiểu các đường kết nối bổ sung và tăng cường tích hợp hệ thống. Thanh cái nhiều lớp IGBT sử dụng cấu trúc nhiều lớp để đạt được kết nối điện cao áp,-nhỏ gọn giữa các thiết bị nguồn.

 

 

Khi các sản phẩm tăng kích thước và độ phức tạp về cấu trúc, việc sản xuất thanh cái tích hợp đã phát triển vượt xa các quy trình dập hoặc cán màng đơn giản; hiện nay nó bao gồm nhiều giai đoạn, bao gồm xử lý dây dẫn, đúc vật liệu cách điện, xử lý mạch thu tín hiệu, hàn, tán đinh, ép nóng và kiểm tra lần cuối.

 

Đối với-các sản phẩm có định dạng lớn, các yếu tố như kích thước khuôn, phạm vi xử lý của thiết bị và khả năng kiểm soát áp suất sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến tính nhất quán của sản phẩm. Đối với các sản phẩm-được ép nóng, các điểm kiểm soát quan trọng bao gồm nhiệt độ, áp suất, thời lượng và vị trí vật liệu; đối với các sản phẩm được tạo hình bằng nhiệt, các lĩnh vực trọng tâm bao gồm kích thước đúc, độ dày vật liệu và độ ổn định của cấu trúc; và đối với các sản phẩm hàn, tiêu chí xác thực chính bao gồm độ bền của mối hàn, độ dẫn điện và độ ổn định lâu dài.

 

Đồng thời, khi quá trình sản xuất chuyển sang tự động hóa,-kiểm tra kích thước trong quy trình, kiểm tra điện và kiểm tra trực quan ngày càng trở nên quan trọng. Việc thực hiện các biện pháp kiểm soát quy trình đối với kích thước dây dẫn, cấu trúc cách điện, vị trí mối hàn và tính toàn vẹn của kết nối giúp giảm thiểu sai lệch kích thước và lỗi lắp ráp trong quá trình sản xuất hàng loạt.

 

Từ góc độ mua sắm kỹ thuật, việc lựa chọn mộtthanh cái nhiều lớp trong bộ chuyển đổi công suất-caođòi hỏi nhiều hơn là chỉ so sánh chi phí nguyên vật liệu hoặc đơn giá; nó đòi hỏi phải đánh giá toàn diện về thiết kế kết cấu tổng thể và độ tin cậy cung cấp{0}dài hạn, có tính đến dòng điện, điện áp, số lớp, kích thước, yêu cầu cách điện, công nghệ kết nối và khả năng sản xuất hàng loạt.