Xu hướng công nghệ trong thanh cái nhiều lớp và tích hợp: Thúc đẩy nâng cấp kết nối điện áp cao-cho các phương tiện sử dụng năng lượng mới và hệ thống lưu trữ năng lượng

Khi các phương tiện năng lượng mới (NEV), hệ thống lưu trữ năng lượng và điện tử công suất phát triển nhanh chóng theo hướng điện áp cao, mật độ công suất cao và khả năng tích hợp cao, các bộ dây truyền thống và các giải pháp kết nối dẫn điện tiêu chuẩn ngày càng không thể đáp ứng các yêu cầu hệ thống điện hiện đại về tổn thất thấp, độ tin cậy cao và tối ưu hóa không gian.

 

Được thúc đẩy đặc biệt bởi việc sử dụng nền tảng điện áp cao-800V, thiết bị nguồn SiC và những đổi mới trong kiến ​​trúc hệ thống pin, thanh cái nhiều lớp và Hệ thống tiếp xúc di động (CCS)-được đặc trưng bởi các thông số ký sinh thấp, khả năng tích hợp cao và độ tin cậy cơ học tuyệt vời-đã nổi lên như những hướng công nghệ quan trọng trong kết nối điện hiệu suất cao-.

 

Từ việc tích hợp pin điện vào khung máy đến khả năng tích hợp cao của hệ thống truyền động điện, NEV đang chuyển từ việc tối ưu hóa các bộ phận riêng lẻ sang tích hợp ở cấp độ hệ thống. Cấu trúc truyền tải điện hiệu quả, an toàn và nhỏ gọn đã trở thành nền tảng để mở rộng phạm vi lái xe, giảm tổn thất hệ thống và nâng cao hiệu quả sản xuất trong NEV.

 

 

 

Công nghệ tế bào-đến-khung gầm (CTC) đang nổi lên như một xu hướng chính trong việc phát triển cấu trúc pin NEV. Bằng cách loại bỏ lớp mô-đun pin truyền thống và tích hợp các tế bào trực tiếp vào khung xe, công nghệ này đạt được sự tích hợp sâu giữa hệ thống pin và cấu trúc thân xe.

 

So với các thiết kế bộ pin truyền thống, công nghệ CTC giúp giảm số lượng linh kiện và độ phức tạp của cấu trúc đồng thời giải phóng không gian bên trong và cải thiện việc sử dụng dung lượng pin. Việc giảm các bộ phận kết cấu mô-đun và kết nối giúp tối ưu hóa trọng lượng tổng thể của xe, nâng cao hơn nữa hiệu quả sử dụng năng lượng và phạm vi lái xe.

 

Khi hệ thống pin trở nên tích hợp cao hơn-với số lượng ô tăng lên và độ phức tạp kết nối điện lớn hơn-, nhu cầu về các thành phần kết nối bên trong cũng tăng lên. Các chức năng như cảm biến điện áp, kết nối điện áp cao-, quản lý nhiệt và giám sát an toàn phải được tích hợp chặt chẽ trong một không gian hạn chế, thúc đẩy sự phát triển của công nghệ CCS.

 

Bên trong bộ pin NEV, CCS thường tích hợp các mạch cảm biến điện áp, cảm biến nhiệt độ, đầu nối và cấu trúc cách điện để tạo điều kiện truyền dữ liệu giữa các tế bào và Hệ thống quản lý pin (BMS). So với các giải pháp bó dây truyền thống, công nghệ CCS loại bỏ nhiều dây rời rạc, mang lại bố cục bên trong có tổ chức hơn và cho phép các quy trình lắp ráp tự động.

 

 

Hệ thống truyền động điện trong các phương tiện sử dụng năng lượng mới đang phát triển theo hướng tích hợp "tất cả{0}}trong{1}} và mật độ năng lượng cao hơn. Hệ thống truyền động điện tích hợp cao đã trở thành phương pháp công nghệ chủ đạo; sự tích hợp liên tục của bộ điều khiển động cơ, hộp số giảm tốc và mô-đun điện tử công suất đã cải thiện hơn nữa việc sử dụng không gian trên xe và hiệu suất chuyển đổi năng lượng.

 

Trong hệ thống truyền động điện, nguồn điện áp cao -phải được truyền tải một cách hiệu quả giữa pin kéo, bộ biến tần, tụ điện và mô-đun nguồn. So với kết nối cáp truyền thống, thanh cái nhiều lớp-có đặc điểm là độ tự cảm thấp, khả năng mang dòng điện-cao và tính linh hoạt về cấu trúc-đã trở thành thành phần kết nối quan trọng trong hệ thống điện tử công suất hiện đại.

 

Là một cấu trúc dẫn điện tổng hợp, thanh cái nhiều lớp thường bao gồm nhiều lớp dây dẫn bằng đồng hoặc nhôm và vật liệu cách điện, được liên kết thông qua quy trình cán mỏng chính xác. Bằng cách xếp chồng chặt các dây dẫn dương và âm, diện tích vòng lặp hiện tại được giảm thiểu một cách hiệu quả, độ tự cảm ký sinh giảm và khả năng đáp ứng động của hệ thống được nâng cao.

 

Trong-môi trường chuyển đổi tần số cao-chẳng hạn như hệ thống biến tần sử dụng thiết bị nguồn SiC MOSFET-độ tự cảm lạc thấp hơn giúp giảm thiểu xung điện áp và dao động tần số-cao trong quá trình chuyển đổi quá độ, từ đó cải thiện độ ổn định khi vận hành của thiết bị nguồn. Do đó, thanh cái nhiều lớp đã trở thành một thành phần cấu trúc quan trọng trong các thiết bị điện tử công suất-hiệu suất cao.

 

Thanh cái nhiều lớp không chỉ giới hạn ở lĩnh vực phương tiện sử dụng năng lượng mới; chúng cũng được sử dụng rộng rãi trong sản xuất năng lượng tái tạo, chuyển đổi năng lượng và thiết bị tự động hóa công nghiệp. Ví dụ: trong hệ thống biến tần quang điện (PV), thanh cái nhiều lớp đáp ứng các yêu cầu kết nối nghiêm ngặt liên quan đến điện áp cao, dòng điện cao và hoạt động lâu dài.

 

 

 

Khi nền điện áp của các phương tiện sử dụng năng lượng mới tiếp tục tăng lên, các phương pháp kết nối truyền thống phải đối mặt với những thách thức như yêu cầu về không gian quá mức, nhiễu điện từ đáng kể và quy trình lắp ráp phức tạp. Thanh cái nhiều lớp khắc phục những hạn chế này thông qua tối ưu hóa cấu trúc.

 

Đầu tiên, liên quan đến khả năng truyền dòng điện, cấu trúc nhiều lớp tối đa hóa việc tận dụng diện tích mặt cắt ngang của dây dẫn, từ đó cải thiện hiệu suất mang dòng điện. Đồng thời, cấu trúc dây dẫn nhiều lớp giúp tăng diện tích bề mặt tản nhiệt, giúp giảm thiểu sự gia tăng nhiệt độ khi hoạt động kéo dài.

 

Thứ hai, về thiết kế cách nhiệt, thanh cái nhiều lớp sử dụng cấu trúc bọc tích hợp. Điều này cho phép kiểm soát chính xác khoảng cách đường rò và khe hở điện, đảm bảo độ tin cậy cách điện cần thiết cho các nền tảng điện áp cao-. Điều này đặc biệt quan trọng đối với các phương tiện sử dụng năng lượng mới 800V và hệ thống lưu trữ năng lượng-điện áp cao.

 

Hơn nữa, thanh cái nhiều lớp mang lại sự linh hoạt đáng kể trong thiết kế kết cấu. Chúng có thể được định cấu hình thành nhiều hình dạng khác nhau-chẳng hạn như hình chữ L-, hình chữ U-hoặc cấu trúc hỗn hợp nhiều-lớp-để phù hợp với giới hạn không gian bên trong của bộ biến tần nhỏ gọn, bộ điều khiển động cơ và mô-đun nguồn.

 

Trong các ứng dụng công nghiệp, các giải pháp cấp nguồn thanh cái nhiều lớp ngày càng trở thành trọng tâm chính để tối ưu hoá hệ thống điện{0}}công suất cao. Ví dụ: thanh cái được sử dụng trong bộ truyền động biến tần công nghiệp (VFD/VSD) phải đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt về chuyển đổi nhanh, truyền dòng điện-cao và hoạt động ổn định; thanh cái nhiều lớp nâng cao hiệu quả độ tin cậy của hệ thống.

 

 

Các hệ thống thu thập dữ liệu pin điện truyền thống thường dựa vào dây đồng, sử dụng nhiều dây để kết nối các tế bào riêng lẻ để theo dõi điện áp và nhiệt độ. Tuy nhiên, khi dung lượng bộ pin và số lượng tế bào tăng lên, các giải pháp khai thác dây truyền thống bộc lộ những hạn chế như tiêu tốn quá nhiều không gian, lắp ráp phức tạp và khả năng tự động hóa hạn chế.

 

Thanh cái tích hợp CCS (Hệ thống tiếp xúc di động) thay thế bộ dây truyền thống bằng mạch in linh hoạt (FPC), bảng mạch in cứng (PCB) hoặc thanh cái dẫn điện được dập, cho phép thiết kế tích hợp cho mạch thu thập dữ liệu. Bằng cách hợp nhất các đường dây thu nhận, cấu trúc kết nối và các bộ phận cách nhiệt, số lượng các bộ phận rời rạc sẽ giảm đáng kể.

 

Cấu trúc tích hợp này rất có lợi cho sản xuất tự động. Thiết bị tự động có thể gắp toàn bộ cụm và lắp trực tiếp vào bộ pin, từ đó nâng cao hiệu quả sản xuất và giảm thiểu nguy cơ sai sót liên quan đến việc lắp đặt thủ công.

 

Đối với các phương tiện sử dụng năng lượng mới và thiết bị lưu trữ năng lượng, hệ thống CCS không chỉ đóng vai trò là giao diện thu thập dữ liệu mà còn là thành phần quan trọng đảm bảo hệ thống pin vận hành an toàn. Việc thu thập dữ liệu đáng tin cậy cho phép Hệ thống quản lý pin (BMS) giám sát trạng thái pin theo thời gian thực-, từ đó nâng cao độ chính xác của việc quản lý pin.

 

 

Được thúc đẩy bởi sự tăng trưởng nhanh chóng của ngành năng lượng mới, phạm vi ứng dụng của thanh cái nhiều lớp tiếp tục mở rộng. Ngoài hệ thống truyền động điện trong các phương tiện sử dụng năng lượng mới, chúng còn được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như năng lượng gió, quang điện, lưu trữ năng lượng, cơ sở hạ tầng lưới điện và vận tải đường sắt.

 

Trong hệ thống phát điện gió, thanh cái của máy phát điện phải chịu được dòng điện cao và những biến động môi trường phức tạp trong quá trình-hoạt động lâu dài; Cấu trúc thanh cái có đặc điểm là tổn thất điện năng thấp và độ tin cậy cao giúp nâng cao hiệu suất chuyển đổi năng lượng. Trong lĩnh vực vận tải đường sắt, hệ thống lực kéo-công suất cao đặt ra những yêu cầu khắt khe về độ bền cơ học, hiệu suất điện và khả năng thích ứng với môi trường của các bộ phận kết nối. Thanh cái nhiều lớp được thiết kế cho giao thông công cộng sử dụng năng lượng thay thế đáp ứng các yêu cầu về truyền tải điện ổn định trong thiết bị vận chuyển năng lượng mới.

 

Cấu trúc thanh cái cũng đóng vai trò then chốt trong bộ chuyển đổi lưu trữ năng lượng, máy phát điện tĩnh (SVG) và hệ thống cung cấp điện công nghiệp. Ví dụ: thanh cái dành cho SVG đáp ứng nhu cầu phản hồi nhanh và hoạt động có độ tin cậy cao-trong thiết bị điện tử công suất.

 

 

 

Khi ngành phát triển-được thúc đẩy bởi sự phát triển của nền tảng điện áp 800V (hoặc cao hơn) cho các phương tiện sử dụng năng lượng mới và xếp hạng công suất ngày càng tăng của bộ lưu trữ năng lượng, cơ sở hạ tầng lưới điện và hệ thống phát điện tái tạo-các thành phần kết nối điện đang phát triển theo hướng tích hợp tốt hơn, giảm tổn thất và tăng cường trí thông minh.

 

Bằng cách tối ưu hóa đường dẫn hiện tại, giảm thiểu các tham số ký sinh và nâng cao độ tin cậy của kết cấu, thanh cái nhiều lớp cung cấp giải pháp kết nối hiệu quả cao cho các hệ thống điện tử công suất cao. Giá trị của chúng tiếp tục tăng lên trên các ứng dụng khác nhau, từ bộ biến tần và hệ thống pin trong các phương tiện sử dụng năng lượng mới cho đến thiết bị chuyển đổi năng lượng công nghiệp.

 

Trong lĩnh vực vận tải năng lượng mới, thanh cái nhiều lớp dành cho hệ thống xe điện hybrid và pin nhiên liệu thay thế đáp ứng nhu cầu kết nối nhỏ gọn, có độ tin cậy cao. Trong khi đó, trong các hệ thống điện vận chuyển đường sắt, thanh cái nhiều lớp dành cho bộ biến tần đầu máy điện xoay chiều hiện đại đóng vai trò là bộ phận quan trọng để cải thiện hiệu suất chuyển đổi năng lượng.

 

Được thúc đẩy bởi những tiến bộ không ngừng trong khoa học vật liệu, quy trình sản xuất và sản xuất tự động,thanh cái nhiều lớp và tích hợpsẽ tiếp tục thúc đẩy ngành năng lượng mới hướng tới hiệu suất cao, hiệu quả cao và sản xuất thông minh, tự khẳng định mình là công nghệ kết nối cốt lõi không thể thiếu cho các hệ thống điện cao áp trong tương lai.