اللحام بالموجات فوق الصوتية ( EVs ) توصيل قضبان التوصيل

تحليل تكنولوجيا اللحام بالموجات فوق الصوتية لأسلاك توصيل المركبات الكهربائية
أنا. مزايا العملية
‌كفاءة وموثوقية عالية
يحقق اللحام بالموجات فوق الصوتية ترابط الحالة الصلبة بين ذرات المعدن من خلال حرارة الاحتكاك الناتجة عن الاهتزاز عالي التردد. ليس هناك حاجة إلى لحام أو تدفق. يتميز مفصل اللحام بمقاومة منخفضة وموصلية ممتازة, والتي يمكن أن تقلل بشكل كبير من فقدان الطاقة ومخاطر التدفئة. إنها مناسبة لأحزمة الأسلاك ذات الجهد العالي وأنظمة الموصلات.
بالمقارنة مع عمليات العقص أو اللحام التقليدية, وقت اللحام قصير (بضع ثوان فقط), وقوة المفاصل عالية, والتي يمكنها تحمل الاهتزازات والضغط الميكانيكي أثناء قيادة السيارة.

قضبان توصيل مختلفة مخصصة – صلبة, مرن

‌القدرة على التكيف المواد واسعة
يمكن لهذه التقنية التعامل مع مجموعة متنوعة من المواد مثل النحاس, الألومنيوم وسبائكه. إنها مناسبة بشكل خاص لاحتياجات اللحام لأحزمة الأسلاك متعددة الجدائل ذات القطر الرفيع وقضبان التوصيل المسطحة (مثل قضبان النحاس/الألومنيوم) في مركبات الطاقة الجديدة, تلبية متطلبات الوزن الخفيف وتحسين المساحة.

‌حماية البيئة وتوفير الطاقة‌
خصائص استهلاك الطاقة المنخفضة تقلل من تكاليف الإنتاج, مع تجنب مشاكل التآكل الناجمة عن بقايا التدفق, وتحسين موثوقية أحزمة الأسلاك على المدى الطويل.

2. سيناريوهات التطبيق النموذجية
‌اتصال سلكي عالي الجهد
يستخدم في لحام الكابلات ذات الجهد العالي بين حزم البطاريات ومحركات القيادة لتلبية متطلبات نقل التيارات الكبيرة (مثل أحزمة الأسلاك بمساحة مقطعية تبلغ ≥50 مم²) وضمان مقاومة داخلية منخفضة وقوة ميكانيكية عالية‌.

تخصيص بسبار مرنة

‌تكامل نظام Busbar‌
داخل حزمة البطارية, يربط اللحام بالموجات فوق الصوتية عدة قضبان مسطحة (عادة النحاس أو الألومنيوم) إلى أعمدة البطارية, تقليل إشغال المساحة وتحسين كفاءة التوزيع الحالية‌.

‌مكونات نظام الشحن‌
يتم تطبيقه على المكونات الرئيسية مثل واجهات الشحن السريع وبنادق الشحن المبردة بالسائل لضمان استقرار ومتانة جهات الاتصال أثناء الشحن عالي الطاقة‌.

3. التحديات والحلول التقنية
‌صعوبة في لحام الأسلاك المربعة الكبيرة‌
تتطلب أحزمة الأسلاك التي تبلغ مساحة مقطعها أكثر من 50 مم² معدات طاقة أعلى (مثل ≥10 كيلو واط), وسوف يتسبب ضغط اللحام المتزايد في تشوه معدات الكابولي التقليدية, تتطلب تصميمًا هيكليًا أكثر صرامة لتحسين كفاءة تحويل الطاقة‌.

اللحام بالموجات فوق الصوتية لقضبان التوصيل في تطبيقات المركبات الكهربائية

‌مراقبة جودة اللحام
تحتاج عملية اللحام إلى مراقبة المعلمات مثل الطاقة, السعة, والضغط في الوقت الحقيقي, وتحليل منحنى اللحام من خلال نظام الكشف عن الاهتزاز عبر الإنترنت لمنع مشاكل اللحام البارد أو إزالة اللحام. على سبيل المثال, يمكن لحل المراقبة الذي طورته شركة Jiaocheng Ultrasonic تتبع حالة اللحام بشكل ديناميكي وتحسين معدل الإنتاجية‌.

رابعا. اتجاه التنمية
‌ترقية ذكية‌: مقترنًا بخوارزمية الذكاء الاصطناعي لتحسين الضبط التكيفي لمعلمات اللحام لتلبية احتياجات اللحام لأدوات الأسلاك الجديدة مثل الموصلات المركبة من النحاس والألمنيوم ومواد الطلاء‌8.
‌أبحاث وتطوير المعدات عالية الطاقة‌: تطوير معدات خاصة ذات طاقة وضغط أعلى لتلبية احتياجات اللحام لأحزمة الأسلاك ذات المقاطع العرضية الأكبر (مثل 150 ملم²) في سيناريوهات الشحن الفائق‌.

ملخص
أصبح اللحام بالموجات فوق الصوتية العملية الأساسية لتوصيل أسلاك الجهد العالي وقضبان التوصيل في السيارات الكهربائية بكفاءتها العالية, استهلاك منخفض, وموثوقية عالية. مع زيادة سعة البطارية وتطور تقنية الشحن السريع, تحتاج هذه التقنية إلى اختراق عنق الزجاجة بشكل أكبر في لحام أسلاك الأسلاك المربعة الكبيرة وضمان السلامة من خلال مراقبة الجودة الذكية‌.

قضبان التوصيل المرنة والقضبان الصلبة الملحومة بقضبان التوصيل الصلبة

كانت صناعة تصنيع أسلاك أسلاك السيارات هي أكبر مستخدم للحام بالموجات فوق الصوتية منذ أواخر الثمانينات, في المقام الأول باستخدام تكنولوجيا ربط الأسلاك. لكن, يتم استخدام التطبيقات الجديدة للتكنولوجيا كجزء من العمليات المستقبلية التي ستوفر في نهاية المطاف لشركات صناعة السيارات حلولاً للعديد من أوجه القصور في تكنولوجيا السيارات الكهربائية اليوم.. تقدم هذه المقالة بشكل أساسي اللحام بالموجات فوق الصوتية لقضبان التوصيل وقضبان توصيل أسلاك السيارات.

1. المشهد الحالي لتصنيع السيارات الكهربائية
في المركبات الكهربائية, تُستخدم حزم البطاريات الكبيرة المجمعة في عبوات محكمة الغلق لتحقيق جهد التشغيل والتيار المطلوب لتشغيل المحرك الكهربائي للمركبة. حالياً, المسألتان الرئيسيتان في مجال المركبات الكهربائية/الكهربائية الهجينة هما تخزين الطاقة ونطاق القيادة. تعالج الشركات المصنعة الأصلية هذه المشكلات بطريقتين: صنع بطاريات أكبر لنطاق أكبر, وصنع بطاريات أكثر قوة لشحن أسرع. كلا النهجين يواجهان تحديات. نعم, يمكن أن تصبح البطاريات أكبر, ولكنها لا يمكن أن تصل إلا إلى حجم معين قبل أن تصبح باهظة الثمن وثقيلة للغاية بحيث لا تكون حلاً قابلاً للتطبيق.
لا تكون الأسلاك التقليدية عادةً هي المكان الأول الذي يبحث فيه الأشخاص عن ابتكار السيارات الكهربائية, لكن التطورات الأخيرة لها تأثير كبير على قصة السيارات الكهربائية. لأنهم يمنحون مصنعي المعدات الأصلية شيئين هم في أمس الحاجة إليهما في هندسة السيارات الكهربائية: كتلة أقل ومساحة أكبر. إحدى الطرق لتحرير المساحة وتقليل الكتلة هي التحول من الأسلاك الدائرية إلى الموصلات المسطحة. هذا هو الغرض من بسبار.

الكابلات ملحومة على طرفي بسبار الصلبة

2. ما هو بسبار الكهربائية?
مشتقة من الكلمة اللاتينية "الجامع".,"والتي تترجم ب"الكل" (كما في "جميع التيارات في نظام معين"), أشرطة التوصيل هي موصلات مسطحة أصبحت جزءًا من بنية السيارة الكهربائية. عادةً ما يتم تثبيت أشرطة التوصيل في مجموعة المفاتيح الكهربائية, لوحات المفاتيح ومرفقات الحافلات لتوزيع التيار العالي المحلي. كما أنها تستخدم لتوصيل المعدات ذات الجهد العالي في ساحات المفاتيح الكهربائية والمعدات ذات الجهد المنخفض في بنوك البطاريات. قضبان التوصيل هي قضبان معدنية أو قضبان مصنوعة من النحاس, النحاس, أو الألومنيوم الذي يستخدم للتأريض وتوصيل الكهرباء. يمكن طلاء قضبان التوصيل الكهربائية بمواد مختلفة, مثل النحاس, لتوفير حدود الموصلية المختلفة والاختلافات. تأتي قضبان التوصيل بأشكال وأحجام عديدة, وستحدد هذه الأشكال والأحجام الحد الأقصى من التيار الذي يمكن أن يحمله الموصل قبل أن يتدهور.
اليوم, هناك ما يصل إلى 20+ أشرطة التوصيل في حزمة البطارية, وسيزداد هذا العدد عندما تصبح حزم البطاريات أكبر و/أو أكثر قوة, بينما تظل المساحة داخل حزمة البطارية ضيقة جدًا. اللحام بالموجات فوق الصوتية هو عملية الانضمام المفضلة لقضبان التوصيل في تطبيقات المركبات الكهربائية. ولكن بما أن هذه البطاريات الأقوى قادرة فقط على الشحن السريع, قد نشهد قريبًا المزيد من الابتكارات في مجال الحافلات بما يتجاوز حزم البطاريات. يؤدي نقل الطاقة العالية من مدخل الشحن إلى البطارية وإلى المحركات والمعدات الأخرى عالية الطاقة إلى زيادة الحاجة إلى تطبيقات اللحام بالموجات فوق الصوتية المبتكرة.

3. لماذا تفضل الشركات أشرطة التوصيل؟?
على المدى الطويل, من المعتقد أن قضبان التوصيل قد تكون مفضلة على الكابلات القياسية لبعض أحزمة الأسلاك في صناعة السيارات. تزايد شعبية السيارات الكهربائية, فعالية التكلفة, سهولة التركيب, انخفاض تكاليف الصيانة والخدمة لقضبان حافلات السيارات, يعد تطوير البنية التحتية لشحن السيارات الكهربائية من العوامل الرئيسية التي تدفع نمو الطلب على قضبان حافلات السيارات. بالإضافة إلى, من المتوقع أن تفيد التطورات التكنولوجية في تصنيع السيارات الكهربائية والبنية التحتية للشحن سوق بسبار السيارات العالمي. وفقا لأبحاث السوق, بسبب هذه العوامل, ومن المتوقع أن يولد السوق أكثر من $170 مليون دولار من الإيرادات في 2030, ينمو بمعدل نمو سنوي مركب قدره 24.6% من 2021-2030.

قضبان التوصيل الصلبة الملحومة بالكابلات

مزايا استخدام القضبان:
• تقليل تكاليف المنشأة وسرعة التركيب
• القدرة على الإضافة, قم بإزالة أو نقل مصادر الطاقة بسهولة وسرعة دون توقف
• مقاوم للمستقبل ومرن للغاية حيث يمكن فصل بعض المكونات الإضافية وإعادة توصيلها دون انقطاع الطاقة
• لا حاجة للصيانة الروتينية
• التوسع أو التجديد أسرع وأرخص
• أكثر صداقة للبيئة حيث أنها تتطلب عمومًا مواد تركيب أقل، كما أن مآخذ التوصيل قابلة لإعادة الاستخدام ويمكن تغيير موضعها بسهولة
• الموصلات المسطحة تشغل مساحة أقل وهي كذلك 70% أقصر في الارتفاع
• يمكن تقديم الدعم 15% طاقة أكبر من الكابلات ذات نفس مساحة المقطع العرضي
• وزن أقل ومساحة تعبئة أقل, مرونة أفضل. على سبيل المثال, 160 مم² ألومنيوم مسطح مرن (FF-آل) الكابلات هي حل مبتكر وبديل ل 200 مم² كابلات ألومنيوم مستديرة.
• التثبيت بالمسامير, العملية الأكثر موثوقية المتاحة اليوم وأقل تكلفة. لكنه يضيف أجزاء إضافية (البراغي) ويتطلب قيم عزم دوران محددة
• تبديد الحرارة بكفاءة – أكثر فعالية من الكابلات المجدولة
• إنشاءات مختلفة – النحاس والألومنيوم, جامدة أو مرنة, مغلفة. انظر الصورة 1
• البطارية الداخلية لا تتطلب التوافق الكهرومغناطيسي
• تعزيز الأتمتة, تحسين السلامة والجودة
شكل 1 – أمثلة على قضبان التوصيل المختلفة – الصلبة, مرن, تصاميم مخصصة

قضبان التوصيل الصلبة المتصلة بأسلاك مضفرة مسطحة

4. أهمية المواد وحجم بسبار
عادة ما تكون قضبان التوصيل مصنوعة من النحاس المقاوم للتآكل, النحاس أو الألومنيوم ويتم وضعها في أنابيب صلبة أو مجوفة. شكل وحجم قضبان الحافلة, سواء شرائط مسطحة, قضبان أو قضبان صلبة, السماح بتبديد الحرارة بشكل أكثر كفاءة بسبب ارتفاع مساحة السطح إلى نسبة مساحة المقطع العرضي.
على الرغم من أن النحاس يتأكسد مع مرور الوقت, يبقى موصلا, ولكن هذا يعني عادةً أن المزيد من الطاقة يمكنها دفع الكهرباء على طول السطح. على الرغم من أنه لا يمنع الأكسدة لفترات طويلة تمامًا, فهو يقلل من الآثار بشكل كبير. سيساعد طلاء سطح القضيب على منع الأكسدة.
عادةً ما تخدم طلاءات Busbar ثلاثة أغراض رئيسية:
1. تمنع التآكل
2. تحسين التوصيل الكهربائي
3. لأغراض تجميلية
تُستخدم قضبان التوصيل المصفحة لتجنب التيارات المتداولة في أجهزة التبديل المتوازية في دوائر الطاقة الإلكترونية. بالإضافة إلى تطبيقاته الهامة في السيارات الكهربائية, كما أن لديها تطبيقات واسعة النطاق في جمع وتوزيع الطاقة الشمسية وطاقة الرياح بسبب خصائصها المنخفضة الحث. الطريقة الأكثر فعالية وفعالية من حيث التكلفة هي استخدام مسحوق طلاء الإيبوكسي العازل. تتمتع مساحيق طلاء الإيبوكسي بقوة عازلة عالية للغاية ويمكن ربطها مباشرة بالنحاس, طبقات طلاء الألومنيوم أو الفضة.
يعتمد حجم شريط التوصيل على استخدامه المحدد. أحجام قضبان التوصيل التجارية والصناعية الأكثر شيوعًا هي 40-60 أمبير, 100 أمبير, 225 أمبير, 250 أمبير, 400 أمبير, و 800 أمبير.
الأحجام الحالية لقضبان التوصيل المستخدمة في تطبيقات السيارات هي 35, 50 أو 90 مم².

يتم ترسيخ الكابل المضفر المسطح واللحام بواسطة اللحام بالموجات فوق الصوتية

أشرطة التوصيل متوفرة في مادتين: النحاس والألومنيوم. الاختلافات الرئيسية التي يجب مراعاتها عند اختيار المواد هي:
• قوة الشد
• القدرة الاستيعابية الحالية
• مقاومة
• وزن
• يكلف
تعتبر قضبان التوصيل المصنوعة من الألومنيوم أقل تكلفة وتعمل بشكل جيد في ظروف الرطوبة العالية. لكن الألومنيوم يتمتع بقدرات تيار أقل ومقاومة أقل من النحاس. يتمتع النحاس بخصائص حرارية أفضل من الألومنيوم.
يمكن لمصنعي قضبان التوصيل مراجعة الحد الأدنى من متطلبات قضبان التوصيل الخاصة بالمركبات الكهربائية/الكهربائية الهجينة أو تطبيقات توزيع الطاقة الأخرى, تفاصيل مقايضات التكلفة واختيار المواد مع الأداء. بالطبع, لتطبيقات توزيع الطاقة EV/HEV, سلامة السائق هي مصدر قلق إضافي. عند اختيار المواد بسبار, ينبغي تحقيق أعلى موثوقية ممكنة, ليس فقط لتلبية متطلبات ضمان السيارة, ولكن أيضًا من أجل سلامة السائق والركاب.
يعد حساب أحجام الموصلات مهمًا بشكل خاص للأداء الكهربائي والميكانيكي لقضبان التوصيل. تحدد متطلبات الحمل الحالية الحد الأدنى لعرض وسمك الموصل. تشمل الاعتبارات الميكانيكية الصلابة, فتحات التركيب, اتصالات, وعناصر النظام الفرعي الأخرى. يجب أن يكون عرض الموصل على الأقل ثلاثة أضعاف سمك الموصل. تؤدي إضافة العروات وفتحات التثبيت إلى تغيير مساحة المقطع العرضي للموصلات, إنشاء نقاط ساخنة محتملة على قضبان الحافلات. يجب مراعاة الحد الأقصى الحالي لكل شريحة أو إنهاء لتجنب النقاط الساخنة.

قضبان التوصيل ملحومة بمسامير التوصيل LEONI

5. قضبان التوصيل الصلبة والمرنة
هناك اختلاف رئيسي آخر يجب مراعاته وهو أشرطة التوصيل الصلبة مقابل قضبان التوصيل. قضبان التوصيل المرنة. لتطبيقات السيارات داخل بطاريات EV, يتم استخدام قضبان التوصيل الصلبة (انظر الشكل 2). تُستخدم قضبان التوصيل المرنة في أقسام قصيرة عندما يلزم نقل منطقة معينة للتجميع أو التطبيق. إنه بمثابة "الطائر" الكهربائية. يظهر مثال على شريط التوصيل المرن في الشكل 3.
تحتوي قضبان التوصيل المرنة على عدة طبقات رقيقة من النحاس أو الألومنيوم وهي مصممة لتوزيع الطاقة بكفاءة في أنظمة التيار المتردد أو التيار المستمر. قم بلحام كومة رقائق النحاس في منطقة التجميع بحيث تكون الأطراف متصلة بشكل صارم بينما يظل الوسط مرنًا. تتضمن أمثلة التطبيقات التي تتطلب أشرطة توصيل مرنة ما يلي::
• كهربائية, المركبات الهجينة وخلايا الوقود
• المفاتيح الكهربائية والمحولات لصناعات الطاقة والصناعات البحرية
• تطبيق المولدات في صناعة بناء السفن
• المحولات ومحطات الشحن
• المفاتيح الكهربائية والمحطات الفرعية في تطبيقات السكك الحديدية, مصانع الكيماويات وتوزيع الطاقة ذات الجهد العالي
• وصلة كهرباء للمولد
• التوصيلات الكهربائية في خزانة المفاتيح

تطبيق قضبان السيارات في المستقبل
سيكون ابتكار Busbar خارج حزمة البطارية موضوعًا ساخنًا في المستقبل, نقل الطاقة العالية من مدخل الشحن إلى البطارية ومن ثم إلى المحركات والمعدات الأخرى عالية الطاقة (انظر الشكل 4).
هناك اهتمام متزايد بقضبان التوصيل من جميع مصنعي المعدات الأصلية والطبقة 1 الموردين, بشكل رئيسي لتطبيقات الجهد العالي. اليوم, حزم البطارية لديها ما يقرب من 15-20 أشرطة التوصيل. للجزء الخارجي من العبوة, مطلوب عملية اخفاء تلقائية, الذي لا وجود له اليوم. في الوقت الراهن, ينصب التركيز على حزمة البطارية.
مع زيادة الابتكارات المستقبلية في استخدام قضبان التوصيل الخارجية لحزمة البطارية, ستخلق هذه التطبيقات الجديدة فرصًا كبيرة للحام بالموجات فوق الصوتية لتحسين الجودة الشاملة لتصميمات التوصيل المستقبلية في هياكل القضبان. اللحام بالموجات فوق الصوتية, على وجه التحديد تقنية اللحام الملتوي, يسمح باللحام بأحجام أكبر, اهتزاز لطيف, والقدرة على الانضمام إلى المناطق التي يصعب الوصول إليها. مع تطور الصناعة, ستسمح هذه الإمكانات بتنفيذ المزيد من شريط التوصيل خارج حزم بطاريات السيارات الكهربائية. شكل 5 يقدم عدة أمثلة لكيفية تنفيذ اللحام بالموجات فوق الصوتية في تطبيقات المركبات الكهربائية المستقبلية.
شركات مثل تسلا, تعمل شركتا BMW وFord على دفع استخدام قضبان التوصيل خارج نطاق البطارية. حديثاً, استحوذت شركة التكنولوجيا العالمية APTIV على شركة Intercable الإيطالية مقابل ما يقرب من $600 مليون, تسعى بنشاط لاستخدام أشرطة التوصيل لتوزيع الطاقة العالية خارج حزمة البطارية. بي ام دبليو, أحد أكبر ثلاثة عملائها, تظهر علامات قوية على اتباع هذه الطريقة الجديدة لتوزيع الكهرباء. وتقوم مجموعة قليلة من الشركات الأخرى بتطوير قضبان التوصيل المحمية في الولايات المتحدة وأوروبا.

7 التحديات التي تواجهها التطبيقات خارج حزمة البطارية:
1. يجب حماية شريط التوصيل الموجود خارج حزمة البطارية, وهو غير متوفر حاليًا - تحتوي حزمة البطارية على غلاف محكم الغلق ومحمي من التداخل الكهرومغناطيسي.
2. توجد مشكلة عند الحاجة إلى ثني قضبان التوصيل - فقد تكون قاسية جدًا أو قد تتضرر في زوايا الانحناءات
3. تتطلب عملية التثبيت أجزاء إضافية وقيم عزم دوران محددة. يمكن استبدال قضبان التوصيل ذات فتحات المسامير لتطبيقات قضبان التوصيل بخلاف حزم البطاريات
4. بسبب التآكل, تتطلب قضبان التوصيل المصنوعة من الألومنيوم فتحات مسامير مطلية
5. يتم توصيل المحطات بقضيب التوصيل الصلب لسهولة التشغيل الآلي
6. لم يتم تنفيذ الأتمتة بالكامل بعد بسبب التدريع
7. قد تتطلب اللحامات والتجمعات معايير جديدة والتحقق

8 التطبيقات الحالية لقضبان الحافلات في اللحام بالموجات فوق الصوتية
تعد تقنية اللحام بالموجات فوق الصوتية بمثابة عملية ربط مثبتة يستخدمها صانعو السيارات بشكل متزايد لتوصيلات الكابلات بالمحطات الطرفية في السيارات الكهربائية, أشرطة التوصيل, تصنيع البطاريات وإلكترونيات الطاقة. اللحام الخطي هو الأسلوب الأكثر تقليدية ومعروفًا الذي تستخدمه جميع الشركات المصنعة للمعدات وهو العملية القياسية لربط الأسلاك. لكن, مثل العديد من عمليات الانضمام الأخرى, اللحام الخطي له حدود الحجم, صعوبات اللحام في مناطق أصغر وفي أشكال هندسية محددة, قضايا اتجاه اللحام, وتأثيرات الاهتزاز على المكونات الطرفية.
توفر تقنيات Telsonic Twist SONIQTWIST® وPowerWheel® حلولاً مبتكرة لتطبيقات اتصال المركبات الكهربائية التي كانت مستحيلة في السابق. تتيح هذه التقنيات المبتكرة العديد من تصميمات التوصيل المتعلقة بتطبيقات قضبان التوصيل حيث لا يكون اللحام الخطي ممكنًا. توجد بالفعل تطبيقات أصغر لقضبان التوصيل تستخدم اللحام بالموجات فوق الصوتية للتوصيلات. اللحام بالموجات فوق الصوتية هو عملية الانضمام المفضلة للعديد من أشرطة التوصيل, مثل أشرطة التوصيل المسطحة المرنة التي تصل إلى 160 مم². في المستقبل, سيكون هناك العديد من التطبيقات الجديدة التي تستخدم اللحام بالموجات فوق الصوتية في تنفيذ قضبان التوصيل لأحزمة الأسلاك. بعض الاستخدامات الحالية للحام بالموجات فوق الصوتية في تطبيقات بسبار موضحة أدناه.

9 معالجة قضبان التوصيل المرنة
تتطلب قضبان التوصيل المرنة المعالجة في جزء التوصيل حتى يتم توصيلها (إرفاق) لهم إلى الكابلات أو الموصلات القياسية. في بعض الحالات, يمكن تحقيق اتصال وتصلب الكابلات أو المحطات في خطوة واحدة من اللحام. اعتمادًا على الأبعاد الكلية للقضيب المرن, يمكن أن يكون لحام المعادن بالموجات فوق الصوتية عالي الجودة, الحل الاقتصادي. استخدام عملية اللحام الملتوية, المقاطع العرضية للمواد تصل إلى 200 مم² يمكن لحامها. تمنع تقنية اللحام هذه مادة الوصل من التصلب, مما قد يؤدي إلى هشاشة المواد وتغيرات ملحوظة في خصائص المواد. بالإضافة إلى ذلك, يمكن أتمتة عملية التخثر باستخدام أجهزة Telsonic مثل TT7 PowerWheel®, كما هو موضح في التطبيقات في الأشكال 6 و 7.

شكل 6 – TT7-Tonic Power Wheel®

شكل 7 – لحام قضبان التوصيل المرنة الصلبة وقضبان التوصيل الصلبة إلى قضبان التوصيل الصلبة باستخدام TT7 Telsonic PowerWheel®

10 قضبان التوصيل ملحومة بالكابل القياسي
في بعض التطبيقات, قضبان الحافلة ملحومة بالكابل البرتقالي, والتي سيتم لحامها بالموصل الحالي. شكل 8 يُظهر مثالاً لكابل قصير ملحوم بكابل مجدول. يمكن أن يؤدي لحام الكابلات القصيرة في كلا الطرفين إلى جودة لحام غير متناسقة لأن اللحام الأول قد يصبح أضعف بسبب الاهتزازات الناتجة عن اللحام الثاني. يتطلب USCAR-38 اختبار الكابلات أقل من 500 ملم في الطول. يوفر استخدام اللحام بالالتواء اهتزازًا لطيفًا أظهرت الدراسات ذلك, اعتمادا على تصميم المحطة, التأثير على الكابلات العالقة وأشرطة التوصيل المرنة أقل بكثير (انظر الشكل 9). وهذا يسمح بلحام الكابلات الأقصر والموصلات المناسبة معًا.

شكل 8 - بسبار صلب ملحوم بالكابل القياسي

شكل 9 – كابل قصير (200 مم) ملحوم في كلا الطرفين

11 لحام الكابلات المضفرة المسطحة
في بعض الحالات, يستخدم المصنعون الكابلات المضفرة المسطحة بدلاً من الكابلات البرتقالية. يتم لحام الكابلات المضفرة المسطحة وتقطيعها تلقائيًا إلى أجزاء ذات أطوال محددة ولحامات عند كلا الطرفين (انظر الشكل 10). تسمى أيضًا الكابلات المضفرة ذات اللحامات على كلا الطرفين بالتحويلات. تتمثل ميزة استخدام اللحام بالموجات فوق الصوتية لتصنيع التحويلة في أن الحد الأدنى من الحرارة مطلوب عند تصنيع التحويلة ولحام التحويلة بقضيب التوصيل (انظر الشكل 11). وهذا يمنع الخيوط الهشة وتسجيل الخيوط الرفيعة بشكل غير عادي بسبب الحرارة الناتجة عن اللحام بالمقاومة (تقنية أخرى يمكن استخدامها).

شكل 10 - قضبان التوصيل الصلبة المتصلة بالوصلات المضفرة المسطحة

شكل 11 - كابل مضفر مسطح معالج وملحوم باللحام بالموجات فوق الصوتية

12- إمكانية تطبيق اللحام بالالتواء لقضبان التوصيل
تكون رقائق القضبان المرنة مغلفة/مطلية بمواد مثل النحاس لمنع مشاكل الأكسدة. لقضبان التوصيل الصلبة, يجب أن تكون وصلات فتحة الترباس مطلية. لقضبان الألمنيوم الصلبة, يجب أن تكون جهات الاتصال من النحاس. لذلك, يتم استخدام غسالات النحاس وتوصيلها بقضبان الناقل عن طريق اللحام الملتوي (انظر الشكل 12). تقنية SONIQTWIST® المثبتة بالإضافة إلى آلة اللحام Telsonic TSP (تين. 13) يمكن استخدامها لهذا التطبيق.

شكل 12 – صامولة نحاسية ملحومة بالبسبار باستخدام ماكينة اللحام الملتوية Telsonic SONIQTWIST®

شكل 13 – Telsonic SONIQTWIST® TSP
تستخدم شركة تصنيع السيارات البريطانية Jaguar حاليًا إمكانات اللحام الملتوي الخاصة بـ SONIQTWIST® وPowerWheel® لتجميعات قضبان التوصيل لتوزيع الطاقة. استخدمت الشركة قضبان التوصيل بدلاً من الكابلات النحاسية لتقليل وزن وتكلفة السيارة الرياضية F-TYPE بشكل كبير (انظر الشكل 14). يقوم كل قضيب بتوصيل الطاقة من البطارية الموجودة في صندوق السيارة إلى المعدات الكهربائية الموجودة في حجرة المحرك. لأن الكثافة النسبية للألمنيوم أقل بكثير من النحاس, وزن قضبان الألومنيوم فقط 40% ل 60% من الكابلات النحاسية التقليدية. يمكن أن يوفر هذا ما يصل إلى 3 كجم من حيث توصيلات البطارية وحدها.
شكل 14 - مسامير توصيل LEONI ملحومة بقضبان التوصيل

13 خاتمة
يتطلب سوق السيارات الكهربائية المبتكرة والمتنامية بسرعة حلولاً جديدة ومتطورة لمواجهة التحديات المستقبلية. قريباً, سيحل استخدام قضبان التوصيل ذات الجهد العالي محل بعض التطبيقات الحالية لإنهاء الكابلات ذات الجهد العالي. مع تحرك الصناعة نحو استخدام أشرطة التوصيل خارج حزمة البطارية, ستنشأ تحديات جديدة قبل إنشاء توحيد أحزمة التوصيل في صناعة السيارات. حيث أن التطبيقات الجديدة تتطلب المزيد من حلول اللحام المبتكرة, سوف تنشأ التحديات على جميع المستويات, بما في ذلك الشركات المصنعة لمعدات اللحام. لكن العمليات والمفاهيم الجديدة ستوفر حلولاً أكثر كفاءة واقتصادية لأحزمة الأسلاك في سوق السيارات الكهربائية. أصبح اللحام بالالتواء عملية ربط مهمة في الصناعة. بالإضافة إلى حلول إنهاء كابل البطارية لمجموعة متنوعة من الموصلات, توفر هذه التقنية أيضًا حلول لحام للتحكم في وزن السيارة الكهربائية, تغليف البطارية, أشرطة التوصيل, تصنيع البطاريات وإلكترونيات الطاقة. لقد توسعت وظائف التطبيق إلى ما هو أبعد من التفكير السابق.
عندما يصبح مصممو المنتجات ومهندسو العمليات على دراية بعملية اللحام الملتوية وقدراتها, ستساعد هذه التكنولوجيا في دفع صناعة السيارات الكهربائية إلى المستوى التالي. علاقات عمل أوثق بين مصنعي المعدات الأصلية, الطبقة 1 الموردين وموردي المعدات ضروريون لدفع استخدام بسبار. سنتعلم بالتأكيد المزيد ونقدم أفكارًا مبتكرة في الوقت المناسب. لكن اللحام بالموجات فوق الصوتية سيكون بلا شك جزءًا من الحل لأهداف خفض تكاليف المواد, تقليل الوزن والمساحة, وعمليات التصنيع كثيفة العمالة.