Ultraschallschweißen von ( Evs ) Drahtkernschienen anschließen

Analyse der Ultraschallschweißtechnologie für Verbindungsdrähte von Elektrofahrzeugen
ICH. Prozessvorteile
‌Hohe Effizienz und Zuverlässigkeit‌
Beim Ultraschallschweißen wird eine feste Verbindung zwischen Metallatomen durch Reibungswärme erreicht, die durch hochfrequente Vibration erzeugt wird. Es ist kein Lot oder Flussmittel erforderlich. Die Schweißverbindung weist einen geringen Widerstand und eine hervorragende Leitfähigkeit auf, Dadurch können Energieverluste und Erwärmungsrisiken erheblich reduziert werden. Es eignet sich für Hochvoltkabelbäume und Stecksysteme.
Im Vergleich zu herkömmlichen Crimp- oder Lötverfahren, seine Schweißzeit ist kurz (nur ein paar Sekunden), und die Gelenkfestigkeit ist hoch, die Vibrationen und mechanischen Belastungen während der Fahrzeugfahrt standhalten.

Kundenspezifische verschiedene Stromschienen – starr, flexibel

‌Große Materialanpassungsfähigkeit‌
Diese Technologie kann eine Vielzahl von Materialien wie Kupfer verarbeiten, Aluminium und seine Legierungen. Es eignet sich besonders für die Schweißanforderungen von mehradrigen Kabelbäumen und flachen Sammelschienen mit dünnem Durchmesser (wie Kupfer-/Aluminiumstangen) in Fahrzeugen mit neuer Energie, Erfüllung der Anforderungen an Leichtbau und Platzoptimierung.

‌Umweltschutz und Energieeinsparung‌
Der geringe Energieverbrauch senkt die Produktionskosten, Gleichzeitig werden Korrosionsprobleme durch Flussmittelrückstände vermieden, und Verbesserung der langfristigen Zuverlässigkeit von Kabelbäumen.

2. Typische Anwendungsszenarien
‌Hochspannungskabelbaumanschluss‌
Wird zum Schweißen von Hochspannungskabeln zwischen Batteriepaketen und Antriebsmotoren verwendet, um den Übertragungsanforderungen großer Ströme gerecht zu werden (wie Kabelbäume mit einer Querschnittsfläche von ≥50mm²) und sorgen für einen geringen Innenwiderstand und eine hohe mechanische Festigkeit‌.

Kundenspezifische flexible Stromschiene

‌Sammelschienensystemintegration‌
Im Akkupack, Ultraschallschweißen verbindet mehrere flache Stromschienen (normalerweise Kupfer oder Aluminium) zu den Batteriepolen, Reduzierung der Platzbelegung und Verbesserung der aktuellen Verteilungseffizienz‌.

‌Ladesystemkomponenten‌
Wird auf Schlüsselkomponenten wie Schnellladeschnittstellen und flüssigkeitsgekühlte Ladepistolen angewendet, um die Stabilität und Haltbarkeit der Kontakte beim Hochleistungsladen zu gewährleisten.

3. Technische Herausforderungen und Lösungen
‌Schwierigkeiten beim Schweißen großer quadratischer Kabelbäume‌
Kabelbäume mit einer Querschnittsfläche von mehr als 50 mm² erfordern Geräte mit höherer Leistung (wie ≥10 kW), und der erhöhte Schweißdruck führt zu einer Verformung herkömmlicher Auslegergeräte, Erfordert eine steifere Strukturkonstruktion, um die Effizienz der Energieumwandlung zu verbessern.

Ultraschallschweißen von Stromschienen in Elektrofahrzeuganwendungen

‌Überwachung der Schweißqualität‌
Der Schweißprozess muss Parameter wie Energie überwachen, Amplitude, und Druck in Echtzeit, und analysieren Sie die Schweißkurve mithilfe des Vibrations-Online-Erkennungssystems, um Probleme beim Kaltschweißen oder Entlöten zu vermeiden. Zum Beispiel, Die von Jiaocheng Ultraschall entwickelte Überwachungslösung kann den Schweißstatus dynamisch verfolgen und die Ausbeute‌ verbessern.

IV. Entwicklungstrend
‌Intelligentes Upgrade‌: Kombiniert mit einem KI-Algorithmus zur Optimierung der adaptiven Anpassung der Schweißparameter, um den Schweißanforderungen neuer Kabelbäume wie Kupfer-Aluminium-Verbundleiter und Beschichtungsmaterialien gerecht zu werden‌8.
‌Forschung und Entwicklung von Hochleistungsgeräten‌: Entwickeln Sie spezielle Geräte mit höherer Leistung und höherem Druck für die Schweißanforderungen von Kabelbäumen mit größerem Querschnitt (z.B. 150mm²) in Aufladeszenarien‌.

Zusammenfassung
Das Ultraschallschweißen hat sich aufgrund seiner hohen Effizienz zum Kernverfahren für die Verbindung von Hochspannungskabelbäumen und Stromschienen von Elektrofahrzeugen entwickelt, geringer Verbrauch, und hohe Zuverlässigkeit. Mit der Erhöhung der Batteriekapazität und der Entwicklung der Schnellladetechnologie, Diese Technologie muss den Engpass beim Schweißen großer quadratischer Kabelbäume weiter überwinden und die Sicherheit durch intelligente Qualitätsüberwachung gewährleisten.

Flexible Stromschienen und massive Stromschienen, die mit massiven Stromschienen verschweißt sind

Die Automobilverdrahtungskabinenindustrie ist seit den späten 1980er Jahren der größte Benutzer von Ultraschallschweißen, In erster Linie die Technologie zum Drahtspleißen verwenden. Jedoch, Neue Anwendungen der Technologie werden im Rahmen zukünftiger Prozesse verwendet, die letztendlich Autoherstellern Lösungen für viele der Mängel der heutigen Elektrofahrzeugtechnologie bieten werden. In diesem Artikel wird hauptsächlich das Ultraschallschweißen von Kabelbaumscheiben und Busbars für Automobilverdrahtungen vorgestellt.

1. Aktuelle Produktionslandschaft für Elektrofahrzeuge
Bei Elektrofahrzeugen, Große, in versiegelten Paketen zusammengefasste Batteriepakete werden verwendet, um die Betriebsspannung und den Betriebsstrom zu erreichen, die für den Antrieb des Elektromotors des Fahrzeugs erforderlich sind. Momentan, Die beiden Hauptthemen im EV/HEV-Bereich sind Energiespeicherung und Reichweite. OEMs gehen diese Probleme auf zwei Arten an: Herstellung größerer Batterien für größere Reichweite, und Herstellung leistungsstärkerer Batterien für schnelleres Laden. Beide Ansätze bringen Herausforderungen mit sich. Ja, Batterien können größer werden, Sie können jedoch nur eine bestimmte Größe erreichen, bevor sie zu teuer und zu schwer werden, um eine praktikable Lösung zu sein.
Die traditionelle Verkabelung ist normalerweise nicht der erste Ort, an dem Menschen nach Innovationen für Elektrofahrzeuge suchen, Aber die jüngsten Fortschritte haben einen großen Einfluss auf die Geschichte der Elektrofahrzeuge. Weil sie OEMs zwei Dinge bieten, die sie in der EV-Architektur dringend benötigen: weniger Masse und mehr Platz. Eine Möglichkeit, Platz zu schaffen und Masse zu reduzieren, besteht darin, von der Rundverkabelung auf Flachleiter umzusteigen. Dafür ist die Sammelschiene da.

An beiden Enden der massiven Sammelschiene angeschweißte Kabel

2. Was ist eine elektrische Sammelschiene??
Abgeleitet vom lateinischen Wort „Omnibus“.,“, was übersetzt „alle“ bedeutet (wie in „alle Ströme in einem gegebenen System“), Sammelschienen sind Flachleiter, die Teil der Architektur von Elektrofahrzeugen werden. Sammelschienen werden üblicherweise in Schaltanlagen eingebaut, Schalttafeln und Sammelschienengehäuse für die lokale Hochstromverteilung. Sie werden auch zum Anschluss von Hochspannungsgeräten in elektrischen Schaltanlagen und Niederspannungsgeräten in Batteriebänken verwendet. Sammelschienen sind Metallstäbe oder -stäbe aus Kupfer, Messing, oder Aluminium, die zur Erdung und Stromleitung dienen. Elektrische Stromschienen können mit verschiedenen Materialien beschichtet werden, wie zum Beispiel Kupfer, um unterschiedliche Leitfähigkeitsgrenzwerte und -variationen bereitzustellen. Sammelschienen gibt es in vielen Formen und Größen, und diese Formen und Größen bestimmen die maximale Strommenge, die der Leiter führen kann, bevor er beschädigt wird.
Heute, es gibt bis zu 20+ Sammelschienen in einem Batteriepack, und diese Zahl wird steigen, wenn die Akkus größer und/oder leistungsstärker werden, Dabei bleibt der Platz im Akkupack sehr eng. Ultraschallschweißen ist das bevorzugte Fügeverfahren für Stromschienen in Elektrofahrzeuganwendungen. Da diese leistungsstärkeren Akkus jedoch nur zum Schnellladen geeignet sind, Möglicherweise werden wir bald weitere Innovationen bei den Stromschienen sehen, die über die Batteriepacks hinausgehen. Die Übertragung hoher Leistung vom Ladeeingang auf die Batterie und weiter auf andere Hochleistungsmotoren und -geräte erhöht den Bedarf an innovativen Ultraschallschweißanwendungen.

3. Warum bevorzugen Unternehmen Sammelschienen??
Auf lange Sicht, Es wird angenommen, dass bei manchen Kabelbäumen in der Automobilindustrie Sammelschienen gegenüber Standardkabeln bevorzugt werden. Die zunehmende Beliebtheit von Elektrofahrzeugen, Wirtschaftlichkeit, einfache Installation, niedrige Wartungs- und Servicekosten von Kfz-Sammelschienen, und die Entwicklung der Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge sind einige der Schlüsselfaktoren für die steigende Nachfrage nach Automobil-Sammelschienen. Außerdem, Es wird erwartet, dass die technologischen Entwicklungen in der Herstellung von Elektrofahrzeugen und der Ladeinfrastruktur dem globalen Automobil-Sammelschienenmarkt zugute kommen. Laut Marktforschung, aufgrund dieser Faktoren, Es wird erwartet, dass der Markt mehr als generieren wird $170 Millionen Umsatz in 2030, wächst mit einer CAGR von 24.6% aus 2021-2030.

Massive Busbars, die an Kabeln geschweißt wurden

Vorteile der Verwendung von Sammelschienen:
• Reduzieren Sie die Anlagenkosten und beschleunigen Sie die Installation
• Möglichkeit zum Hinzufügen, Entfernen oder Versetzen von Netzteilen einfach und schnell ohne Ausfallzeiten
• Zukunftssicher und äußerst flexibel, da einige Plug-Ins ohne Stromunterbrechung getrennt und wieder angeschlossen werden können
• Keine routinemäßige Wartung erforderlich
• Erweiterung oder Sanierung gehen schneller und günstiger
• Umweltfreundlicher, da im Allgemeinen weniger Installationsmaterial erforderlich ist und die Steckdosen wiederverwendbar sind und leicht neu positioniert werden können
• Flachleiter nehmen weniger Platz ein und sind 70% kürzer in der Höhe
• Kann unterstützen 15% mehr Leistung als Kabel mit der gleichen Querschnittsfläche
• Weniger Gewicht und Platzbedarf, bessere Flexibilität. Zum Beispiel, 160 mm² Flexibles flaches Aluminium (FF-Al) Kabel sind eine innovative und alternative Lösung 200 mm² runde Aluminiumkabel.
• Befestigung mit Schrauben, das zuverlässigste Verfahren, das heute verfügbar ist und kostengünstiger ist. Aber es fügt zusätzliche Teile hinzu (Schrauben) und erfordert bestimmte Drehmomentwerte
• Effiziente Wärmeableitung – effektiver als Litzenkabel
• Verschiedene Konstruktionen – Kupfer und Aluminium, starr oder flexibel, laminiert. siehe Bild 1
• Für die interne Batterie ist keine elektromagnetische Verträglichkeit erforderlich
• Automatisierung fördern, Sicherheit und Qualität verbessern
Figur 1 – Beispiele verschiedener Stromschienen – starr, flexibel, individuelle Designs

Massive Stromschienen, verbunden mit flachen, geflochtenen Drähten

4. Die Bedeutung von Material und Größe der Sammelschiene
Stromschienen bestehen in der Regel aus korrosionsbeständigem Kupfer, Messing oder Aluminium und in massiven oder hohlen Rohren untergebracht. Die Form und Größe der Sammelschienen, ob flache Streifen, massive Stangen oder Stäbe, ermöglichen eine effizientere Wärmeableitung aufgrund eines hohen Verhältnisses von Oberfläche zu Querschnittsfläche.
Obwohl Kupfer mit der Zeit oxidiert, es bleibt leitfähig, aber das bedeutet normalerweise, dass mehr Energie Elektrizität entlang der Oberfläche befördern kann. Allerdings verhindert es eine längere Oxidation nicht vollständig, es reduziert die Auswirkungen erheblich. Durch die Beschichtung der Stromschienenoberfläche wird Oxidation verhindert.
Sammelschienenbeschichtungen erfüllen typischerweise drei Hauptzwecke:
1. Korrosion verhindern
2. Verbessern Sie die elektrische Leitfähigkeit
3. Für kosmetische Zwecke
Zur Vermeidung von Kreisströmen in Parallelschaltgeräten in leistungselektronischen Schaltkreisen werden Lamellenschienen eingesetzt. Zusätzlich zu seinen wichtigen Anwendungen in Elektrofahrzeugen, Aufgrund seiner geringen Induktivität findet es auch umfangreiche Anwendungsmöglichkeiten bei der Sammlung und Verteilung von Solar- und Windenergie. Eine effektivere und kostengünstigere Methode ist die Verwendung eines isolierenden Epoxidbeschichtungspulvers. Epoxidbeschichtungspulver haben eine extrem hohe Durchschlagsfestigkeit und können direkt auf das Sammelschienenkupfer geklebt werden, Aluminium- oder Silberbeschichtungen.
Die Größe der Sammelschiene hängt von ihrem konkreten Verwendungszweck ab. Die gängigsten kommerziellen und industriellen Sammelschienengrößen sind 40–60 Ampere, 100 Verstärker, 225 Verstärker, 250 Verstärker, 400 Verstärker, Und 800 Verstärker.
Aktuelle Größen von Sammelschienen, die in Automobilanwendungen verwendet werden, sind 35, 50 oder 90 mm².

Flaches, geflochtenes Kabel, verfestigt und durch Ultraschallschweißen verschweißt

Stromschienen sind in zwei Materialien erhältlich: Kupfer und Aluminium. Die wichtigsten Unterschiede, die bei der Materialauswahl zu berücksichtigen sind, sind::
• Zugfestigkeit
• Strombelastbarkeit
• Widerstand
• Gewicht
• kosten
Aluminium-Sammelschienen sind kostengünstiger und funktionieren gut bei hoher Luftfeuchtigkeit. Aluminium hat jedoch eine geringere Strombelastbarkeit und einen geringeren spezifischen Widerstand als Kupfer. Kupfer hat bessere thermische Eigenschaften als Aluminium.
Hersteller von Sammelschienen können die Mindestanforderungen für Sammelschienen für EV/HEV oder andere Stromverteilungsanwendungen überprüfen, Detaillierte Kosten- und Materialauswahl-Kompromisse mit der Leistung. Natürlich, für EV/HEV-Stromverteilungsanwendungen, Die Sicherheit des Fahrers ist ein zusätzliches Anliegen. Bei der Auswahl der Sammelschienenmaterialien, Es soll eine möglichst hohe Zuverlässigkeit erreicht werden, nicht nur, um die Garantieanforderungen des Fahrzeugs zu erfüllen, sondern auch für die Sicherheit von Fahrer und Beifahrer.
Die Berechnung der Leitergrößen ist besonders wichtig für die elektrische und mechanische Leistung von Sammelschienen. Die Stromtragfähigkeitsanforderungen bestimmen die Mindestbreite und -dicke des Leiters. Zu den mechanischen Überlegungen gehört auch die Steifigkeit, Befestigungslöcher, Verbindungen, und andere Subsystemelemente. Die Breite des Leiters sollte mindestens das Dreifache der Dicke des Leiters betragen. Durch das Hinzufügen von Kabelschuhen und Befestigungslöchern ändert sich die Querschnittsfläche der Leiter, Dadurch entstehen potenzielle Hotspots auf den Sammelschienen. Der maximale Strom pro Scheibe oder Abschluss muss berücksichtigt werden, um Hotspots zu vermeiden.

Stromschienen mit LEONI-Anschlussbolzen verschweißt

5. Solide und flexible Stromschienen
Ein weiterer wichtiger Unterschied, der berücksichtigt werden muss, sind massive Sammelschienen vs. flexible Stromschienen. Für Automobilanwendungen in EV-Batterien, Es werden massive Stromschienen verwendet (siehe Abbildung 2). Flexible Stromschienen werden in kurzen Abschnitten verwendet, wenn ein bestimmter Bereich für die Montage oder Anwendung verschoben werden muss. Es dient als elektrischer „Jumper“. Ein Beispiel einer flexiblen Sammelschiene ist in Abbildung dargestellt 3.
Flexible Sammelschienen bestehen aus mehreren dünnen Kupfer- oder Aluminiumschichten und sind für die effiziente Stromverteilung in Wechsel- oder Gleichstromsystemen konzipiert. Löten Sie den Kupferfolienstapel im Montagebereich so, dass die Enden fest verbunden sind, während die Mitte flexibel bleibt. Beispiele für Anwendungen, die flexible Sammelschienen erfordern, sind::
• Elektrisch, Hybrid- und Brennstoffzellenfahrzeuge
• Schaltanlagen und Transformatoren für die Energie- und Offshore-Industrie
• Einsatz von Generatoren im Schiffbau
• Transformatoren und Ladestationen
• Schaltanlagen und Umspannwerke im Bahnbereich, Chemieanlagen und Hochspannungsverteilung
• Stromanschluss des Generators
• Elektrische Anschlüsse im Schaltschrank

Zukünftiger Einsatz von Kfz-Sammelschienen
Stromschieneninnovationen außerhalb des Batteriepacks werden in Zukunft ein heißes Thema sein, Übertragung hoher Leistung vom Ladeeingang zur Batterie und dann zu anderen Hochleistungsmotoren und -geräten (siehe Abbildung 4).
Das Interesse aller OEMs und Tiers an Sammelschienen nimmt zu 1 Lieferanten, hauptsächlich für Hochspannungsanwendungen. Heute, Akkupacks haben ca 15-20 Sammelschienen. Für die Außenseite der Verpackung, Es ist ein automatisierter Maskierungsprozess erforderlich, was es heute nicht mehr gibt. Zur Zeit, Der Fokus liegt auf dem Akkupack.
Da zukünftige Innovationen die Nutzung externer Stromschienen von Batteriepacks erhöhen, Diese neuen Anwendungen werden dem Ultraschallschweißen erhebliche Möglichkeiten eröffnen, die Gesamtqualität zukünftiger Verbindungsdesigns in Stromschienenstrukturen zu verbessern. Ultraschallschweißen, speziell die Spiralschweißtechnik, ermöglicht das Schweißen größerer Abmessungen, sanfte Vibration, und die Möglichkeit, schwer erreichbare Bereiche zu verbinden. Während sich die Branche weiterentwickelt, Diese Fähigkeiten werden eine weitere Sammelschienenimplementierung außerhalb von EV-Batteriepaketen ermöglichen. Figur 5 liefert mehrere Beispiele dafür, wie Ultraschallschweißen in zukünftigen Elektrofahrzeuganwendungen implementiert werden kann.
Unternehmen wie Tesla, BMW und Ford drängen auf den Einsatz von Stromschienen außerhalb des Batteriepakets. Kürzlich, Das globale Technologieunternehmen APTIV hat das italienische Unternehmen Intercable für ca. übernommen $600 Million, Wir streben aktiv danach, Sammelschienen für die Hochleistungsverteilung außerhalb des Batteriepakets zu verwenden. BMW, einer der drei Top-Kunden, zeigt starke Anzeichen, diese neue Art der Stromverteilung weiterzuverfolgen. Eine Handvoll anderer Unternehmen entwickeln in den USA und Europa abgeschirmte Sammelschienen.

7 Herausforderungen bei Anwendungen außerhalb des Batteriepacks:
1. Die Sammelschiene außerhalb des Batteriepacks muss abgeschirmt sein, was derzeit nicht verfügbar ist – der Akku verfügt über eine Hülle, die versiegelt und vor elektromagnetischen Störungen abgeschirmt ist.
2. Wenn Stromschienen gebogen werden müssen, besteht ein Problem: Sie können zu steif sein oder in den Ecken der Biegungen beschädigt sein
3. Der Schraubvorgang erfordert zusätzliche Teile und bestimmte Drehmomentwerte. Sammelschienen mit Schraubenlöchern können für andere Sammelschienenanwendungen als Batteriepacks ausgetauscht werden
4. Aufgrund von Korrosion, Aluminium-Sammelschienen erfordern plattierte Bolzenlöcher
5. Zur einfachen Automatisierung sind die Klemmen mit der massiven Sammelschiene verbunden
6. Aufgrund der Abschirmung ist die Automatisierung noch nicht vollständig umgesetzt
7. Schweißnähte und Baugruppen erfordern möglicherweise neue Normen und Überprüfungen

8 Aktuelle Anwendungen von Stromschienen beim Ultraschallschweißen
Die Ultraschallschweißtechnik ist ein bewährtes Fügeverfahren, das Automobilhersteller zunehmend für Kabel-Klemmen-Verbindungen in Elektrofahrzeugen einsetzen, Sammelschienen, Batterieherstellung und Leistungselektronik. Lineares Löten ist die traditionellere und bekanntere Technik, die von allen Geräteherstellern verwendet wird, und das Standardverfahren zum Spleißen von Drähten. Jedoch, wie viele andere Fügeverfahren auch, Beim linearen Schweißen gibt es Größenbeschränkungen, Schweißschwierigkeiten in kleineren Bereichen und in bestimmten Geometrien, Probleme mit der Schweißorientierung, und Vibrationseinwirkungen auf periphere Komponenten.
Die Technologien Telsonic Twist SONIQTWIST® und PowerWheel® bieten innovative Lösungen für Konnektivitätsanwendungen für Elektrofahrzeuge, die bisher nicht möglich waren. Diese innovativen Technologien ermöglichen viele Verbindungsdesigns im Zusammenhang mit Sammelschienenanwendungen, bei denen lineares Schweißen nicht möglich wäre. Es gibt bereits kleinere Stromschienenanwendungen, bei denen das Ultraschallschweißen zur Verbindung genutzt wird. Für viele Stromschienen ist das Ultraschallschweißen das bevorzugte Fügeverfahren, wie flexible Flachschienen bis zu 160 mm². In der Zukunft, Es wird viele neue Anwendungen geben, bei denen das Ultraschallschweißen bei der Stromschienenimplementierung von Kabelbäumen zum Einsatz kommt. Im Folgenden werden einige der bestehenden Anwendungen des Ultraschallschweißens in Sammelschienenanwendungen beschrieben.

9 Aushärten flexibler Stromschienen
Flexible Stromschienen müssen zur Befestigung am Verbindungsteil ausgehärtet werden (befestigen) sie an Standardkabel oder -stecker an. In einigen Fällen, Die Verbindung und Verfestigung von Kabeln oder Anschlüssen kann in einem Lötschritt erfolgen. Abhängig von den Gesamtabmessungen der flexiblen Stromschiene, Ultraschall-Metallschweißen kann von hoher Qualität sein, wirtschaftliche Lösung. Anwendung des Spiralschweißverfahrens, Materialquerschnitte bis 200 mm² schweißbar. Diese Schweißtechnik verhindert ein Aushärten des Fügematerials, Dies kann zu Materialversprödung und spürbaren Veränderungen der Materialeigenschaften führen. Zusätzlich, Die Koagulation kann mit Telsonic-Geräten wie dem TT7 PowerWheel® automatisiert werden, wie in den Anwendungen in den Abbildungen gezeigt 6 Und 7.

Figur 6 – TT7-Tonic Power Wheel®

Figur 7 – Verschweißen von verfestigten flexiblen Stromschienen und massiven Stromschienen zu massiven Stromschienen mit TT7 Telsonic PowerWheel®

10 Sammelschienen mit Standardkabel verschweißt
In einigen Anwendungen, Die Sammelschienen sind mit dem orangefarbenen Kabel verlötet, welches an den aktuellen Stecker angelötet wird. Figur 8 zeigt ein Beispiel eines kurzen Kabels, das an ein verseiltes Kabel geschweißt ist. Das Schweißen kurzer Kabel an beiden Enden kann zu einer inkonsistenten Schweißqualität führen, da die erste Schweißnaht aufgrund der durch die zweite Schweißnaht verursachten Vibrationen schwächer werden kann. USCAR-38 erfordert die Prüfung von Kabeln unter 500 mm lang. Das Torsionsschweißen erzeugt so sanfte Vibrationen, dass Studien gezeigt haben, dass dies der Fall ist, abhängig von der Terminalausführung, Die Auswirkungen auf Litzenkabel und flexible Stromschienen sind deutlich geringer (siehe Abbildung 9). Dadurch können kürzere Kabel und entsprechende Stecker zusammengelötet werden.

Figur 8 – Massive Stromschiene mit Standardkabel verschweißt

Figur 9 – Kurzes Kabel (200 mm) an beiden Enden verlötet

11 Flache geflochtene Kabelschweißnähte
In einigen Fällen, Hersteller verwenden flache geflochtene Kabel anstelle von orangefarbenen Kabeln. Flache geflochtene Kabel werden geschweißt und automatisch in Teile mit bestimmten Längen und Schweißnähten an beiden Enden geschnitten (siehe Abbildung 10). Geflochtene Kabel mit Schweißnähten an beiden Enden werden auch Shunts genannt. Der Vorteil des Ultraschallschweißens zur Herstellung des Shunts besteht darin, dass bei der Herstellung des Shunts und beim Schweißen des Shunts an die Sammelschiene nur minimale Wärme erforderlich ist (siehe Abbildung 11). Dies verhindert spröde Litzen und Riefen bei ungewöhnlich dünnen Litzen, die durch die beim Widerstandsschweißen erzeugte Hitze entstehen (eine weitere Technik, die verwendet werden kann).

Figur 10 – Massive Sammelschienen, verbunden mit Flachgeflechtbrücken

Figur 11 – Flaches geflochtenes Kabel, ausgehärtet und durch Ultraschallschweißen verschweißt

12- Anwendungsmöglichkeit von Stromschienen durch Torsionsschweißen
Flexible Sammelschienenfolien werden mit Materialien wie Kupfer laminiert/plattiert, um Oxidationsproblemen vorzubeugen. Für massive Stromschienen, Die Bolzenlochverbindungen müssen plattiert sein. Für Aluminium-Massivschienen, Die Anschlusskontakte müssen aus Kupfer sein. daher, Kupferscheiben werden verwendet und durch Drehlöten mit den Stromschienen verbunden (siehe Abbildung 12). Die bewährte SONIQTWIST®-Technologie sowie das Telsonic TSP-Schweißgerät (Feige. 13) kann für diese Anwendung verwendet werden.

Figur 12 – Kupfermutter mit dem Telsonic-Spiralschweißgerät SONIQTWIST® an die Al-Sammelschiene geschweißt

Figur 13 – Telsonic SONIQTWIST® TSP
Der britische Automobilhersteller Jaguar nutzt derzeit die Spiralschweißfunktionen von SONIQTWIST® und PowerWheel® für Stromverteilungs-Sammelschienenbaugruppen. Das Unternehmen verwendete Stromschienen anstelle von Kupferkabeln, um das Gewicht und die Kosten des F-TYPE-Sportwagens deutlich zu reduzieren (siehe Abbildung 14). Jede Sammelschiene leitet Strom von der Batterie im Kofferraum des Fahrzeugs zu elektrischen Geräten im Motorraum. Denn die relative Dichte von Aluminium ist deutlich geringer als die von Kupfer, Das Gewicht von Aluminiumstangen beträgt nur 40% Zu 60% von herkömmlichen Kupferkabeln. Dadurch können allein bei den Batterieanschlüssen bis zu 3 kg eingespart werden.
Figur 14 – Mit Stromschienen verschweißte LEONI-Verbindungsbolzen

13 Abschluss
Der innovative und schnell wachsende Markt für Elektrofahrzeuge erfordert neue und sich weiterentwickelnde Lösungen, um zukünftige Herausforderungen zu meistern. Bald, Der Einsatz von Hochspannungs-Sammelschienen wird einige aktuelle Anwendungen von Hochspannungs-Kabelendverschlüssen ersetzen. Da die Industrie dazu übergeht, Sammelschienen außerhalb des Batteriepakets zu verwenden, Bevor die Standardisierung von Sammelschienenbäumen in der Automobilindustrie etabliert ist, werden sich neue Herausforderungen ergeben. Da neue Anwendungen innovativere Schweißlösungen erfordern, Herausforderungen werden auf allen Ebenen auftreten, einschließlich Hersteller von Schweißgeräten. Doch neue Verfahren und Konzepte werden für effizientere und wirtschaftlichere Lösungen für Kabelbäume im Elektrofahrzeugmarkt sorgen. Das Torsionsschweißen hat sich zu einem wichtigen Fügeverfahren in der Branche entwickelt. Zusätzlich zu Batteriekabel-Anschlusslösungen für eine Vielzahl von Steckverbindern, Die Technologie bietet auch Schweißlösungen für die Gewichtskontrolle von Elektrofahrzeugen, Batterieverpackung, Sammelschienen, Batterieherstellung und Leistungselektronik. Die Anwendungsfunktionalität hat sich über bisher angenommene Grenzen hinaus erweitert.
Produktdesigner und Verfahrensingenieure werden mit dem Spiralschweißverfahren und seinen Möglichkeiten vertraut gemacht, Die Technologie wird dazu beitragen, die Elektrofahrzeugindustrie auf die nächste Stufe zu heben. Engere Arbeitsbeziehungen zwischen OEMs, Stufe 1 Lieferanten und Ausrüstungslieferanten sind notwendig, um die Nutzung von Sammelschienen voranzutreiben. Wir werden auf jeden Fall rechtzeitig mehr lernen und innovative Ideen einführen. Aber Ultraschallschweißen wird zweifellos ein Teil der Lösung für das Ziel niedrigerer Materialkosten sein, Gewichts- und Platzreduzierung, und arbeitsintensive Herstellungsprozesse.