การเชื่อมอัลตราโซนิกของ ( EVS ) เชื่อมต่อบัสบาร์ลวด

การวิเคราะห์เทคโนโลยีการเชื่อมด้วยอัลตราโซนิกสำหรับสายเชื่อมต่อรถยนต์ไฟฟ้า
ฉัน. ข้อดีของกระบวนการ
‌ประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือสูง‌
การเชื่อมด้วยคลื่นอัลตราโซนิกทำให้เกิดพันธะโซลิดสเตตระหว่างอะตอมของโลหะผ่านความร้อนจากการเสียดสีที่เกิดจากการสั่นสะเทือนความถี่สูง. ไม่จำเป็นต้องบัดกรีหรือฟลักซ์. รอยเชื่อมมีความต้านทานต่ำและมีค่าการนำไฟฟ้าดีเยี่ยม, ซึ่งสามารถลดการสูญเสียพลังงานและความเสี่ยงด้านความร้อนได้อย่างมาก. เหมาะสำหรับชุดสายไฟแรงสูงและระบบขั้วต่อ.
เมื่อเทียบกับกระบวนการย้ำหรือบัดกรีแบบดั้งเดิม, เวลาในการเชื่อมสั้น (เพียงไม่กี่วินาที), และมีความแข็งแรงของข้อต่อสูง, ซึ่งสามารถทนต่อการสั่นสะเทือนและความเครียดทางกลระหว่างการขับขี่ยานพาหนะ.

ปรับแต่งบัสบาร์ต่างๆ – แบบแข็ง, ยืดหยุ่นได้

‌ความสามารถในการปรับตัวของวัสดุได้กว้าง‌
เทคโนโลยีนี้สามารถรองรับวัสดุได้หลากหลาย เช่น ทองแดง, อลูมิเนียมและโลหะผสม. เหมาะอย่างยิ่งสำหรับความต้องการในการเชื่อมชุดสายไฟหลายเส้นขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางบางและบัสบาร์แบบแบน (เช่น แท่งทองแดง/อลูมิเนียม) ในรถยนต์พลังงานใหม่, ตอบสนองความต้องการของการเพิ่มประสิทธิภาพน้ำหนักเบาและพื้นที่.

‌การคุ้มครองสิ่งแวดล้อมและการประหยัดพลังงาน‌
ลักษณะการใช้พลังงานต่ำช่วยลดต้นทุนการผลิต, พร้อมทั้งหลีกเลี่ยงปัญหาการกัดกร่อนที่เกิดจากฟลักซ์ตกค้าง, และปรับปรุงความน่าเชื่อถือในระยะยาวของชุดสายไฟ.

2. สถานการณ์การใช้งานทั่วไป
‌การต่อสายบังเหียนไฟฟ้าแรงสูง‌
ใช้สำหรับการเชื่อมสายเคเบิลไฟฟ้าแรงสูงระหว่างชุดแบตเตอรี่และมอเตอร์ขับเคลื่อนเพื่อให้ตรงตามข้อกำหนดการส่งผ่านของกระแสขนาดใหญ่ (เช่น ชุดสายไฟที่มีพื้นที่หน้าตัด ≥50มม.²) และรับประกันความต้านทานภายในต่ำและความแข็งแรงเชิงกลสูง.

ปรับแต่งบัสบาร์แบบยืดหยุ่นได้

‌การบูรณาการระบบบัสบาร์‌
ภายในก้อนแบตเตอรี่, การเชื่อมด้วยอัลตราโซนิกเชื่อมต่อกับบัสบาร์แบบแบนหลายตัว (มักจะเป็นทองแดงหรืออลูมิเนียม) ไปจนถึงขั้วแบตเตอรี่, ลดการใช้พื้นที่และปรับปรุงประสิทธิภาพการกระจายในปัจจุบัน.

‌ส่วนประกอบของระบบการชาร์จ‌
นำไปใช้กับส่วนประกอบหลัก เช่น อินเทอร์เฟซการชาร์จที่รวดเร็วและปืนชาร์จแบบระบายความร้อนด้วยของเหลว เพื่อให้มั่นใจถึงความเสถียรและความทนทานของหน้าสัมผัสระหว่างการชาร์จกำลังสูง.

3. ความท้าทายทางเทคนิคและแนวทางแก้ไข
‌ความยากในการเชื่อมชุดสายไฟสี่เหลี่ยมขนาดใหญ่‌
ชุดสายไฟที่มีพื้นที่หน้าตัดมากกว่า 50 มม.² ต้องใช้อุปกรณ์ไฟฟ้าที่สูงกว่า (เช่น ≥10kW), และแรงดันในการเชื่อมที่เพิ่มขึ้นจะทำให้อุปกรณ์คานยื่นแบบดั้งเดิมเสียรูป, ต้องการการออกแบบโครงสร้างที่เข้มงวดมากขึ้นเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการแปลงพลังงาน.

การเชื่อมบัสบาร์ด้วยคลื่นอัลตราโซนิกในการใช้งานรถยนต์ไฟฟ้า

‌การตรวจสอบคุณภาพการเชื่อม‌
กระบวนการเชื่อมจำเป็นต้องตรวจสอบพารามิเตอร์ต่างๆ เช่น พลังงาน, แอมพลิจูด, และแรงกดดันแบบเรียลไทม์, และวิเคราะห์เส้นโค้งการเชื่อมผ่านระบบตรวจจับการสั่นสะเทือนแบบออนไลน์ เพื่อป้องกันปัญหาการเชื่อมเย็นหรือการบัดกรี. ตัวอย่างเช่น, โซลูชันการตรวจสอบที่พัฒนาโดย Jiaocheng Ultrasonic สามารถติดตามสถานะการเชื่อมแบบไดนามิกและปรับปรุงอัตราผลตอบแทน‌.

IV. แนวโน้มการพัฒนา
‌การอัพเกรดอัจฉริยะ‌: รวมกับอัลกอริธึม AI เพื่อปรับการปรับพารามิเตอร์การเชื่อมให้เหมาะสม เพื่อตอบสนองความต้องการการเชื่อมของชุดสายไฟใหม่ เช่น ตัวนำคอมโพสิตทองแดง-อลูมิเนียม และวัสดุเคลือบ‌8.
‌การวิจัยและพัฒนาอุปกรณ์กำลังสูง‌: พัฒนาอุปกรณ์พิเศษที่มีกำลังและความดันสูงขึ้นสำหรับความต้องการในการเชื่อมชุดสายไฟในพื้นที่หน้าตัดที่ใหญ่ขึ้น (เช่น 150 มม.²) ในสถานการณ์การอัดบรรจุอากาศมากเกินไป‌.

สรุป
การเชื่อมด้วยคลื่นอัลตราโซนิกกลายเป็นกระบวนการหลักในการเชื่อมต่อชุดสายไฟแรงสูงและบัสบาร์ของยานพาหนะไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพสูง, การบริโภคต่ำ, และมีความน่าเชื่อถือสูง. ด้วยความจุแบตเตอรี่ที่เพิ่มขึ้นและการพัฒนาเทคโนโลยีการชาร์จที่รวดเร็ว, เทคโนโลยีนี้จำเป็นต้องเจาะลึกคอขวดของการเชื่อมชุดสายไฟสี่เหลี่ยมขนาดใหญ่ และรับประกันความปลอดภัยผ่านการตรวจสอบคุณภาพอัจฉริยะ‌.

บัสบาร์แบบยืดหยุ่นและบัสบาร์แบบทึบที่เชื่อมกับบัสบาร์แบบทึบ

อุตสาหกรรมการผลิตชุดสายไฟรถยนต์เป็นผู้ใช้การเชื่อมด้วยอัลตราโซนิกรายใหญ่ที่สุดนับตั้งแต่ปลายทศวรรษ 1980, โดยใช้เทคโนโลยีการต่อลวดเป็นหลัก. อย่างไรก็ตาม, การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีใหม่ๆ กำลังถูกนำมาใช้เป็นส่วนหนึ่งของกระบวนการในอนาคต ซึ่งท้ายที่สุดแล้วจะช่วยให้ผู้ผลิตรถยนต์ได้รับโซลูชั่นสำหรับข้อบกพร่องหลายประการของเทคโนโลยีรถยนต์ไฟฟ้าในปัจจุบัน. บทความนี้จะแนะนำการเชื่อมด้วยอัลตราโซนิกของบัสบาร์และบัสบาร์ของชุดสายไฟรถยนต์เป็นหลัก.

1. ภาพรวมการผลิตรถยนต์ไฟฟ้าในปัจจุบัน
ในยานพาหนะไฟฟ้า, ชุดแบตเตอรี่ขนาดใหญ่ที่รวมอยู่ในบรรจุภัณฑ์ปิดผนึกจะใช้เพื่อให้ได้แรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟในการทำงานที่จำเป็นสำหรับการจ่ายไฟให้กับมอเตอร์ไฟฟ้าของยานพาหนะ. ตอนนี้, ประเด็นหลักสองประการในสาขา EV/HEV คือการจัดเก็บพลังงานและระยะการขับขี่. OEM กำลังแก้ไขปัญหาเหล่านี้ด้วยสองวิธี: ทำให้แบตเตอรี่มีขนาดใหญ่ขึ้นเพื่อระยะที่ไกลยิ่งขึ้น, และสร้างแบตเตอรี่ที่ทรงพลังยิ่งขึ้นเพื่อการชาร์จที่เร็วขึ้น. ทั้งสองแนวทางมีความท้าทาย. ใช่, แบตเตอรี่สามารถใหญ่ขึ้นได้, แต่สามารถเข้าถึงได้เพียงขนาดหนึ่งก่อนที่มันจะมีราคาแพงและหนักเกินไปที่จะเป็นวิธีแก้ปัญหาได้.
การเดินสายไฟแบบดั้งเดิมไม่ใช่ที่แรกที่ผู้คนมองหานวัตกรรม EV, แต่ความก้าวหน้าล่าสุดกำลังส่งผลกระทบสำคัญต่อเรื่องราวของ EV. เพราะพวกเขาให้สองสิ่งที่พวกเขาต้องการอย่างยิ่งในสถาปัตยกรรม EV: มวลน้อยลงและพื้นที่มากขึ้น. วิธีหนึ่งในการเพิ่มพื้นที่ว่างและลดมวลคือการเปลี่ยนจากการเดินสายแบบวงกลมเป็นตัวนำแบบแบน. นั่นคือสิ่งที่บัสบาร์มีไว้เพื่อ.

สายเคเบิลเชื่อมที่ปลายทั้งสองด้านของบัสบาร์แบบทึบ

2. บัสบาร์ไฟฟ้าคืออะไร?
มาจากคำภาษาลาตินว่า “omnibus”,” ซึ่งแปลว่า “ทั้งหมด” (ดังเช่นใน “กระแสทุกกระแสในระบบที่กำหนด”), บัสบาร์เป็นตัวนำแบบแบนที่กำลังกลายเป็นส่วนหนึ่งของสถาปัตยกรรมรถยนต์ไฟฟ้า. มักจะติดตั้งบัสบาร์ในสวิตช์เกียร์, แผงสวิตช์และกล่องหุ้มบัสเวย์สำหรับการกระจายกระแสไฟสูงแบบแปลนท้องถิ่น. นอกจากนี้ยังใช้ในการเชื่อมต่ออุปกรณ์ไฟฟ้าแรงสูงในแผงสวิตช์ไฟฟ้าและอุปกรณ์ไฟฟ้าแรงต่ำในแบตเตอรี. บัสบาร์เป็นแท่งโลหะหรือแท่งที่ทำจากทองแดง, ทองเหลือง, หรืออะลูมิเนียมที่ใช้สำหรับต่อสายดินและนำไฟฟ้า. บัสบาร์ไฟฟ้าสามารถเคลือบด้วยวัสดุได้หลากหลาย, เช่นทองแดง, เพื่อให้มีขีดจำกัดและความแปรผันของการนำไฟฟ้าที่แตกต่างกัน. บัสบาร์มีหลายรูปทรงและขนาด, และรูปร่างและขนาดเหล่านี้จะกำหนดปริมาณกระแสไฟฟ้าสูงสุดที่ตัวนำสามารถบรรทุกได้ก่อนที่จะเสื่อมสภาพ.
วันนี้, มีถึง 20+ บัสบาร์ในชุดแบตเตอรี่, และจำนวนนี้จะเพิ่มขึ้นเมื่อแบตเตอรี่มีขนาดใหญ่ขึ้นและ/หรือมีประสิทธิภาพมากขึ้น, ในขณะที่พื้นที่ภายในก้อนแบตเตอรี่ยังแน่นอยู่มาก. การเชื่อมด้วยคลื่นเสียงเป็นกระบวนการที่ต้องการสำหรับการเชื่อมต่อบัสบาร์ในการใช้งานรถยนต์ไฟฟ้า. แต่เนื่องจากแบตเตอรี่ที่ทรงพลังกว่าเหล่านี้จึงสามารถชาร์จได้เร็วเท่านั้น, ในไม่ช้าเราอาจเห็นนวัตกรรมบัสบาร์เพิ่มเติมนอกเหนือจากชุดแบตเตอรี่. การถ่ายโอนพลังงานสูงจากช่องชาร์จไปยังแบตเตอรี่และไปยังมอเตอร์และอุปกรณ์กำลังสูงอื่นๆ ช่วยเพิ่มความจำเป็นในการใช้งานการเชื่อมอัลตราโซนิกที่เป็นนวัตกรรมใหม่.

3. เหตุใดบริษัทต่างๆ จึงนิยมใช้บัสบาร์?
ในระยะยาว, คิดว่าอาจเลือกใช้บัสบาร์มากกว่าสายเคเบิลมาตรฐานสำหรับชุดสายไฟบางประเภทในอุตสาหกรรมยานยนต์. ความนิยมของยานยนต์ไฟฟ้าเพิ่มมากขึ้น, ความคุ้มค่า, ความง่ายในการติดตั้ง, ค่าบำรุงรักษาและการบริการต่ำของแท่งบัสรถยนต์, และการพัฒนาโครงสร้างพื้นฐานการชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าเป็นปัจจัยสำคัญบางประการที่ผลักดันการเติบโตของความต้องการแท่งบัสในรถยนต์. นอกจากนี้, การพัฒนาทางเทคโนโลยีในการผลิตรถยนต์ไฟฟ้าและโครงสร้างพื้นฐานการชาร์จคาดว่าจะเป็นประโยชน์ต่อตลาดบัสบาร์ยานยนต์ทั่วโลก. จากการวิจัยตลาด, เนื่องจากปัจจัยเหล่านี้, คาดว่าตลาดจะสร้างได้มากกว่า $170 รายได้ล้านใน 2030, เติบโตที่ CAGR ที่ 24.6% จาก 2021-2030.

บัสบาร์แข็งที่เชื่อมกับสายเคเบิล

ข้อดีของการใช้บัสบาร์:
• ลดต้นทุนสิ่งอำนวยความสะดวกและความเร็วในการติดตั้ง
• ความสามารถในการเพิ่ม, ถอดหรือย้ายอุปกรณ์จ่ายไฟได้อย่างง่ายดายและรวดเร็วโดยไม่ต้องหยุดทำงาน
• รองรับอนาคตและมีความยืดหยุ่นสูง เนื่องจากปลั๊กอินบางตัวสามารถยกเลิกการเชื่อมต่อและเชื่อมต่อใหม่ได้โดยไม่มีการหยุดชะงักของพลังงาน
• ไม่จำเป็นต้องบำรุงรักษาตามปกติ
• การขยายหรือปรับปรุงใหม่ทำได้รวดเร็วและถูกกว่า
• เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากขึ้น เนื่องจากโดยทั่วไปใช้วัสดุในการติดตั้งน้อยกว่า และปลั๊กไฟก็สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้และเปลี่ยนตำแหน่งได้ง่าย
• ตัวนำแบบแบนใช้พื้นที่น้อยกว่าและมี 70% ความสูงสั้นลง
• สามารถรองรับ 15% กำลังไฟฟ้ามากกว่าสายเคเบิลที่มีพื้นที่หน้าตัดเท่ากัน
• น้ำหนักและพื้นที่บรรจุภัณฑ์น้อยลง, ความยืดหยุ่นที่ดีขึ้น. ตัวอย่างเช่น, 160 mm² อะลูมิเนียมแบนแบบยืดหยุ่น (FF-อัล) สายเคเบิลเป็นโซลูชั่นที่เป็นนวัตกรรมและเป็นทางเลือกสำหรับ 200 สายเคเบิลอะลูมิเนียมทรงกลม มม.².
• ยึดด้วยสลักเกลียว, กระบวนการที่เชื่อถือได้มากที่สุดในปัจจุบันและราคาไม่แพง. แต่มันเพิ่มส่วนพิเศษ (สลักเกลียว) และต้องการค่าแรงบิดเฉพาะ
• กระจายความร้อนอย่างมีประสิทธิภาพ – มีประสิทธิภาพมากกว่าสายเคเบิลตีเกลียว
• โครงสร้างต่างๆ – ทองแดงและอลูมิเนียม, แข็งหรือยืดหยุ่น, เคลือบ. ดูภาพ 1
• แบตเตอรี่ภายในไม่จำเป็นต้องมีความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้า
• ส่งเสริมระบบอัตโนมัติ, ปรับปรุงความปลอดภัยและคุณภาพ
รูป 1 – ตัวอย่างของบัสบาร์ต่างๆ – แบบแข็ง, ยืดหยุ่นได้, การออกแบบที่กำหนดเอง

บัสบาร์แข็งเชื่อมต่อกับสายถักแบบแบน

4. ความสำคัญของวัสดุและขนาดของบัสบาร์
บัสบาร์มักทำจากทองแดงที่ทนต่อการกัดกร่อน, ทองเหลืองหรืออลูมิเนียมและอยู่ในท่อแข็งหรือกลวง. รูปร่างและขนาดของบัสบาร์, ไม่ว่าจะเป็นแถบแบน, แท่งแข็งหรือแท่ง, ช่วยให้กระจายความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นเนื่องจากมีอัตราส่วนพื้นที่ผิวต่อพื้นที่หน้าตัดสูง.
แม้ว่าทองแดงจะออกซิไดซ์เมื่อเวลาผ่านไป, มันยังคงเป็นสื่อกระแสไฟฟ้า, แต่นั่นมักจะหมายความว่ามีพลังงานมากขึ้นสามารถผลักกระแสไฟฟ้าไปตามพื้นผิวได้. แม้ว่าจะไม่สามารถป้องกันการเกิดออกซิเดชันเป็นเวลานานได้อย่างสมบูรณ์, มันช่วยลดผลกระทบได้อย่างมาก. การเคลือบผิวบัสบาร์จะช่วยป้องกันการเกิดออกซิเดชัน.
โดยทั่วไปแล้วการเคลือบ Busbar มีจุดประสงค์หลักสามประการ:
1. ยับยั้งการกัดกร่อน
2. ปรับปรุงการนำไฟฟ้า
3. เพื่อวัตถุประสงค์ด้านเครื่องสำอาง
บัสบาร์แบบลามิเนตใช้เพื่อหลีกเลี่ยงกระแสหมุนเวียนในอุปกรณ์สวิตชิ่งแบบขนานในวงจรอิเล็กทรอนิกส์กำลัง. นอกจากการใช้งานที่สำคัญในรถยนต์ไฟฟ้าแล้ว, นอกจากนี้ยังมีการใช้งานอย่างกว้างขวางในการเก็บรวบรวมและจำหน่ายพลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลม เนื่องจากมีคุณสมบัติเหนี่ยวนำต่ำ. วิธีที่มีประสิทธิภาพและคุ้มค่ากว่าคือการใช้ผงเคลือบอีพ็อกซี่ที่เป็นฉนวน. ผงเคลือบอีพ็อกซี่มีความเป็นฉนวนสูงมาก และสามารถเชื่อมติดกับทองแดงบัสบาร์ได้โดยตรง, ชั้นชุบอลูมิเนียมหรือเงิน.
ขนาดของบัสบาร์ขึ้นอยู่กับการใช้งานเฉพาะ. ขนาดบัสบาร์เชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรมที่พบมากที่สุดคือ 40–60 แอมป์, 100 แอมป์, 225 แอมป์, 250 แอมป์, 400 แอมป์, และ 800 แอมป์.
ขนาดของบัสบาร์ปัจจุบันที่ใช้ในการใช้งานด้านยานยนต์ ได้แก่ 35, 50 หรือ 90 มม.².

สายถักแบบแบนแข็งตัวและเชื่อมด้วยการเชื่อมด้วยอัลตราโซนิก

บัสบาร์มีให้เลือกสองวัสดุ: ทองแดงและอลูมิเนียม. ข้อแตกต่างหลักที่ต้องพิจารณาเมื่อเลือกวัสดุคือ:
• ความต้านทานแรงดึง
• ความสามารถในการรองรับปัจจุบัน
• ความต้านทาน
• น้ำหนัก
• ค่าใช้จ่าย
บัสบาร์อะลูมิเนียมมีต้นทุนที่ต่ำกว่าและทำงานได้ดีในสภาวะที่มีความชื้นสูง. แต่อลูมิเนียมมีความสามารถด้านกระแสไฟต่ำกว่าและมีความต้านทานต่ำกว่าทองแดง. ทองแดงมีคุณสมบัติทางความร้อนได้ดีกว่าอลูมิเนียม.
ผู้ผลิตบัสบาร์สามารถตรวจสอบข้อกำหนดขั้นต่ำสำหรับบัสบาร์สำหรับ EV/HEV หรือแอปพลิเคชันการกระจายพลังงานอื่นๆ, ให้รายละเอียดต้นทุนและการแลกเปลี่ยนการเลือกวัสดุพร้อมประสิทธิภาพ. แน่นอน, สำหรับการใช้งานการกระจายพลังงาน EV/HEV, ความปลอดภัยของผู้ขับขี่เป็นเรื่องที่น่ากังวลเพิ่มเติม. เมื่อเลือกวัสดุบัสบาร์, ควรมีความน่าเชื่อถือสูงสุดที่เป็นไปได้, ไม่เพียงแต่ตอบสนองความต้องการในการรับประกันรถยนต์เท่านั้น, แต่ยังเพื่อความปลอดภัยของผู้ขับขี่และผู้โดยสารด้วย.
การคำนวณขนาดตัวนำมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อประสิทธิภาพทางไฟฟ้าและทางกลของบัสบาร์. ข้อกำหนดในการรับน้ำหนักในปัจจุบันจะกำหนดความกว้างและความหนาขั้นต่ำของตัวนำ. ข้อพิจารณาทางกลรวมถึงความแข็งแกร่ง, รูยึด, การเชื่อมต่อ, และองค์ประกอบระบบย่อยอื่นๆ. ความกว้างของตัวนำควรมีความหนาอย่างน้อยสามเท่าของความหนาของตัวนำ. การเพิ่มสลักและรูยึดจะเปลี่ยนพื้นที่หน้าตัดของตัวนำ, สร้างจุดร้อนที่อาจเกิดขึ้นบนบาร์บัส. ต้องพิจารณากระแสสูงสุดต่อชิ้นหรือการสิ้นสุดเพื่อหลีกเลี่ยงจุดร้อน.

บัสบาร์เชื่อมกับโบลท์เชื่อมต่อ LEONI

5. บัสบาร์ที่มั่นคงและยืดหยุ่น
ข้อแตกต่างที่สำคัญอีกประการหนึ่งที่ต้องพิจารณาคือโซลิดบัสบาร์กับ. บัสบาร์ที่ยืดหยุ่น. สำหรับการใช้งานในยานยนต์ภายในแบตเตอรี่ EV, ใช้บัสบาร์ที่เป็นของแข็ง (ดูรูป 2). บัสบาร์แบบยืดหยุ่นใช้ในส่วนสั้นเมื่อจำเป็นต้องย้ายพื้นที่เฉพาะสำหรับการประกอบหรือการใช้งาน. มันทำหน้าที่เป็น "จัมเปอร์" ทางไฟฟ้า. ตัวอย่างของบัสบาร์แบบยืดหยุ่นจะแสดงในรูป 3.
บัสบาร์แบบยืดหยุ่นมีชั้นทองแดงหรืออะลูมิเนียมบางๆ หลายชั้น และได้รับการออกแบบมาเพื่อกระจายพลังงานในระบบ AC หรือ DC อย่างมีประสิทธิภาพ. ประสานกองฟอยล์ทองแดงในพื้นที่ประกอบเพื่อให้ปลายเชื่อมต่ออย่างแน่นหนาในขณะที่ตรงกลางยังคงยืดหยุ่น. ตัวอย่างของการใช้งานที่ต้องใช้บัสบาร์แบบยืดหยุ่น ได้แก่:
• ระบบไฟฟ้า, รถยนต์ไฮบริดและเซลล์เชื้อเพลิง
• สวิตช์เกียร์และหม้อแปลงไฟฟ้าสำหรับอุตสาหกรรมพลังงานและนอกชายฝั่ง
• การประยุกต์เครื่องกำเนิดไฟฟ้าในอุตสาหกรรมการต่อเรือ
• หม้อแปลงไฟฟ้าและสถานีชาร์จ
• สวิตช์เกียร์และสถานีย่อยในการใช้งานทางรถไฟ, โรงงานเคมีและระบบจำหน่ายไฟฟ้าแรงสูง
• ลิงค์จ่ายไฟของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า
• การเชื่อมต่อไฟฟ้าในตู้สวิตช์

การประยุกต์ใช้บัสบาร์รถยนต์ในอนาคต
นวัตกรรม Busbar ภายนอกชุดแบตเตอรี่จะเป็นประเด็นร้อนในอนาคต, การส่งพลังงานสูงจากช่องชาร์จไปยังแบตเตอรี่ จากนั้นไปยังมอเตอร์และอุปกรณ์กำลังสูงอื่นๆ (ดูรูป 4).
มีความสนใจเพิ่มขึ้นในบัสบาร์จาก OEM และ Tier ทั้งหมด 1 ซัพพลายเออร์, สำหรับงานไฟฟ้าแรงสูงเป็นหลัก. วันนี้, แบตเตอรี่มีประมาณ 15-20 บัสบาร์. สำหรับด้านนอกของบรรจุภัณฑ์, จำเป็นต้องมีกระบวนการปิดบังอัตโนมัติ, ซึ่งไม่มีอยู่ในปัจจุบัน. สำหรับตอนนี้, โฟกัสอยู่ที่ก้อนแบตเตอรี่.
เนื่องจากนวัตกรรมในอนาคตจะเพิ่มการใช้งานบัสบาร์ภายนอกของชุดแบตเตอรี่, การใช้งานใหม่เหล่านี้จะสร้างโอกาสที่สำคัญสำหรับการเชื่อมด้วยคลื่นเสียงความถี่สูงเพื่อปรับปรุงคุณภาพโดยรวมของการออกแบบการเชื่อมต่อในอนาคตในโครงสร้างบัสบาร์. การเชื่อมด้วยอัลตราโซนิก, โดยเฉพาะเทคนิคการเชื่อมแบบบิด, ช่วยให้สามารถเชื่อมขนาดที่ใหญ่ขึ้นได้, การสั่นสะเทือนที่อ่อนโยน, และความสามารถในการเข้าร่วมพื้นที่ที่เข้าถึงได้ยากขึ้น. ในขณะที่อุตสาหกรรมมีการพัฒนา, ความสามารถเหล่านี้จะช่วยให้สามารถใช้งานบัสบาร์เพิ่มเติมได้นอกเหนือจากชุดแบตเตอรี่ EV. รูป 5 ให้ตัวอย่างหลายประการเกี่ยวกับวิธีการเชื่อมด้วยคลื่นอัลตราโซนิกในการใช้งานรถยนต์ไฟฟ้าในอนาคต.
บริษัทอย่างเทสลา, BMW และ Ford กำลังผลักดันการใช้บัสบาร์ที่อยู่นอกชุดแบตเตอรี่. ล่าสุด, บริษัทเทคโนโลยีระดับโลก APTIV เข้าซื้อบริษัท Intercable ของอิตาลีในราคาประมาณ $600 ล้าน, กำลังพยายามใช้บัสบาร์เพื่อจ่ายพลังงานสูงนอกก้อนแบตเตอรี่. บีเอ็มดับเบิลยู, หนึ่งในสามลูกค้ารายใหญ่ที่สุด, กำลังแสดงสัญญาณที่ชัดเจนในการแสวงหาแนวทางการกระจายไฟฟ้าแบบใหม่นี้. บริษัทอื่นๆ จำนวนไม่มากกำลังพัฒนาบัสบาร์แบบมีฉนวนในสหรัฐอเมริกาและยุโรป.

7 ความท้าทายที่ต้องเผชิญกับการใช้งานนอกชุดแบตเตอรี่:
1. บัสบาร์ที่อยู่ด้านนอกชุดแบตเตอรี่ต้องมีการป้องกัน, ซึ่งไม่มีจำหน่ายในปัจจุบัน – ชุดแบตเตอรี่มีเปลือกที่ปิดผนึกและป้องกันจากการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า.
2. มีปัญหาเมื่อต้องโค้งงอบัสบาร์ - อาจแข็งเกินไปหรืออาจเสียหายที่มุมโค้ง
3. กระบวนการโบลต์ต้องใช้ชิ้นส่วนเพิ่มเติมและค่าแรงบิดเฉพาะ. สามารถเปลี่ยนบัสบาร์ที่มีรูโบลต์ได้สำหรับการใช้งานบัสบาร์อื่นที่ไม่ใช่ชุดแบตเตอรี่
4. เนื่องจากการกัดกร่อน, บัสบาร์อลูมิเนียมต้องมีรูโบลต์ชุบ
5. เทอร์มินัลเชื่อมต่อกับบัสบาร์แบบทึบเพื่อให้ทำงานอัตโนมัติได้ง่าย
6. ระบบอัตโนมัติยังไม่ได้ถูกนำมาใช้อย่างเต็มที่เนื่องจากมีการป้องกัน
7. การเชื่อมและการประกอบอาจต้องมีมาตรฐานใหม่และการตรวจสอบ

8 การใช้งานบัสบาร์ในปัจจุบันในการเชื่อมด้วยอัลตราโซนิก
เทคโนโลยีการเชื่อมด้วยคลื่นอัลตราโซนิกเป็นกระบวนการเชื่อมต่อที่ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าผู้ผลิตรถยนต์ใช้สำหรับการเชื่อมต่อแบบเคเบิลถึงเทอร์มินัลในยานพาหนะไฟฟ้ามากขึ้น, บัสบาร์, การผลิตแบตเตอรี่และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลัง. การบัดกรีเชิงเส้นเป็นเทคนิคแบบดั้งเดิมและเป็นที่รู้จักกันดีซึ่งใช้โดยผู้ผลิตอุปกรณ์ทุกราย และเป็นกระบวนการมาตรฐานสำหรับการต่อสายไฟ. อย่างไรก็ตาม, เช่นเดียวกับกระบวนการเข้าร่วมอื่นๆ, การเชื่อมเชิงเส้นมีข้อจำกัดด้านขนาด, ความยากในการเชื่อมในพื้นที่ขนาดเล็กและในรูปทรงเฉพาะ, ปัญหาการวางแนวการเชื่อม, และผลกระทบจากการสั่นสะเทือนต่อส่วนประกอบต่อพ่วง.
เทคโนโลยี Telsonic Twist SONIQTWIST® และ PowerWheel® มอบโซลูชันที่เป็นนวัตกรรมสำหรับการใช้งานการเชื่อมต่อรถยนต์ไฟฟ้าที่ไม่เคยเป็นไปไม่ได้มาก่อน. เทคโนโลยีที่เป็นนวัตกรรมเหล่านี้ช่วยให้สามารถออกแบบการเชื่อมต่อได้มากมายที่เกี่ยวข้องกับการใช้งานบัสบาร์ซึ่งไม่สามารถเชื่อมเชิงเส้นได้. มีแอปพลิเคชั่นบัสบาร์ขนาดเล็กที่ใช้การเชื่อมด้วยอัลตราโซนิกในการเชื่อมต่ออยู่แล้ว. การเชื่อมด้วยคลื่นอัลตราโซนิกเป็นกระบวนการเชื่อมที่ต้องการสำหรับบัสบาร์จำนวนมาก, เช่นบัสบาร์แบนแบบยืดหยุ่นได้จนถึง 160 มม.². ในอนาคต, จะมีการใช้งานใหม่ๆ มากมายที่ใช้การเชื่อมด้วยอัลตราโซนิกในการใช้งานบัสบาร์ของชุดสายไฟ. การใช้การเชื่อมด้วยอัลตราโซนิคในปัจจุบันบางส่วนในการใช้งานบัสบาร์มีอธิบายไว้ด้านล่าง.

9 การบ่มบัสบาร์แบบยืดหยุ่น
บัสบาร์แบบยืดหยุ่นจำเป็นต้องมีการบ่มที่ส่วนที่เชื่อมต่อจึงจะติดได้ (แนบ) เข้ากับสายเคเบิลหรือขั้วต่อมาตรฐาน. ในบางกรณี, การเชื่อมต่อและการแข็งตัวของสายเคเบิลหรือขั้วต่อสามารถทำได้ในขั้นตอนเดียวของการบัดกรี. ขึ้นอยู่กับขนาดโดยรวมของบัสบาร์ที่ยืดหยุ่น, การเชื่อมโลหะด้วยอัลตราโซนิกสามารถมีคุณภาพสูง, ทางออกที่ประหยัด. ใช้กระบวนการเชื่อมแบบบิด, หน้าตัดของวัสดุจนถึง 200 mm² สามารถเชื่อมได้. เทคนิคการเชื่อมนี้ช่วยป้องกันไม่ให้วัสดุที่เชื่อมแข็งตัว, ซึ่งอาจนำไปสู่ความเปราะบางของวัสดุและการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของวัสดุอย่างเห็นได้ชัด. นอกจากนี้, การแข็งตัวของเลือดสามารถทำได้โดยอัตโนมัติด้วยอุปกรณ์ Telsonic เช่น TT7 PowerWheel®, ดังแสดงในแอปพลิเคชันในรูป 6 และ 7.

รูป 6 – TT7-Tonic พาวเวอร์วีล®

รูป 7 – การเชื่อมบัสบาร์แบบยืดหยุ่นและบัสบาร์แบบแข็งเข้ากับบัสบาร์แบบทึบโดยใช้ TT7 Telsonic PowerWheel®

10 บัสบาร์เชื่อมกับสายเคเบิลมาตรฐาน
ในบางแอพพลิเคชั่น, บัสบาร์ถูกบัดกรีเข้ากับสายสีส้ม, ซึ่งจะถูกบัดกรีเข้ากับขั้วต่อปัจจุบัน. รูป 8 แสดงตัวอย่างสายสั้นเชื่อมกับสายตีเกลียว. การเชื่อมสายสั้นที่ปลายทั้งสองข้างอาจส่งผลให้คุณภาพการเชื่อมไม่สอดคล้องกัน เนื่องจากการเชื่อมครั้งแรกอาจอ่อนลงเนื่องจากการสั่นสะเทือนที่เกิดจากการเชื่อมครั้งที่สอง. USCAR-38 กำหนดให้มีการทดสอบสายเคเบิลที่น้อยกว่า 500 ความยาวมม. การใช้การเชื่อมแบบบิดทำให้เกิดการสั่นสะเทือนที่นุ่มนวลดังที่การศึกษาได้แสดงให้เห็นแล้ว, ขึ้นอยู่กับการออกแบบเทอร์มินัล, ผลกระทบต่อสายเคเบิลที่ควั่นและบัสบาร์แบบยืดหยุ่นนั้นน้อยกว่ามาก (ดูรูป 9). ซึ่งช่วยให้สามารถบัดกรีสายเคเบิลที่สั้นกว่าและตัวเชื่อมต่อที่เหมาะสมเข้าด้วยกันได้.

รูป 8 – บัสบาร์แข็งเชื่อมกับสายเคเบิลมาตรฐาน

รูป 9 – สายสั้น (200 มม) บัดกรีที่ปลายทั้งสองข้าง

11 การเชื่อมสายเคเบิลแบบถักแบบแบน
ในบางกรณี, ผู้ผลิตใช้สายถักแบบแบนแทนสายสีส้ม. สายถักแบบแบนจะถูกเชื่อมและตัดเป็นชิ้นส่วนโดยอัตโนมัติโดยมีความยาวและรอยเชื่อมเฉพาะที่ปลายทั้งสองข้าง (ดูรูป 10). สายถักที่มีรอยเชื่อมที่ปลายทั้งสองข้างเรียกอีกอย่างว่าสับเปลี่ยน. ข้อดีของการใช้การเชื่อมด้วยอัลตราโซนิกในการผลิตตัวแบ่งคือต้องใช้ความร้อนน้อยที่สุดในการผลิตตัวแบ่งและเชื่อมตัวแบ่งเข้ากับบัสบาร์ (ดูรูป 11). ซึ่งจะช่วยป้องกันไม่ให้เส้นผมเปราะและเกิดรอยเส้นบางผิดปกติที่เกิดจากความร้อนที่เกิดจากการเชื่อมด้วยความต้านทาน (อีกเทคนิคหนึ่งที่สามารถนำมาใช้ได้).

รูป 10 – บัสบาร์แข็งเชื่อมต่อกับจัมเปอร์ถักแบบแบน

รูป 11 – สายถักแบบแบนบ่มและเชื่อมด้วยการเชื่อมด้วยอัลตราโซนิก

12- ความสามารถในการประยุกต์การเชื่อมด้วยแรงบิดของบัสบาร์
ฟอยล์บัสบาร์แบบยืดหยุ่นถูกเคลือบ/ชุบด้วยวัสดุ เช่น ทองแดง เพื่อป้องกันปัญหาการเกิดออกซิเดชัน. สำหรับบัสบาร์ที่เป็นของแข็ง, ต้องชุบการเชื่อมต่อรูโบลต์. สำหรับบัสบาร์อลูมิเนียมที่เป็นของแข็ง, หน้าสัมผัสที่เชื่อมต่อต้องเป็นทองแดง. ดังนั้น, แหวนรองทองแดงถูกนำมาใช้และเชื่อมต่อกับบัสบาร์โดยการบัดกรีแบบบิด (ดูรูป 12). เทคโนโลยี SONIQTWIST® ที่ได้รับการพิสูจน์แล้วและเครื่องเชื่อม Telsonic TSP (มะเดื่อ. 13) สามารถใช้กับแอปพลิเคชันนี้ได้.

รูป 12 – น็อตทองแดงเชื่อมกับบัสบาร์ Al โดยใช้เครื่องเชื่อมแบบบิด Telsonic SONIQTWIST®

รูป 13 – Telsonic SONIQTWIST® TSP
Jaguar ผู้ผลิตรถยนต์สัญชาติอังกฤษกำลังใช้ความสามารถในการเชื่อมแบบบิดของ SONIQTWIST® และ PowerWheel® สำหรับการประกอบบัสบาร์จ่ายพลังงาน. บริษัทใช้บัสบาร์แทนสายทองแดงเพื่อลดน้ำหนักและต้นทุนของรถสปอร์ต F-TYPE ลงอย่างมาก (ดูรูป 14). บัสบาร์แต่ละอันจะนำพลังงานจากแบตเตอรี่ในกระโปรงหลังรถไปยังอุปกรณ์ไฟฟ้าในห้องเครื่อง. เนื่องจากความหนาแน่นสัมพัทธ์ของอลูมิเนียมต่ำกว่าทองแดงอย่างมาก, น้ำหนักของแท่งอลูมิเนียมเท่านั้น 40% ถึง 60% ของสายทองแดงแบบดั้งเดิม. ซึ่งสามารถประหยัดได้ถึง 3 กก. ในแง่ของการเชื่อมต่อแบตเตอรี่เพียงอย่างเดียว.
รูป 14 – สลักเกลียวเชื่อมต่อ LEONI เชื่อมกับบัสบาร์

13 บทสรุป
ตลาดรถยนต์ไฟฟ้าที่เป็นนวัตกรรมและเติบโตอย่างรวดเร็วต้องการโซลูชันใหม่ที่มีการพัฒนาเพื่อตอบสนองความท้าทายในอนาคต. เร็วๆ นี้, การใช้บัสบาร์ไฟฟ้าแรงสูงจะเข้ามาแทนที่การใช้งานในปัจจุบันของการยุติสายเคเบิลไฟฟ้าแรงสูง. ในขณะที่อุตสาหกรรมก้าวไปสู่การใช้บัสบาร์ที่อยู่นอกชุดแบตเตอรี่, ความท้าทายใหม่จะเกิดขึ้นก่อนที่จะมีการกำหนดมาตรฐานสายรัดบัสบาร์ในอุตสาหกรรมยานยนต์. เนื่องจากการใช้งานใหม่ๆ ต้องการโซลูชันการเชื่อมที่เป็นนวัตกรรมมากขึ้น, ความท้าทายจะเกิดขึ้นในทุกระดับ, รวมถึงผู้ผลิตอุปกรณ์การเชื่อม. แต่กระบวนการและแนวคิดใหม่จะมอบโซลูชันที่มีประสิทธิภาพและประหยัดมากขึ้นสำหรับชุดสายไฟในตลาดรถยนต์ไฟฟ้า. การเชื่อมด้วยแรงบิดได้กลายเป็นกระบวนการเชื่อมต่อที่สำคัญในอุตสาหกรรม. นอกจากโซลูชันการสิ้นสุดสายแบตเตอรี่สำหรับขั้วต่อที่หลากหลายแล้ว, เทคโนโลยีนี้ยังนำเสนอโซลูชั่นการเชื่อมสำหรับการควบคุมน้ำหนักของรถยนต์ไฟฟ้าอีกด้วย, บรรจุภัณฑ์แบตเตอรี่, บัสบาร์, การผลิตแบตเตอรี่และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลัง. ฟังก์ชันการทำงานของแอปพลิเคชันได้ขยายเกินกว่าที่คิดไว้ก่อนหน้านี้.
เนื่องจากผู้ออกแบบผลิตภัณฑ์และวิศวกรกระบวนการเริ่มคุ้นเคยกับกระบวนการเชื่อมแบบบิดและความสามารถของมัน, เทคโนโลยีนี้จะช่วยขับเคลื่อนอุตสาหกรรมยานยนต์ไฟฟ้าก้าวไปอีกขั้น. ความสัมพันธ์ในการทำงานที่ใกล้ชิดยิ่งขึ้นระหว่าง OEM, ชั้น 1 ซัพพลายเออร์และซัพพลายเออร์อุปกรณ์มีความจำเป็นในการขับเคลื่อนการใช้งานบัสบาร์. เราจะเรียนรู้เพิ่มเติมและแนะนำแนวคิดเชิงนวัตกรรมได้ทันเวลาอย่างแน่นอน. แต่ไม่ต้องสงสัยเลยว่าการเชื่อมด้วยคลื่นเสียงความถี่สูงจะเป็นส่วนหนึ่งของการแก้ปัญหาเพื่อให้บรรลุเป้าหมายในการลดต้นทุนวัสดุ, การลดน้ำหนักและพื้นที่, และกระบวนการผลิตที่ใช้แรงงานเข้มข้น.