구리-알루미늄 버스바 특별 주제: 일반적인 버스바 설계 문제 및 예방 방법

새로운 에너지 배터리 시스템에서 버스바는 점차적으로 전통적인 와이어링 하네스를 대체하여 전류 전송의 핵심 캐리어가 되었습니다. 고전압 시스템의 전력 버스바이든 고전압 버스바이든 관계없이 설계 합리성은 시스템의 안전성, 신뢰성 및 수명주기 안정성에 직접적인 영향을 미칩니다.{2}} 버스바의 단면적,-전기적 성능, 열 관리, 기계 구조 및 절연 보호는 모두 설계 단계에서 체계적인 평가가 필요합니다.

 

다음은 구리-알루미늄 부스바 설계에 있어 일반적인 문제와 이에 따른 예방 방법을 엔지니어링 실무 관점에서 체계적으로 검토합니다.

 

 

버스바 설계의 일반적인 문제는 과충전 및 급가속과 같은 최대 작동 조건을 무시하고 정격 전류만을 기준으로 단면적을 선택하는 것입니다.{0}} 이는 작동 중 과도한 온도 상승으로 이어져 BusBar 전압의 안정성에 영향을 미칩니다.

 

설계 단계에서는 모든 작동 조건에서의 피크 전류를 기준으로 계산해야 합니다. 일반적인 엔지니어링 경험에 따르면 구리 버스바는 3~5A/mm², 알루미늄 버스바는 2~3A/mm², 설계 마진은 20%~30%로 추정됩니다. 열 시뮬레이션과 실제 측정 검증을 결합하여 재료, 전류 및 온도 상승과 관련된 경험적 모델을 개발하여 전기 구리 버스바의 장기적으로 안정적인 작동을 위한 데이터 지원을 제공하는 것이-권장됩니다.

 

 

버스바는 고전력 충전 및 방전 중에 상당한 줄(Joule) 열을 발생시킵니다.- 자연적인 열 발산에만 의존하면 국부적인 영역, 특히 EV 버스바 또는 밀폐형 배터리 팩에서 과열 위험이 발생할 수 있습니다.

 

방열 면적을 늘리려면 넓고 얇은 단면 구조를 우선적으로 설계해야 합니다.{0}} 동시에, 버스바 라우팅과 공간 레이아웃을 최적화하기 위해 다중물리 시뮬레이션을 사용해야 합니다. 고전력 시스템에서는 액체 냉각 또는 열 전도성 구조를 통합하여 안전한 범위 내에서 배전 부스바의 작동 온도를 제어할 수 있습니다.

 

 

버스는 차량 운행 중 진동, 충격, 열팽창 및 수축을 견뎌야 합니다. 고정 방법이 불합리하거나 구리와 알루미늄의 열팽창 계수 차이를 무시하면 용접 지점이나 굽힘 부위에 피로 균열이 쉽게 형성되어 고전류 접점의 장기-안정성에 영향을 줄 수 있습니다.

 

구리-알루미늄 복합 구조물의 경우 열 응력을 흡수하기 위해 응력 완화 구역이나 부유 구조물을 제공해야 합니다. 볼트 연결은 토크 사양을 엄격히 준수해야 하며 풀림 방지 조치가-수반되어야 합니다. 진동 시뮬레이션 및 내구성 테스트를 통해 구조적으로 취약한 부분을 사전에 파악하는 것이 좋습니다.

 

 

부스바와 인접한 구성 요소 사이의 절연 거리가 불충분하거나 절연 재료의 내열성과 내마모성이 일치하지 않으면 진동 환경에서 마모가 발생하여 단락 위험이 높아질 수 있습니다.

 

설계는 전기 안전 거리 표준을 엄격히 준수해야 하며 중요한 영역에는 이중 절연을 사용해야 합니다. 폴리이미드 필름, 실리콘 고무, 운모 종이 등의 재료는 부스바 절연 시트 또는 국부 보강 보호용으로 사용할 수 있으며, 진동이 높은 영역에는 외장 구조를 추가해야 합니다.-
 

 

단순히 높은 전도성을 추구하면서 내식성, 기계적 강도, 비용을 무시하면 부스바 성능과 배터리 팩 작동 조건이 일치하지 않을 수 있습니다. 예를 들어, 순동 버스바는 습하거나 높은-염분-분무 환경에서 산화되기 쉽습니다.

엔지니어링에서는 일반적으로 전도성과 내부식성의 균형을 맞추기 위해 주석{0}}도금, 니켈{1}}도금 또는 은도금{2}}도금 구리 버스바를 선호합니다.

 

알루미늄 부스바는 대부분 6-시리즈 알루미늄 합금으로 만들어지며 표면 처리로 안정성이 향상됩니다. 복잡한 작동 조건에서는 구리-알루미늄 전이 구조 또는 맞춤형 BusBar 솔루션을 사용하여 성능과 비용을 포괄적으로 최적화할 수 있습니다.

 

 

부스바 시스템에서 연결 지점은 종종 오류 발생 위험이 높은-영역입니다. 용접 공정 매개변수를 부적절하게 제어하거나 조립 토크가 충분하지 않으면 접촉 저항이 증가하고 국부적인 과열이 발생하고 심지어 용융될 수도 있습니다.

 

고전류 시스템에서는{0}}레이저 용접이나 초음파 용접이 비교적 성숙한 솔루션입니다. 용접 품질을 확인하려면 용접 후 테스트를 수행해야 합니다. 기계적 연결에는 전도성이 있는 -풀림 방지 재료를 사용해야 하며, 버스바 커넥터의 일관성을 보장하기 위해 접촉 저항을 엄격하게 제어해야 합니다.

 

 

부적절한 버스바 레이아웃은 큰 전류 루프를 생성하여 전자기 간섭(EMI)을 일으키고 특히 버스바 자동차 애플리케이션에서 주변 컨트롤러 및 센서에 영향을 미칠 수 있습니다.

 

배선을 최적화하고, 루프 면적을 줄이고, 민감한 구성요소로부터 충분한 간격을 유지하면 EMI 위험을 효과적으로 줄일 수 있습니다. 필요한 경우 시뮬레이션 도구를 사용하여 전자기 분포를 평가할 수 있습니다.

 

 

완전한 3D 모델링 및 치수 체인 분석이 부족하면 조립 중에 버스바 간섭이 쉽게 발생할 수 있습니다. 강제 설치로 인해 숨겨진 손상이 발생할 수 있습니다.

 

굽힘 각도와 방향을 합리적으로 계획하면서 시스템-수준 모델링 및 검증을 초기 설계 단계에서 수행해야 합니다. 양산 시 Auto Bus Bar의 일관성을 보장하기 위해 프로토타입 단계에서 실제{2}} 검증을 수행해야 합니다.

 

 

모든 전류를 전달하는 단일 부스바는 오류가 발생하면 시스템 오류가 발생하기 쉽습니다. 중요 회로의 중복성 및 절연 메커니즘 부족은 안전 설계의 일반적인 약점입니다.

 

위험도가 높은 시나리오에서는 퓨즈와 모니터링 장치가 장착된 이중 버스바 또는 션트 구조를 사용할 수 있으며, BMS를 사용하여 고전류 커넥터의 실시간 모니터링 및 오류 격리를 달성할 수 있습니다.{1}}

 

 

설계 완료 후 전체 상태 검증 없이{0}}양산을 시작하면 나중에 열 관리, 구조 강도, 단열 문제가 표면화될 수 있습니다.

 

현재 사이클링, 온도 충격, 진동 내구성 및 내전압 테스트는 업계 표준에 따라 개발 단계에서 수행되어야 하며 구리 버스바의 장기적인 신뢰성을 보장하기 위해{0}}설계-검증-최적화의 폐쇄 루프 프로세스를 구성해야 합니다.-

 

 

새로운 에너지 시스템이 더 높은 전압, 더 높은 전류 및 더 높은 통합으로 발전함에 따라 버스바는 단일 도체에서 전기, 구조 및 열 관리 기능을 통합하는 중요한 구성 요소로 발전했습니다. 그것이든EV 버스바, 고전류 인버터용 적층 버스바 또는 전원 배터리 팩용 절연 유연 구리 버스바 등의 설계 및 제조 능력은 공급업체의 기술 수준을 나타내는 중요한 지표가 되었습니다.

 

고전류 연결 시스템에 대한 -장기적인 엔지니어링 이해를 바탕으로 우리는 고객에게 구리 버스바, 알루미늄 버스바 및 적층 버스바를 포괄하는 맞춤형 솔루션을 지속적으로 제공하여 신에너지, 전력 전자 장치 및 산업 분야의 더 높은 안전성 및 신뢰성 요구 사항을 지원합니다.