Membuat busbar untuk peralatan pengecasan EV

Kedai papan suis yang mengambil kerja pengecas EV mendapati bahagian-bahagiannya mudah tetapi prosesnya sukar. Palangnya kecil, keratannya nipis, keperluan tonnagenya remeh. Jalur tol yang lebih ketat, saiz kelompok yang lebih kecil, perubahan lukisan antara kitaran pengeluaran, dan kembalinya tepi yang rosak sebagai kegagalan penebat lapan belas bulan selepas perkhidmatan berbanding aduan kosmetik semasa penerimaan barangan adalah perkara yang menyebabkan masalah.

Bentuk bahagian-bahagian

Peralatan pengecas EV dibahagikan kepada dua populasi busbar yang agak berbeza.

Sisi AC dan pengagihan kabinet pengecas adalah sesuatu yang biasa: tembaga segi empat tepat, tebal 6 hingga 10 mm, ditinju dan dibengkok, sambungan berbaut, seperti papan agihan kecil. Ini bukan sesuatu yang luar biasa.

Sisi DC adalah tempat kerja berubah. Seni bina pengecas telah berlewati kepada julat operasi kira-kira 200 hingga 920 V DC untuk pemasangan CCS, dengan spesifikasi membenarkan seluas 50 hingga 1000 V DC. Sistem Pengecas Megawatt yang kini digunakan untuk kenderaan berat dinilai pada 1,250 V dan 3,000 A DC. Angka-angka ini bermaksud pengalir yang pendek, lebar, dan nipis membawa arus yang sangat tinggi antara modul kuasa, dan bermaksud pengalir tersebut dipadatkan cukup rapat sehingga udara sahaja tidak melakukan penebatan.

Kerja tipikal sisi DC dan sambungan modul adalah 1.5 hingga 6 mm tebal, kerap kurang dari 300 mm panjang, dalam kuantiti berpuluh hingga ratusan rendah setiap konfigurasi. Bahagian-bahagian ini kerap berlamina atau berpenebat filem dan bukannya terdedah. Revisi lukisan berubah kerana elektronik kuasa di dalam kabinet pengecas berada dalam kitaran produk dua hingga tiga tahun, bukannya dua puluh tahun.

Antara muka berlamina dan berpenebat

Tiga pendekatan penebatan menguasai, setiap satu meletakkan permintaan yang berbeza pada logam.

Laminasi filem mengikat poliester atau poliimida kepada pengalir, kadangkala dengan dua atau lebih pengalir dibina dalam satu tumpukan untuk mengurangkan aruhan gelung. Filem itu tipis, kerap jauh di bawah satu milimeter, dan mesti mematuhi tepi pengalir tanpa penipisan atau merentangi.

Salutan serbuk memohon serbuk epoksi secara elektrostatik dan mengawetkannya dalam ketuhar. Ia murah dan tahan pengendalian. Ia juga tidak memaafkan geometri yang tajam kerana semasa pengawetan, salutan mengalir dan permukaan ketegangan menariknya daripada tepi cembung, meninggalkan filem pada ketipisannya tepat di mana medan paling tinggi.

Pemacuan semula dan penyusupan meletakkan pengalir dalam acuan dan memacu resin di sekelilingnya, atau membasuh seluruh rakitan. Ini memberikan hasil mekanikal yang terbaik dan toleransi yang paling sedikit untuk udara yang terperangkap kerana rongga yang terbentuk semasa pemacuan tersegel di dalam dan tidak dapat diperiksa tanpa ujian dielektrik yang mungkin berlalu.

Panduan yang diterbitkan tentang penyediaan tepi busbar berlamina mengenal pasti empat pendekatan: tepi terbuka, tepi dicengkam, FR4 dan tepi diisi epoksi. Pengepitan memerlukan tindihan penebat sekurang-kurangnya dua kali ketebalan pengalir di luar tepi tembaga, dan tindihan itu hanya berfungsi jika tepi tembaga berada di tempat yang dinyatakan dalam lukisan. Ini adalah kekangan fabrikasi yang berpakaian sebagai pilihan reka bentuk.

Tepi adalah tempat penebat gagal

Kualiti pencong menguasai sektor ini atas sebab fizikal yang kebanyakan spesifikasi nyatakan sebagai dimensi asas tanpa menyatakan dari mana ia datang.

Geometri bermula dengan fakta. Tepi yang dipotong atau ditumbuk tidak segi empat tepat. Ia mempunyai gelendong di sisi kemasukan acuan, jalur terbakar, zon patah dan buri di sisi keluar. "Sudut" itu secara berkesan adalah jejari beberapa puluh mikrometer, dan di beberapa tempat ia adalah hujung buri dengan jejari lebih kecil daripada itu.

Penebat yang digunakan pada ini mesti melakukan giliran sudut tepat di sekeliling sudut itu. Filem merentang dan bukannya mematuhi. Serbuk menarik balik. Resin tuang mesti mengisi sudut masuk kembali menentang ketegangan permukaannya sendiri dan menentang apa sahaja udara yang sudah terdapat di situ. Dalam setiap kes, kemungkinan hasilnya ialah poket udara kecil terperangkap di antara konduktor dan penebat, tepat di sudut itu.

Poket itu adalah masalah, atas dua sebab yang bertambah.

Pertama, medan adalah tertinggi di situ. Medan elektrik tertumpu pada ciri konduktor cembung, dan untuk jejari kecil, peningkatan tempatan skala secara kasar dengan Songsang jejari. Hujung buri 20 µm dalam medan yang selesa merentasi permukaan rata tidak selesa di hujung itu.

Kedua, udara adalah bahan paling lemah dalam pemasaran dan menanggung lebih daripada bahagian medannya. Dalam rongga yang dikelilingi oleh dielektrik pepejal, medan dalam rongga adalah lebih tinggi daripada medan dalam pepejal secara kasar dengan nisbah kebolehtelusan relatif mereka. Epoksi dan poliester berada sekitar 3 hingga 4; udara ialah 1. Jadi rongga itu melihat tiga hingga empat kali medan resin sekeliling, sambil mempunyai kira-kira sepersepuluh kekuatan dielektriknya.

Rongga itu menjadi berion, dan sebaik sahaja ia menjadi berion, ia tidak berhenti. Pelepasan separa mengikis penebat dari dalam, rongga yang terhakis berkembang, aktiviti pelepasan berkembang bersamanya, dan bahagian itu akhirnya gagal pada voltan yang ia tahan pada hari ia diuji. Kajian literatur mengenai busbar berlamel adalah konsisten mengenai ini: permulaan PD dalam kecacatan terbenam berlaku pada beberapa kilovolt, yang berada dalam julat operasi seni bina DC 800 V atau 1000 V setelah voltan luar genting diambil kira.

Tepi berjejari mengurangkan faktor peningkatan dan memberikan bahan penebat geometri yang boleh ia basahi dan patuhi. Medan tidak pernah menjadi sekata; ia menjadi boleh ditanggung. Itulah seluruh hujah untuk mencong dalam aplikasi ini, dan ia berdasarkan fizik dan bukannya pada klausa.

Apa yang sebenarnya dinyatakan oleh piawai mengenainya

IEC 60664-1 ialah piawai penyelarasan penebat dan rujukan yang betul untuk nombor kejelasan dan kebocoran dalam reka bentuk pengecas. Kejelasan datang daripada voltan tahan genting berlaras digabungkan dengan darjah pencemaran dan altitude; kebocoran datang daripada voltan kerja digabungkan dengan darjah pencemaran dan indeks pengesanan perbandingan bahan penebat. Itulah parameter yang direka bentuk pengecas EV bekerja.

IEC 60664-1 tidak menuntut pencong. Begitu juga IEC 61439. Ini perlu dinyatakan, kerana sebahagian besar bahan vendor mendakwa IEC 61439 mewajibkan jejari tepi busbar, dan tiada klausa sedemikian wujud. Jejari tepi adalah kaedah kejuruteraan untuk memenuhi peruntukan dielektrik, kejelasan dan kebocoran, dan untuk membuat proses penebat boleh dihasilkan. Spesifikasi pelanggan yang menuntut jejari tertentu menyiratkan nombor itu datang dari proses penebat mereka; proses khusus mesti dikenal pasti. Jawapan menukar apa yang "baik" bermakna: jejari yang saiz untuk pemeteran cubitan bukan jejari yang saiz untuk salutan serbuk.

Ciri-ciri hujung yang baik di lantai bengkel

Dua operasi berasingan sering disalah tafsir.

Pengisaran menghilangkan burr dan oksida. Ia adalah operasi keadaan permukaan merentasi seluruh permukaan, dilakukan sebelum pemasangan atau sebelum mana-mana filem berdasarkan pelekat diletakkan. Sebuah mesin pengisaran dua peringkat yang mengendalikan ketebalan 0.5 hingga 50 mm pada kadar 5 hingga 30 m/min membawa keseluruhan kelompok ke keadaan seragam, yang lebih penting untuk pelekat salutan berbanding kemasan purata.

Pemotongan sudut adalah pengurangan sudut yang terkawal kepada profil yang ditakrifkan. Pada bahagian EV nipis, inilah tempat kesukaran berada, kerana bar 2 mm mempunyai sedikit sudut untuk dibuang dan potongan sudut yang kasar memakan bahagian yang telah disaizkan untuk arus. Sebuah mesin pemotongan sudut CNC yang bekerja dengan stok ketebalan 3 hingga 15 mm pada ketepatan dan ketekalan kedudukan ±0.05 mm, dengan spindle BT40 sehingga 6,000 rpm, menghasilkan profil yang sama pada bahagian pertama dan bahagian keempat ratus. Mesin pelarik bangku tidak mampu, dan pada bahagian berlamina di mana tindih filem ditetapkan terhadap tepi tembaga, potongan sudut yang berubah ialah potongan sudut yang mengalih tepi.

Turutan sama pentingnya dengan operasi. Potong sudut sebelum mengisar, supaya proses pengisaran membersihkan burr sekunder yang terhasil oleh pemotong sudut; mengisar sebelum mana-mana pemasangan atau salutan, kerana oksida di bawah salutan ialah kegagalan pelekit yang menunggu kitaran haba; dan pembengkokan selepas salutan tidak boleh berlaku kecuali spesifikasi salutan membenarkannya, kerana gentian luar bengkokan meregang dan salutan yang bersambung pada jejari 3 mm mungkin tidak bersambung pada jejari 2 mm. Pada kitaran berlamina, pembentukan mesti diselesaikan sebelum pelaminan.

Dua semakan praktikal dapat mengesan kebanyakan masalah sebelum ia mencapai garis penebat. Pemeriksaan di bawah pembesaran berbanding dengan menjalarkan ibu jari di atasnya mendedahkan lipatan re-entrant yang akan terlepas oleh ibu jari. Potongan sudut pada bahagian terakhir sesebuah kelompok, bukan yang pertama, harus diperiksa, kerana kikir alat pada tembaga adalah perlahan dan kumulatif dan muncul sebagaijejari yang semakin mengecil.

Penukaran alatan ialah kekangan pengeluaran

Lima puluh bahagian dengan satu konfigurasi, kemudian satu reviu, kemudian lapan puluh yang seterusnya. Itulah rentak kerja pengecas EV, dan ia bermakna mesin menghabiskan lebih banyak masa hidupnya untuk ditetapkan berbanding untuk dijalankan. Tiga faktor menentukan tahap masa syif yang hilang kepada persediaan.

Kapasiti turret yang pertama. Keluarga bahagian campuran memerlukan banyak saiz lubang, dan setiap alat yang tidak berada di dalam turret ialah pertukaran alat manual semasa kerja. Sebuah pusat pemprosesan dengan 24 stesen alat, boleh dilanjutkan kepada 36, akan menjalankan senarai kerja bercampur tanpa pengendali menyentuh peralatan. Kerja yang sama pada mesin dengan lapan stesen menjadi latihan menyusun semula di mana bahagian dikumpulkan mengikut alat berbanding mengikut tarikh penghantaran, dan kos penjadualan itu kekal sehingga diukur.

Masa program kepada bahagian ialah kos tersembunyi tunggal terbesar dalam kerja volume rendah. Satu reviu yang mengambil masa satu jam pengaturcaraan manual bermakna keluarga produk dengan kitaran dua tahun membakar berminggu-minggu masa kejuruteraan yang tidak pernah dinilai. Perisian yang mengimport geometri dan menghasilkan program tanpa semula memasukkan dimensi menghilangkan kedua-dua jam dan ralat transkripsi yang datang dengan pemasukan semula.

Pengagregatan adalah yang ketiga. Bahagian kecil daripada stok nipin menghasilkan banyak sisa, dan pengagregatan projek keseluruhan dengan perpustakaan oddment membenarkan kerja seterusnya menggunakan baki kerja sebelumnya. Di bengkel yang menjalankan lima puluh nombor bahagian sebulan, ini muncul dalam angka hasil bahan, bukan sahaja dalam rak yang lebih kemas.

Untuk kerja yang lebih ringan, sebuah mesin padat semua-dalam-satu pada 300 kN yang meliputi 160 × 15 mm biasanya lebih daripada mencukupi bagi tonan. Tonan tidak pernah menjadi kekangan. Masa persediaan yang menjadi kekangan.

Penentusahan bahawa keratan nipis dapat dibengkokkan tanpa rekod pada jejari yang dinyatakan dalam lukisan dilakukan menggunakan kalkulator daya pembengkok, yang memberikan daya dan membenarkan semakan bukaan acuan sebelum pemotongan logam.