تحسين تخطيط حزمة الأسلاك في مجموعات البطاريات
أفضل الممارسات لتوصيلات البطاريات الآمنة والموثوقة والقابلة للتصنيع — من شركة Huawen New Power.
مقدمة
يُحسّن تصميم حزمة الأسلاك جيدًا السلامة، ويُقلل الفاقد الكهربائي، ويُبسّط التجميع، ويزيد من قابلية الصيانة. في مجموعات البطاريات (أنظمة UPS، وأنظمة UPS التي تعمل بالتيار المستمر، وأنظمة UPS التي تعمل بالتيار المستمر عبر الطاقة عبر الشبكة، وتخزين الطاقة)، يُؤثّر تصميم حزمة الأسلاك على الإدارة الحرارية، والتداخل الكهرومغناطيسي، والموثوقية الميكانيكية، وإنتاجية الإنتاج.
أهداف التصميم والقيود
- السلامة: منع حدوث قصر كهربائي، والتقوس الكهربائي، والسخونة الزائدة.
- الأداء الكهربائي: تقليل انخفاض الجهد والخسائر المقاومة.
- الموثوقية الميكانيكية: تجنب التعب الناتج عن الاهتزاز والانحناء.
- الإدارة الحرارية: الطريق لتقليل تركيز الحرارة والسماح بالتبريد.
- التحكم في التداخل الكهرومغناطيسي: تقليل مناطق الحلقة وفصل الدوائر الصاخبة.
- إمكانية التصنيع/الخدمة: توحيد الموصلات وترميز الألوان والأطوال.
أساسيات اختيار الأسلاك
مخطط تحديد حجم الأسلاك
حجم الموصل (AWG/mm²): مُصمم للتيار المستمر مع هامش. استخدم أهداف انخفاض الجهد (مثلاً، أقل من ٣٪ عند أقصى حمل).
العزل: اختر تصنيف درجة الحرارة ≥ أقصى درجة حرارة متوقعة للحزمة (على سبيل المثال، 125 درجة مئوية للبيئات القاسية).
الترابط والمرونة: ترابط أدق لمناطق المرونة (مناطق الاهتزاز).
اللون والعلامة: رمز لون متسق ومعرف مطبوع للقطبية والوظيفة.
قواعد التوجيه والفصل
- احرص على فصل الأسلاك ذات التيار العالي وأسلاك الإشارة/الجهد المنخفض لتجنب الضوضاء والمكونات الحساسة للحرارة.
- مسارات قصيرة ومباشرة للتيارات العالية لتقليل المقاومة والحرارة؛ بعيدًا عن قمم الخلايا.
- تقليل مساحة الحلقة: قم بتشغيل الإرجاع والتغذية بالقرب من بعضهما البعض أو استخدم زوجًا مجدولًا لتقليل التداخل الكهرومغناطيسي.
- تجنب الانحناءات الحادة؛ احترم الحد الأدنى لنصف قطر الانحناء (≥ 6× قطر الكابل).
- تثبيت وتوفير تخفيف الضغط بالقرب من الموصلات والأجزاء المتحركة.
الموصلات والتجعيدات والإنهاءات
| غرض | المبادئ التوجيهية |
|---|---|
| تصنيف تيار الموصل | اختر العائلات التي تم تقييمها فوق الذروة المتوقعة؛ قم بتخفيض التصنيف حسب درجة الحرارة. |
| جودة التجعيد | استخدم أدوات الضغط عالية الجودة؛ وافحص العينات وقم بإجراء اختبارات السحب. |
| المفتاحية والقطبية | استخدم موصلات مفتاحية لمنع الاتصال الخاطئ في الإنتاج والخدمة. |
| حماية | أضف الأحذية، والانكماش الحراري، والأقفال الثانوية حيث يوجد الاهتزاز. |
الاعتبارات الحرارية
- تجنب توجيه الكابلات ذات التيار العالي عبر قمم الخلايا أو النقاط الساخنة الحرارية.
- استخدم الحواجز أو العوازل الحرارية بين الأسلاك والمكونات الساخنة.
- قم بتجهيز الأسلاك لتسهيل تدفق الهواء إذا كانت العبوة تستخدم التبريد بالحمل الحراري.
EMI وسلامة الإشارة
- افصل خطوط PWM/العاكس وخطوط مستشعر التيار المستمر؛ وفي حالة عدم إمكانية الفصل، استخدم كابلًا مجدولًا أو كابلًا محميًا.
- استخدم هيكلًا/عودة بنقطة واحدة لتجنب حلقات الأرض.
- قم بإنهاء الدروع وأغلفة الموصلات للهيكل وفقًا لأفضل ممارسات التوافق الكهرومغناطيسي.
الحماية الميكانيكية وتشطيب الحزام
استخدم الأكمام أو الأنابيب المموجة أو الدروع المضفرة في مناطق التآكل. تُضيف الأغطية المتقلصة حراريًا والأنابيب المبطنة بمادة لاصقة عند النهايات عزلًا وتخفيفًا للإجهاد.
استخدم معرفات الانكماش الحراري أو رموز الاستجابة السريعة أو الملصقات المطبوعة لتسهيل عملية التجميع وتتبع ما بعد البيع.
قابلية الاختبار وتصميم الخدمة
- أضف نقاط اختبار وفصل سريع لاتصالات BMS وقياس موازنة الخلايا.
- تم تصميم الحزام لإزالة BMS أو الوحدات بسهولة دون تفكيك كامل.
- قم بتضمين فحوصات القطبية والاستمرارية في تدفق اختبار الإنتاج.
أفضل ممارسات التصنيع ومراقبة الجودة
- تصميم لتجهيزات الضغط والربط الآلية لتقليل العمالة والأخطاء البشرية.
- استخدم أجهزة توجيه/تركيبات التثبيت الخاصة بأحزمة الأمان لتشكيل أحزمة الأمان مسبقًا وفحصها دون اتصال بالإنترنت.
- تنفيذ اختبار السحب وعينات المجهر المضغوطة لموثوقية الموصل.
- التحكم في المخزون: فقط دفعات الأسلاك المعتمدة ودفعات الموصلات مع تتبع الدفعات.
الأخطاء الشائعة والحلول
| شرك | يصلح |
|---|---|
| الحافلة الإيجابية بالقرب من مستشعر درجة الحرارة | إعادة توجيه أو إضافة عزل حراري |
| أسلاك توصيل طويلة للإشارة بالقرب من برامج تشغيل PWM | تقصير أو لف أو حجب الخطوط |
| تسخير مقيد بشكل سيئ | إضافة المشابك والمثبتات وتخفيف الضغط |
قائمة التحقق من المعايير واللوائح التنظيمية
- IEC 62133 – سلامة البطارية
- UL 2580 / UL 2054 – حيثما ينطبق ذلك
- توجيهات التوافق الكهرومغناطيسي للأسواق المستهدفة
- لوائح الأمم المتحدة للنقل الخاصة ببطاريات الليثيوم
خاتمة
يتطلب تحسين تصميم حزمة الأسلاك موازنة الاحتياجات الكهربائية والميكانيكية والحرارية، بالإضافة إلى سهولة التصنيع. يؤدي اختيار حجم الموصلات المناسب، وضبط مساراتها، وتخفيف الضغط، وإجراءات الاختبار، إلى إنتاج بطاريات أكثر أمانًا وموثوقية وسهولة في الإنتاج.
