Оптимизация компоновки жгутов проводов в аккумуляторных батареях
Лучшие практики безопасной, надежной и технологичной проводки аккумуляторных батарей — от Huawen New Power.
Введение
Правильно спроектированный жгут проводов повышает безопасность, снижает потери электроэнергии, упрощает сборку и повышает удобство обслуживания. В аккумуляторных блоках (ИБП, DC-UPS, POE-ИБП, накопителях энергии) расположение жгутов влияет на терморегулирование, электромагнитные помехи, механическую надежность и производительность.
Цели и ограничения дизайна
- Безопасность: предотвращение коротких замыканий, искрения и перегрева.
- Электрические характеристики: минимизация падения напряжения и резистивных потерь.
- Механическая надежность: исключение усталости от вибрации и изгиба.
- Терморегулирование: способ минимизировать концентрацию тепла и обеспечить охлаждение.
- Контроль электромагнитных помех: уменьшение площади контуров и разделение шумных цепей.
- Производственность/Удобство обслуживания: стандартизировать разъемы, цветовую кодировку и длину.
Основы выбора проводов
Диаграмма размеров проводов
Сечение проводника (AWG/мм²): рассчитано на постоянный ток с запасом. Учитывайте целевое падение напряжения (например, <3% при максимальной нагрузке).
Изоляция: выберите температурный диапазон ≥ ожидаемой максимальной температуры упаковки (например, 125 °C для суровых условий).
Скрутка и гибкость: более тонкая скрутка для зон гибкости (зон вибрации).
Цвет и маркировка: последовательный цветовой код и напечатанная идентификация полярности и функции.
Правила маршрутизации и разделения
- Прокладывайте сильноточные и сигнальные/низковольтные провода раздельно, чтобы избежать помех и нагрева компонентов, чувствительных к воздействию тепла.
- Короткие, прямые пути для сильноточных проводников для уменьшения сопротивления и нагрева; прокладывайте их вдали от верхней части ячеек.
- Минимизируйте площадь контура: прокладывайте обратный и питающий кабели близко друг к другу или используйте витую пару для снижения электромагнитных помех.
- Избегайте резких изгибов; соблюдайте минимальный радиус изгиба (≥ 6 диаметров кабеля).
- Закрепите и обеспечьте разгрузку натяжения вблизи разъемов и движущихся частей.
Соединители, обжимы и концевые заделки
| Элемент | Руководство |
|---|---|
| Номинальный ток разъема | Выбирайте семейства с рейтингом выше ожидаемого пикового значения; снижайте рейтинг с учетом температуры. |
| Качество обжима | Используйте качественные обжимные инструменты; осматривайте образцы и проводите испытания на растяжение. |
| Ключевое слово и полярность | Используйте разъемные соединения с ключами для предотвращения неправильного соединения в процессе производства и эксплуатации. |
| Защита | Там, где присутствует вибрация, используйте защитный кожух, термоусадку и дополнительные замки. |
Тепловые соображения
- Избегайте прокладки сильноточных кабелей через верхние части ячеек или точки нагрева.
- Используйте тепловые барьеры или изоляторы между проводами и горячими компонентами.
- Если в блоке используется конвекционное охлаждение, загните провода так, чтобы облегчить циркуляцию воздуха.
Электромагнитные помехи и целостность сигнала
- Разделите линии ШИМ/инвертора и линии датчика постоянного тока; если разделение невозможно, используйте витую пару или экранированный кабель.
- Используйте одноточечное шасси/возврат, чтобы избежать контуров заземления.
- Подключите экраны и оболочки разъемов к шасси в соответствии с передовыми практиками ЭМС.
Механическая защита и отделка жгутов
Используйте изоляцию, гофрированные трубки или плетёные экраны в зонах трения. Термоусадочные колпачки и клейкие трубки на концах кабеля обеспечивают дополнительную изоляцию и разгрузку от натяжения.
Наносите термоусадочные идентификаторы, QR-коды или печатные этикетки для отслеживания сборки и послепродажного обслуживания.
Тестируемость и дизайн услуг
- Добавьте контрольные точки и быстроразъемные соединения для связи BMS и измерения балансировки ячеек.
- Конструкция жгута обеспечивает легкое снятие BMS или модулей без полной разборки.
- Включайте проверки полярности и целостности цепи в процесс производственных испытаний.
Лучшие практики производства и контроля качества
- Проектирование автоматизированных приспособлений для опрессовки и жгутования проводов с целью сокращения трудозатрат и человеческих ошибок.
- Используйте фрезерные станки/кондукторы для жгутов проводов для предварительной формовки и проверки жгутов проводов в автономном режиме.
- Реализуйте испытания на вытягивание и микрографирование обжима для проверки надежности разъемов.
- Контроль инвентаризации: только утвержденные партии проводов и разъемов с отслеживанием партий.
Распространенные ошибки и способы их устранения
| Ловушка | Исправить |
|---|---|
| Положительная шина возле датчика температуры | Перенаправить или добавить теплоизоляцию |
| Длинные сигнальные провода рядом с ШИМ-драйверами | Укоротите, скрутите или защитите линии |
| Плохо закрепленная упряжь | Добавьте зажимы, анкеры и компенсаторы натяжения |
Контрольный список стандартов и нормативных требований
- IEC 62133 – безопасность аккумуляторов
- UL 2580 / UL 2054 — где применимо
- Директивы ЭМС для целевых рынков
- Правила ООН по перевозке литиевых батарей
Заключение
Оптимизация компоновки жгутов проводов требует баланса между электрическими, механическими и тепловыми требованиями, а также технологичностью. Правильный выбор сечения проводников, строгий порядок прокладки, компенсация натяжения и процедуры испытаний позволяют создавать более безопасные, надёжные и простые в производстве аккумуляторные батареи.
