Elektrische Fahrzeuge

Stromschienen in der Elektrofahrzeugindustrie

Da die weltweite Nachfrage nach nachhaltigen Transportmitteln steigt, werden Elektrofahrzeuge (EVs) schnell zu einem wichtigen Teil der Zukunft des Transports. Unter den Kernkomponenten der EV-Technologie spielen Batteriepacks und Stromübertragungssysteme eine entscheidende Rolle. Stromschienen als Schlüsselkomponente im Stromübertragungssystem werden aufgrund ihrer hohen Leistung und Zuverlässigkeit häufig verwendet und erforscht.

Was ist eine Sammelschiene?

Eine Sammelschiene (Busbar) ist ein leitfähiger Streifen oder Band, der normalerweise aus Kupfer, Aluminium oder anderen gut leitfähigen Materialien besteht. Sie wird hauptsächlich in elektrischen Systemen zur Verteilung und Übertragung elektrischer Energie verwendet. In Elektrofahrzeugen besteht die Aufgabe der Sammelschiene darin, die vom Akkupack erzeugte elektrische Energie an den Elektromotor und andere wichtige Komponenten wie Wechselrichter, Ladegeräte usw. zu übertragen.

Arten von Sammelschienen

• Kupfersammelschiene:Kupfer hat eine ausgezeichnete elektrische und thermische Leitfähigkeit, weshalb Kupfersammelschienen in Hochleistungsanwendungen sehr verbreitet sind. Die hohen Kosten von Kupfer beschränken jedoch seine Verwendung in einigen kostengünstigen Anwendungen.

• Aluminium-Sammelschiene:Aluminium ist zwar etwas weniger leitfähig als Kupfer, dafür aber leicht und kostengünstig und eignet sich daher sowohl für gewichts- als auch kostensensible Anwendungen. Aluminium-Sammelschienen werden auch häufig in Elektrofahrzeugen verwendet.

• Massive Sammelschiene:Dies ist die einfachste Form einer Sammelschiene, normalerweise ein langer Streifen aus Kupfer oder Aluminium. Massive Sammelschienen haben eine hohe mechanische Festigkeit und eine gute elektrische Leitfähigkeit.

• Laminierte Sammelschiene:Dieser Sammelschienentyp besteht aus mehreren Schichten leitfähiger und isolierender Materialien, die miteinander laminiert sind. Laminierte Sammelschienen haben bessere EMV- und Wärmemanagementeigenschaften.

Stromschienenanwendungen in Elektrofahrzeugen

• Batteriemanagementsystem (BMS):Das Batteriemanagementsystem (BMS) ist eine der Kernkomponenten eines Elektrofahrzeugs. Seine Hauptfunktion besteht darin, die Leistung des Batteriepakets zu überwachen und zu verwalten, um den sicheren und effizienten Betrieb der Batterie zu gewährleisten. Die Sammelschiene spielt im BMS eine Schlüsselrolle bei der Stromübertragung. Über die Sammelschiene kann jede Zelle im Batteriepaket effizient an das System angeschlossen werden, um eine gleichmäßige Verteilung und Übertragung elektrischer Energie zu gewährleisten.

• Elektrisches Antriebssystem:Das elektrische Antriebssystem, einschließlich Elektromotor und Wechselrichter, ist die Energiequelle von Elektrofahrzeugen. Im elektrischen Antriebssystem werden Sammelschienen verwendet, um den Akku mit dem Elektromotor und Wechselrichter zu verbinden und so eine effiziente Übertragung und Umwandlung elektrischer Energie zu gewährleisten. Laminierte Sammelschienen werden aufgrund ihrer hervorragenden EMV- und Wärmemanagementleistung häufig in elektrischen Antriebssystemen verwendet.

• Ladestation:Das Ladesystem von Elektrofahrzeugen dient dazu, die externe Energie über das Ladegerät an den Akku zu übertragen. Im Ladesystem wird eine Sammelschiene verwendet, um den Ladestrom effizient zu übertragen und den Energieverlust zu reduzieren. Insbesondere bei Schnellladesystemen sind die Leitfähigkeits- und Wärmeableitungseigenschaften der Sammelschiene besonders wichtig, um einen effizienten und sicheren Ladevorgang zu gewährleisten.

Vorteile der Sammelschiene

• Hochleistung:Die hohe Leitfähigkeit und der geringe Widerstand der Sammelschiene ermöglichen eine effiziente Übertragung hoher Ströme, wodurch Energieverluste reduziert und die Gesamteffizienz des Elektrofahrzeugs verbessert wird.

• Zuverlässigkeit:Da Sammelschienen normalerweise aus hochfesten und langlebigen Materialien bestehen, verfügen sie über hervorragende mechanische Eigenschaften und können auch in rauen Betriebsumgebungen eine stabile Leistung aufrechterhalten. Darüber hinaus sorgen die Isolierschicht und das strukturelle Design laminierter Sammelschienen für eine gute elektromagnetische Verträglichkeit, verringern elektromagnetische Störungen und verbessern die Systemzuverlässigkeit.

• Wärmemanagement:Das Design der Sammelschiene sorgt für ein gutes Wärmemanagement. Insbesondere die mehrschichtige Struktur der laminierten Sammelschiene trägt dazu bei, Wärme abzuleiten, lokale Überhitzung zu verhindern und den sicheren Betrieb des EV-Systems zu gewährleisten.

• Modulares Design:Das modulare Design der Sammelschiene erleichtert die Installation und Wartung. Verschiedene EV-Komponenten können über eine standardisierte Sammelschiene verbunden werden, was eine flexible Konfiguration und einen schnellen Austausch ermöglicht und so den Wartungsaufwand und die Wartungskosten reduziert.

Sammelschienen-Herstellungsprozess

Der Herstellungsprozess von Sammelschienen ist entscheidend für deren Leistung und Anwendung. Zu den üblichen Herstellungsprozessen gehören:

• Extrusion:Die Extrusion ist ein effizientes Verfahren zur Herstellung von Sammelschienen für die Massenproduktion. Mittels eines Extruders wird ein metallisches Material wie Kupfer oder Aluminium in die gewünschte Form und Größe extrudiert. Mit diesem Verfahren hergestellte Sammelschienen weisen eine gute mechanische Festigkeit und elektrische Leitfähigkeit auf.

• Laminierung:Der Laminierungsprozess wird zur Herstellung laminierter Sammelschienen verwendet, bei dem mehrere Schichten elektrisch leitfähiger und isolierender Materialien übereinander gelegt und gepresst werden, um Sammelschienen mit hervorragenden EMV- und Wärmemanagementeigenschaften zu bilden. Laminierte Sammelschienen werden typischerweise in Anwendungsszenarien eingesetzt, in denen hohe Leistung und Zuverlässigkeit erforderlich sind.

• Löt- und Fügetechnologien:Löt- und Verbindungstechnologien werden verwendet, um Sammelschienen mit anderen Komponenten zu verbinden. Zu diesen Technologien gehören Laserschweißen, Ultraschallschweißen und mechanisches Fügen, um eine zuverlässige Verbindung und effiziente Stromübertragung zwischen der Sammelschiene und anderen Komponenten zu gewährleisten.

Zukunftstrends

Die Stromschienentechnologie entwickelt sich ständig weiter, da die Technologie für Elektrofahrzeuge immer weiter fortschreitet und die Marktnachfrage steigt. Zukünftige Trends sind:

• Materialinnovation:Die Entwicklung neuer Materialien wird die Leistung von Busbar weiter verbessern. Beispielsweise kann die Anwendung von Verbundwerkstoffen und Nanomaterialien die Leitfähigkeit und die mechanischen Eigenschaften von Busbar verbessern und gleichzeitig Gewicht und Kosten reduzieren.

• Fortschrittliche Fertigungstechnologien:Die Entwicklung von 3D-Druck und intelligenten Fertigungstechnologien wird das Design und die Produktion von Sammelschienen flexibler und effizienter machen. Diese Technologien können komplexere und hochpräzise Sammelschienenstrukturen realisieren, um den Anforderungen verschiedener Anwendungsszenarien gerecht zu werden.

• Integriertes Design:Mit dem Trend zur Integration in Elektrofahrzeugsysteme werden Sammelschienen stärker mit anderen Komponenten integriert, um ein kompakteres und effizienteres Stromübertragungssystem zu bilden. Das integrierte Design reduziert Größe und Gewicht des Systems und verbessert die Gesamteffizienz und Zuverlässigkeit.

Stromschienen sind eine Schlüsselkomponente im Stromübertragungssystem von Elektrofahrzeugen und werden häufig für ihre hohe Effizienz, Zuverlässigkeit und Wärmemanagementleistung eingesetzt. Mit dem kontinuierlichen Fortschritt der Elektrofahrzeugtechnologie entwickelt sich auch die Stromschienentechnologie weiter und wird immer innovativer. In Zukunft werden Stromschienen in der Elektrofahrzeugindustrie eine wichtigere Rolle spielen und zum Ziel eines nachhaltigen Transports und der Entwicklung grüner Energie beitragen.