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Jul 10, 2023

Véhicules électriques et soudage par ultrasons pour jeu de barres

Améliorations du soudage par ultrasons (liées à la technologie CLC) par rapport au soudage conventionnel

Améliorations du soudage par ultrasons (liées à la technologie CLC) par rapport au soudage conventionnel

Alors que le marché des véhicules électriques continue de se développer, les constructeurs chercheront des solutions pour améliorer les processus technologiques actuels des véhicules électriques lorsqu'il s'agit deperformances de la batterie , tels que l'efficacité, la durée de vie de la batterie et le temps de charge. Pour maximiser ces facteurs potentiels clés, le soudage par ultrasons jouera un rôle crucial dans ces ruptures technologiques. Depuis les années 1980, l'industrie de la fabrication de faisceaux de câbles automobiles a été documentée comme le plus grand utilisateur de soudage par ultrasons.

Dans les véhicules électriques, de grandes banques de cellules de batterie sont fusionnées dans des packs scellés pour obtenir la tension et le courant de fonctionnement requis pour alimenter le moteur électrique d'un véhicule. Deux principales préoccupations concernant les véhicules électriques sont le stockage de l'énergie et l'autonomie. Les équipementiers abordent ces problèmes de deux manières : en créant des batteries plus grandes qui permettent une plus grande autonomie et en créant des batteries plus puissantes qui permettent une charge plus rapide.

Avec le développement des véhicules électriques, les constructeurs ont découvert que les jeux de barres sont la solution idéale pour améliorer la conduction dans les véhicules électriques. Les barres omnibus sont des conducteurs aplatis qui révolutionnent le paysage des véhicules électriques, qui sont logés à l'intérieur de l'appareillage de commutation, des panneaux de distribution et des boîtiers de canalisations pour la distribution locale d'électricité à courant élevé. Un jeu de barres est une bande ou une barre métallique en cuivre, en laiton ou en aluminium qui met à la terre et conduit l'électricité.

Avec la mise en œuvre de jeux de barres dans les véhicules électriques, une procédure d'assemblage sensible et solide est nécessaire pour assurer la conductivité. La technologie de soudage par ultrasons est un procédé d'assemblage éprouvé qui est idéal, tel que spécifié par les constructeurs automobiles, pour une utilisation dans les jeux de barres et l'électronique de puissance. Avec le soudage par ultrasons, les paramètres peuvent être contrôlés et il y a moins de contraintes sur la soudure, ce qui rend les soudures reproductibles et précises. Le soudage par ultrasons est le procédé d'assemblage préféré pour les jeux de barres.

TECH-SONIC a développé un procédé d'assemblage par ultrasons de pointe appelé "CLC", ou contrôle en boucle fermée. Le soudage par ultrasons conventionnel fonctionne sur un cylindre pneumatique qui peut présenter certaines incohérences avec la variation d'air, mais le soudage par ultrasons à contrôle en boucle fermée de TECH-SONIC utilise un servomoteur électrique et des cellules de charge en conjonction avec une soudeuse à ultrasons. Cette intégration permet aux utilisateurs de contrôler et de surveiller la force et l'amplitude appliquées pendant le processus de soudage. TECH-SONIC appelle ce processus "soudage en plusieurs étapes", transformant un système en boucle ouverte en un système en boucle fermée. Cette technologie offre un contrôle de qualité supérieur avec des résultats de soudage hautement reproductibles, créant des économies importantes. C'est le processus d'assemblage idéal pourBarres EVpour assurer une soudure conductrice et solide.

Le soudage par ultrasons à contrôle en boucle fermée de TECH-SONIC utilise un servomoteur électrique et des cellules de charge en conjonction avec une soudeuse à ultrasons. Cette intégration permet aux utilisateurs de contrôler et de surveiller la force et l'amplitude appliquées pendant le processus de soudage. TECH-SONIC appelle ce processus "soudage en plusieurs étapes", transformant un système en boucle ouverte en un système en boucle fermée. Cette technologie offre un contrôle de qualité supérieur avec des résultats de soudage hautement reproductibles, créant des économies importantes. C'est le processus d'assemblage idéal pour les jeux de barres afin d'assurer une soudure conductrice et solide.

Les jeux de barres existent en différentes tailles et formes qui déterminent la quantité maximale de courant électrique qu'un conducteur peut transporter avant de se détériorer. Les jeux de barres sont généralement fabriqués à partir de cuivre, de laiton ou d'aluminium résistant à la corrosion dans des tubes pleins ou creux. La forme et la taille d'un jeu de barres, qu'il s'agisse de bandes plates, de barres pleines ou de tiges, permettent une dissipation thermique plus efficace en raison du rapport élevé entre la surface et la section transversale. Les jeux de barres en cuivre s'oxydent généralement avec le temps mais restent conducteurs. C'est pourquoi le revêtement du jeu de barres est important pour le protéger contre l'oxydation. Les trois principaux objectifs du revêtement des jeux de barres sont : inhiber la corrosion, augmenter la conductivité et les objectifs esthétiques. La taille actuelle des jeux de barres utilisés dans les applications automobiles est de 35, 50 et 90 mm2. Aujourd'hui, une batterie comporte environ 15 à 20 barres omnibus.

Avec les matériaux appropriés, un jeu de barres peut aider à la gestion thermique ainsi qu'à la distribution d'énergie dans un EV/HEV. Le matériau conducteur d'un jeu de barres et la taille de la section transversale du jeu de barres détermineront sa capacité de transport de courant. Les jeux de barres stratifiés sont généralement constitués de conducteurs en cuivre ou en aluminium, qui peuvent ou non être plaqués avec un métal conducteur supplémentaire, tel que de l'argent ou de l'or. Les jeux de barres peuvent être fabriqués dans une variété de formes, y compris des bandes plates, des tiges pleines et des tubes creux, avec des formes plates ou creuses généralement préférées pour les applications à courant élevé.

Les besoins énergétiques d'un EV/HEV peuvent varier considérablement, les plus grandes quantités d'énergie électrique étant requises par l'onduleur et le moteur d'entraînement électrique. Un moteur EV a une large gamme de niveaux de puissance, allant d'un fonctionnement à basse tension à des vitesses lentes à une utilisation à plus haute puissance lors de l'accélération ou de la montée de pentes raides. Les jeux de barres à faible inductance peuvent aider à obtenir un transfert d'énergie à faible perte avec une efficacité énergétique élevée à partir d'un bloc-batterie en minimisant les pertes d'énergie dans le chemin de transmission de puissance du bloc-batterie haute puissance d'un VE à l'onduleur et au moteur d'entraînement électrique.

La technologie de soudage par ultrasons est un processus d'assemblage éprouvé qui est de plus en plus spécifié par les constructeurs automobiles pour une utilisation dans les véhicules électriques pour les connexions des câbles aux bornes, les jeux de barres, la fabrication de batteries et l'électronique de puissance. Le soudage linéaire est la technique la plus traditionnelle et la plus connue utilisée par tous les fabricants d'équipements comme processus standard pour épisser les fils. Cependant, le soudage linéaire s'accompagne de limitations de taille, de difficultés de soudage dans des zones plus petites, de problèmes d'orientation du soudage et d'effets de vibration sur les composants périphériques. Avec le soudage par ultrasons, les paramètres peuvent être contrôlés et il y a moins de contraintes sur la soudure, ce qui rend les soudures reproductibles et précises.

Un jeu de barres peut être caractérisé par sa résistance et sa conduction, idéalement avec ses contributions électriques réparties aussi uniformément que possible sur sa longueur pour éviter les problèmes de performances. Alors que les valeurs de résistance et de conduction les plus basses possibles doivent être préférées dans un jeu de barres pour la distribution d'énergie EV et HEV, certains jeux de barres à cet effet ont une capacité ajoutée de différentes manières pour augmenter les capacités de charge de la structure de distribution d'énergie.

Contrairement aux câbles d'alimentation, les jeux de barres permettent également d'obtenir une distribution d'énergie avec une densité de puissance élevée, en montant des composants actifs pour la conversion de puissance, tels que des semi-conducteurs IGBT, et des éléments de circuit passifs, tels que des condensateurs et des filtres EMI pour la réduction du bruit, sur le jeux de barres. Dans la plupart des cas, les éléments de circuit peuvent être incorporés sur un jeu de barres stratifié avant son installation dans un VE ou HEV ou dans le cadre du processus de fabrication du jeu de barres. L'incorporation de condensateurs électrolytiques dans les jeux de barres pour les commandes de moteur peut améliorer les performances tout en conservant le volume du circuit. Pour des économies d'espace supplémentaires dans un EV/HEV, des formes hybrides de jeux de barres sont disponibles avec des chemins de signal le long des plans d'alimentation pour interconnecter les capteurs et les unités de commande aux ordinateurs de bord du véhicule et aux commandes du conducteur.