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Nov 06, 2023

電気自動車とバスバーの超音波溶接

Saldatura ad ultrasuoni (collaborazione con la tecnologia CLC) Miglioramenti convenzionali

超音波溶接 (CLC 技術との連携) 従来の溶接よりも改善

電気自動車の市場が拡大し続けるにつれ、メーカーは電気自動車の現在の技術プロセスを改善するソリューションを模索することになります。バッテリー性能効率、バッテリー寿命、充電時間など。 これらの主要な潜在的要素を最大限に活用するために、超音波溶接はこれらの技術的進歩において重要な役割を果たすことになります。 1980 年代以来、自動車用ワイヤー ハーネス製造業界が超音波溶接の最大のユーザーであることが記録されています。

EV では、車両の電気モーターに電力を供給するために必要な動作電圧と電流を実現するために、バッテリーセルの大規模なバンクが密閉パック内に組み込まれています。 EVに関する2つの主な懸念は、電力貯蔵と航続距離です。 OEM はこれらの問題に 2 つの方法で対処しています。1 つはより長い航続距離を可能にするより大きなバッテリーを作成すること、もう 1 つはより高速な充電を可能にするより強力なバッテリーを作成することです。

電気自動車の開発に伴い、メーカーはバスバーが EV の伝導を改善する理想的なソリューションであることに気づきました。 バスバーは、EV 環境に革命をもたらしている平らな導体で、開閉装置、分電盤、局地的な大電流配電用の母線路の筐体内に収容されます。 バスバーは、電気を接地して伝導する、銅、真鍮、またはアルミニウムで作られた金属のストリップまたはバーです。

EV にバスバーを実装する場合、導電性を確保するために繊細で堅牢な接合手順が必要です。 超音波溶接技術は、自動車メーカーによって指定されているように、バスバーやパワー エレクトロニクスでの使用に理想的な実証済みの接合プロセスです。 超音波溶接を使用すると、パラメータを制御でき、溶接部にかかる応力が少なくなるため、再現性があり正確な溶接が可能になります。 超音波溶接は、バスバーの好ましい接合プロセスです。

TECH-SONIC は、「CLC」（閉ループ制御）と呼ばれる最先端の超音波接合プロセスを開発しました。 従来の超音波溶接は空気圧シリンダーを使用して動作するため、空気の変化に応じて不一致が生じる可能性がありますが、TECH-SONIC のクローズドループ制御超音波溶接では、電気サーボモーターとロードセルを超音波溶接機と組み合わせて使用​​します。 この統合により、ユーザーは溶接プロセス中に加えられる力と振幅を制御および監視できるようになります。 TECH-SONIC はこのプロセスを「マルチステップ溶接」と呼んでおり、かつてオープンループだったシステムをクローズドループシステムに変えます。 この技術は、再現性の高い溶接結果による優れた品質管理を提供し、大幅なコスト削減を実現します。 これは、次のような場合に最適な参加プロセスです。EVバスバー導電性と強固な溶接を確保します。

TECH-SONIC のクローズド ループ制御超音波溶接では、電気サーボ モーターとロード セルを超音波溶接機と組み合わせて使用​​します。 この統合により、ユーザーは溶接プロセス中に加えられる力と振幅を制御および監視できるようになります。 TECH-SONIC はこのプロセスを「マルチステップ溶接」と呼んでおり、かつてオープンループだったシステムをクローズドループシステムに変えます。 この技術は、再現性の高い溶接結果による優れた品質管理を提供し、大幅なコスト削減を実現します。 これは、導電性と強固な溶接を保証するバスバーの理想的な接合プロセスです。

バスバーにはさまざまなサイズと形状があり、劣化する前に導体が流すことができる最大電流量が決まります。 バスバーは通常、耐食性の銅、真鍮、またはアルミニウムから中実または中空のチューブで作られています。 バスバーの形状とサイズは、平らなストリップ、ソリッドバー、またはロッドのいずれであっても、表面積と断面積の比率が高いため、より効率的な熱放散が可能になります。 銅バスバーは通常、時間の経過とともに酸化しますが、導電性は維持されます。 そのため、バスバーを酸化から保護するためにコーティングすることが重要です。 バスバーをコーティングする主な目的は、腐食の抑制、導電性の向上、および外観の向上の 3 つです。 現在、自動車用途で使用されているバスバーのサイズは 35、50、および 90mm2 です。 現在、バッテリー パックには約 15 ～ 20 個のバスバーが含まれています。

適切な材料を使用すると、バスバーは EV/HEV の配電とともに熱管理を支援できます。 バスバーの導体材料とバスバーの断面サイズによって、その電流容量が決まります。 積層バスバーは通常、銅またはアルミニウムの導体で構成されており、銀や金などの追加の導電性金属でメッキされている場合とされていない場合があります。 バスバーは、平坦なストリップ、中実のロッド、中空のチューブなどのさまざまな形状で製造できますが、一般に大電流用途には平坦または中空の形状が好まれます。

EV/HEV のエネルギー要件は大きく異なりますが、最大量の電気エネルギーはインバーターと電気駆動モーターに必要となります。 EV モーターは、低速での低電圧動作から、加速時や急な坂道を登るときの高出力の使用まで、幅広い出力レベルを備えています。 低インダクタンスのバスバーは、EV の高出力バッテリー パックからインバーターおよび電気駆動モーターまでの電力伝送経路におけるエネルギー損失を最小限に抑えることで、バッテリー パックからのエネルギー効率の高い低損失のエネルギー伝達の実現に役立ちます。

超音波溶接技術は実証済みの接合プロセスであり、EV でのケーブルと端子接続、バスバー、バッテリー製造、パワー エレクトロニクスの用途として自動車メーカーによって指定されることが増えています。 リニア溶接は、ワイヤを接続するための標準プロセスとしてすべての機器メーカーによって使用されている、より伝統的でよく知られた技術です。 しかし、直線溶接ではサイズに制限があり、狭い範囲での溶接が難しい、溶接の向きの問題、周辺部品への振動の影響などがあります。 超音波溶接を使用すると、パラメータを制御でき、溶接部にかかる応力が少なくなるため、再現性があり正確な溶接が可能になります。

バスバーは、その抵抗と伝導によって特徴付けることができ、理想的には、性能の問題を回避するために、その電気的寄与がその長さ全体にわたってできるだけ均等に分散されることになります。 EV および HEV の配電用バスバーでは、可能な限り低い抵抗値と伝導率が好ましいですが、その目的のための一部のバスバーには、配電構造の電荷搬送能力を高めるために、さまざまな方法で静電容量が追加されています。

バスバーも電力ケーブルとは異なり、IGBT半導体などの電力変換用の能動部品やノイズ低減用のコンデンサやEMIフィルタなどの受動回路素子を実装することで、電力密度の高い配電を可能にします。バスバー。 ほとんどの場合、回路要素は、EV または HEV に取り付ける前に、またはバスバーの製造プロセスの一部として、積層バスバーに組み込むことができます。 モーター駆動用のバスバーに電解コンデンサを組み込むと、回路容積を節約しながら性能を向上させることができます。 EV/HEV 内のスペースをさらに節約するために、センサーと制御ユニットを車載コンピューターとドライバー制御装置に相互接続するための電源プレーンに沿った信号パスを備えたハイブリッド形式のバスバーが利用可能です。