การเลือกสายเคเบิลและสายไฟสำหรับชุดแบตเตอรี่: อัตรากระแสไฟฟ้า แรงดันตก และการตรวจสอบอายุการใช้งานที่ยืดหยุ่น

การเลือกสายไฟสำหรับชุดแบตเตอรี่แต่ละครั้งนั้นต้องคำนึงถึงสามสิ่งหลักๆ คือ สายไฟต้องสามารถนำกระแสไฟฟ้าได้โดยไม่ร้อนเกินไป ต้องสามารถจ่ายแรงดันไฟฟ้าได้ภายในขีดจำกัดของโหลด และต้องทนต่อการเคลื่อนไหวระหว่างการติดตั้ง ไม่มีตารางใดตารางเดียวที่สามารถตัดสินใจเลือกสิ่งเหล่านี้ได้ ขนาดของสายไฟ ความยาว ฉนวน การเชื่อมต่อ และการจัดวางสายไฟนั้นต้องทำงานร่วมกันเป็นระบบ คุณต้องตรวจสอบความถูกต้องด้วยการทดสอบ ไม่ใช่การคาดเดา

ลองนึกภาพว่านี่คือลำดับขั้นตอนที่ทำซ้ำได้ เริ่มจากการกำหนดข้อกำหนดก่อน จากนั้นเลือกขนาดสายเคเบิลแบตเตอรี่ให้เหมาะสมกับกระแสไฟฟ้าโดยคำนึงถึงการลดทอนกำลังไฟฟ้า ต่อมา ตรวจสอบแรงดันตกคร่อมที่โหลดสูงสุด สุดท้าย ตรวจสอบอายุการใช้งานที่ยืดหยุ่นผ่านการทดสอบทางกายภาพ แต่ละขั้นตอนจะต่อยอดจากขั้นตอนก่อนหน้า แนวทางนี้จะเปลี่ยนการตัดสินใจที่ซับซ้อนให้เป็นกระบวนการที่จัดการได้สำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมแบบกำหนดเอง

ประเด็นที่สำคัญ

• ก่อนเลือกขนาดสายไฟ ให้พิจารณาความต้องการใช้งานในปัจจุบัน ช่วงอุณหภูมิการใช้งาน และเส้นทางการเดินสายไฟก่อน

• เริ่มต้นด้วยตารางขนาดสายไฟ จากนั้นปรับเปลี่ยนให้เหมาะสมกับการมัดสายไฟ ความร้อน และข้อจำกัดของขั้วต่อ

• ตรวจสอบแรงดันตกคร่อมที่กระแสสูงสุดตลอดความยาวสายเคเบิลแบบไป-กลับ เพื่อให้แน่ใจว่าโหลดได้รับแรงดันไฟฟ้าเพียงพอ

• ทดสอบดูว่าสายเคเบิลใช้งานได้นานแค่ไหน โดยการดัดให้โค้งตามรัศมีที่ใช้ในการติดตั้ง และตรวจสอบความเสียหาย

• ตรวจสอบขั้วต่อและตัวยึดสายดึง เพื่อป้องกันความล้มเหลว ตัวเชื่อมต่อมักจำกัดประสิทธิภาพมากกว่าตัวสายไฟเองเสียอีก

ส่วนที่ 1: กำหนดข้อกำหนดสำหรับการเดินสายชุดแบตเตอรี่

คำตอบที่รวดเร็ว: เริ่มต้นด้วยการจดบันทึกข้อกำหนดของคุณ บันทึกข้อมูลกระแสไฟฟ้าต่อเนื่องและกระแสไฟฟ้าสูงสุด ช่วงอุณหภูมิแวดล้อม เส้นทางการเดินสายและการเคลื่อนที่ และลักษณะของขั้วต่อ ทุกการตัดสินใจที่คุณทำในภายหลัง ไม่ว่าจะเป็นขนาดสายไฟ ฉนวน หรือการเชื่อมต่อ ล้วนขึ้นอยู่กับข้อมูลเหล่านี้

1.1 ข้อมูลกระแสไฟฟ้าและสภาพแวดล้อม

ระบุค่ากระแสต่อเนื่อง พัลส์เริ่มต้นและหยุดทำงาน ระยะเวลา การทำซ้ำ และเส้นทางของกระแส บันทึกอุณหภูมิแวดล้อมในพื้นที่ และอุณหภูมิที่อนุญาตของตัวนำและขั้วต่อ ตารางด้านล่างเป็นแม่แบบข้อกำหนด ไม่ใช่การจัดอันดับสายเคเบิลตามองค์ประกอบทางเคมี

ใช้ค่ากระแสไฟฟ้าที่วัดได้จากด้านแบตเตอรี่ในอุปกรณ์ที่ประกอบเสร็จแล้ว ค่าการคายประจุของเซลล์ไม่ได้กำหนดกระแสไฟฟ้าที่อนุญาตสำหรับสายเคเบิล ขั้วต่อ จุดเชื่อมต่อ หรือชุดแบตเตอรี่แบบปิดผนึก

1.2 การกำหนดเส้นทาง การเคลื่อนที่ และขอบเขตของอินเทอร์เฟซ

ขั้นตอนต่อไป ให้ร่างเส้นทางจริงของสายเคเบิล วัดความยาวของสายเคเบิลตามเส้นทางจริง ไม่ใช่ระยะทางเป็นเส้นตรง บันทึกทุกส่วนโค้ง ทุกจุดที่ลอดผ่าน และทุกจุดที่สายเคเบิลแบตเตอรี่โค้งงอ ตู้โครงสร้างพื้นฐานแบบตายตัวสามารถใช้ตัวนำที่แข็งได้ แต่ชุดแพน-เอียงของกล้องวงจรปิดหรือแขนหุ่นยนต์ผ่าตัดต้องการตัวนำที่ยืดหยุ่นได้

กำหนดขอบเขตของอินเทอร์เฟซให้ชัดเจนตั้งแต่เนิ่นๆ เช่น ขนาดตัวเชื่อมต่อ ระยะห่างระหว่างขั้ว และขีดจำกัดระยะห่างในการเชื่อมต่อ ก่อนที่จะพิจารณาตารางกระแสไฟฟ้าใดๆ บันทึกแรงดันไฟฟ้าของระบบและกระแสโหลดสูงสุดที่โหลดต้องการ บันทึกกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านแต่ละสาขาด้วย ตัวเลขเหล่านี้จะนำไปใช้ในการตรวจสอบแรงดันตกในภายหลัง ขอให้ผู้ผลิตอนุมัติข้อกำหนดเหล่านี้ก่อนเริ่มการคำนวณขนาด

ส่วนที่ 2: ตารางแสดงพิกัดกระแสไฟฟ้าและขนาดสายแบตเตอรี่

ควรแยกตารางค่ากระแสไฟฟ้าสูงสุด (ampacity) ออกจากแผนภูมิแรงดันตก (voltage-drop chart) ค่ากระแสไฟฟ้าสูงสุดขึ้นอยู่กับโครงสร้างของตัวนำ ฉนวน อุณหภูมิแวดล้อม และสภาวะการติดตั้ง ไม่ได้เลือกจากแรงดันไฟฟ้าสูงสุดของแบตเตอรี่เพียงอย่างเดียว แผนภูมิแรงดันตกยังขึ้นอยู่กับกระแสไฟฟ้าและความยาวของเส้นทางด้วย ตรวจสอบหน่วย ความยาวว่าเป็นแบบทางเดียวหรือไป-กลับ และอุณหภูมิที่ระบุ ก่อนใช้แผนภูมิใดๆ ตรวจสอบพิกัดแรงดันของฉนวนและขั้วต่อเทียบกับแรงดันไฟฟ้าสูงสุดของแบตเตอรี่และค่าชั่วขณะที่เกี่ยวข้อง จากนั้นตรวจสอบการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิและแรงดันไฟฟ้าของโฮสต์ที่รับโหลดในชุดประกอบที่ติดตั้งแล้ว

ตรวจสอบภาระความร้อนคงที่และการลดลงของแรงดันชั่วขณะแยกกัน การให้ความร้อนแบบพัลส์ซ้ำๆ ขึ้นอยู่กับรูปคลื่นกระแสทั้งหมด ไม่ใช่แค่ค่าสูงสุดเท่านั้น ประสานพฤติกรรมของฟิวส์กับขีดจำกัดความเสียหายของตัวนำและขั้วต่อ การตอบสนองของ BMS และกระแสลัดวงจร ตัวคูณคงที่ 1.25 ไม่ใช่กฎการเลือกที่ใช้ได้กับทุกกรณี

2.1 การลดพิกัดกระแสไฟฟ้า การรวมกลุ่ม และอุณหภูมิ

อ่านเงื่อนไขของตารางพิกัดกระแสไฟฟ้าเฉพาะอย่างละเอียด: โครงสร้างตัวนำ วิธีการติดตั้ง สภาพแวดล้อม ระดับฉนวน และจำนวนตัวนำที่ใช้งาน ตารางเหล่านี้ไม่ได้คำนึงถึงสภาพอากาศอิสระเสมอไป ใช้วิธีการลดพิกัดกระแสไฟฟ้าที่เหมาะสม และตรวจสอบอุณหภูมิจุดร้อนในชุดสายไฟและกล่องหุ้มจริง

2.2 การลดพิกัดกำลังในการเลือกตัวเชื่อมต่อและขั้วต่อ

การเลือกตัวเชื่อมต่อและขั้วต่อมักเป็นตัวกำหนดข้อจำกัดที่แท้จริง เส้นโค้งการลดพิกัดไม่ใช่ระยะปลอดภัย แต่เป็นขีดจำกัดการทำงานทางความร้อนที่อธิบายถึงกระแสไฟฟ้าสูงสุดที่อนุญาตภายใต้เงื่อนไขขอบเขตที่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัด ตัวเชื่อมต่อจะต้องได้รับการพิจารณาว่าเป็นส่วนหนึ่งของระบบความร้อนและไฟฟ้าควบคู่ไปกับสายเคเบิล การบีบอัด แผงวงจรพิมพ์ และสภาพแวดล้อมการติดตั้งเสมอ

ใช้ข้อมูลการลดพิกัดของผู้ผลิตคอนเนคเตอร์ที่เลือกภายใต้เงื่อนไขของสายไฟ หน้าสัมผัส และการระบายความร้อนที่เหมาะสม การประมาณค่าอุณหภูมิโดยใช้รากที่สองเป็นเพียงแบบจำลองเบื้องต้น ไม่ใช่พิกัดที่ได้รับการตรวจสอบแล้ว อย่าคูณกระแสไฟฟ้าของหน้าสัมผัสเดี่ยวด้วยจำนวนขา หรือสมมติว่ามีการแบ่งกระแสไฟฟ้าอย่างเท่าเทียมกันระหว่างหน้าสัมผัสแบบขนาน

ส่วนที่ 3: การลดแรงดันไฟฟ้าในการเลือกสายแบตเตอรี่

สายแบตเตอรี่ที่ผ่านการตรวจสอบความสามารถในการรับกระแสไฟฟ้าแล้ว ก็ยังอาจทำงานผิดพลาดได้ ความต้านทานตามแนวตัวนำจะเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าส่วนหนึ่งของระบบให้กลายเป็นความร้อน ทำให้โหลดได้รับกระแสไฟฟ้าน้อยกว่าที่แบตเตอรี่จ่ายให้ คุณต้องตรวจสอบให้แน่ใจ แรงดันไฟฟ้าตก วัดที่กระแสสูงสุด ไม่ใช่กระแสเฉลี่ย

3.1 การคำนวณค่าความต่างระดับจากความยาว เกจ และกระแสไฟฟ้า

สำหรับตัวนำขาออกและขาเข้าที่เท่ากัน แรงดันตกคร่อม V_drop = 2 x I xrx L โดยที่ r คือความต้านทานต่อหน่วยความยาวที่อุณหภูมิใช้งาน และ L คือความยาวทางเดียว หรืออีกวิธีหนึ่งคือใช้ I xrx ความยาวรวมไป-กลับ ไม่ต้องคูณความยาวนั้นด้วยสองอีกครั้ง บวกการสูญเสียจากตัวเชื่อมต่อ การย้ำ ฟิวส์ สวิตช์ และการเชื่อมต่อเพิ่มเติมแยกต่างหาก

นำค่าแรงดันตกคร่อมมาคูณกับกระแสไฟฟ้า คุณจะได้พลังงานที่สูญเสียไปในสายไฟ ตัวเลขนี้มีความสำคัญสองเท่า คือ ลดประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ และเพิ่มความร้อนภายในกล่องที่กักเก็บความร้อนอยู่แล้ว

กำหนดค่าแรงดันตกคร่อมที่อนุญาตจากช่วงแรงดันอินพุตของโฮสต์และแรงดันไฟต่ำสุดของชุดแบตเตอรี่ขณะโหลด เปอร์เซ็นต์ในตารางต่อไปนี้เป็นเพียงตัวอย่างสำหรับการอภิปรายทั่วไป ไม่ใช่ขีดจำกัดการยอมรับสำหรับชุดแบตเตอรี่แบบกำหนดเอง

ใช้แผ่นงานคำนวณที่บันทึกอุณหภูมิของตัวนำ เส้นทางกระแสไฟฟ้าทั้งหมด และการสูญเสียที่หน้าสัมผัส ตรวจสอบความถูกต้องของผลลัพธ์ด้วยการวัดแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วต่อจริงของอุปกรณ์ในระหว่างพัลส์ที่เลวร้ายที่สุดและการทำงานต่อเนื่อง

3.2 ข้อแลกเปลี่ยน: ความหนา ความยาว และโครงสร้าง

การเลือกขนาดลวดเป็นการแลกเปลี่ยนระหว่างต้นทุนกับความสูญเสีย การเพิ่มขนาดลวดแต่ละครั้งจะให้ผลประโยชน์ที่น้อยลง ตารางด้านล่างนี้เป็นตัวอย่างสมมติของเส้นโค้งดังกล่าว:

สายเคเบิลทองแดงขนาดใหญ่มีราคาแพงและแข็งกระด้าง การเพิ่มต้นทุนการเดินสายไฟเป็นสองเท่าเพื่อแลกกับประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นเพียงเล็กน้อยนั้นแทบจะไม่ใช่ความคิดที่ดีเลย

การลดความยาวของสายเคเบิลมักได้ผลดีกว่าการเพิ่มขนาด ย้ายชุดสายไฟให้ใกล้กับโหลดมากขึ้น หรือแบ่งสายออกเป็นสายหลักสั้นๆ และสายแยกย่อย ในแขนหุ่นยนต์ผ่าตัดหรือกิมบอลกล้องวงจรปิด การใช้สายเคเบิลแบบยืดหยุ่นที่สั้นกว่าจะช่วยลดมวลที่ข้อต่อต้องเคลื่อนที่ได้ ตรวจสอบค่าแรงดันตกคร่อมที่ยอมรับได้เทียบกับกระแสไฟฟ้าของโหลดและกระแสสูงสุดก่อนที่จะตัดสินใจเลือกโครงสร้าง

ส่วนที่ 4: การตรวจสอบความถูกต้องของ Flex-Life และรัศมีการดัดงอ

4.1 กฎเกี่ยวกับการตีเกลียว การหุ้มฉนวน และรัศมีโค้ง

ลักษณะการตีเกลียวของสายไฟกำหนดพฤติกรรมของสายแบตเตอรี่เมื่อมีการเคลื่อนไหว การตีเกลียวแบบหยาบจะรับมือกับส่วนโค้งงอที่แคบได้ไม่ดีและสึกหรอเร็ว การตีเกลียวแบบละเอียดจะกระจายแรงดึงไปทั่วสายไฟขนาดเล็กจำนวนมาก ลักษณะการตีเกลียวแบบยืดหยุ่นที่พบได้ทั่วไป ได้แก่:

• คลาส G, คลาส H และคลาส I

• ประเภท DLO (หัวรถจักรดีเซล)

• เมตริกคลาส 5 (มม.²) หรือเรียกอีกอย่างว่า “f”

• คลาส K (สายไฟสำหรับเครื่องมือกลและสายเชื่อม)

ชื่อผลิตภัณฑ์อาจทำให้คุณเข้าใจผิดได้ สายเคเบิลที่ขายในชื่อ "สายแบตเตอรี่" หรือ "สายเชื่อม" ไม่ได้บ่งบอกถึงระดับความแข็งแรงของเส้นลวดเสมอไป ตรวจสอบระดับความแข็งแรงของเส้นลวดก่อนติดตั้งสายไฟ

การถักแบบ Rope lay คือการบิดกลุ่มเส้นลวดหลายเส้นเข้าด้วยกันเป็นวงแหวน ทำให้มีความยืดหยุ่นสูงในขนาดที่ใหญ่ขึ้น และเหมาะสำหรับสายเชื่อม สายสำหรับงานเหมือง และสายเคเบิลพกพาสำหรับงานหนักที่ต้องยืดหยุ่นได้ขณะรับกระแสไฟฟ้าสูง

ระบุค่าแรงดันฉนวนและอุณหภูมิ ความต้านทานการเสียดสี ความเข้ากันได้กับน้ำยาทำความสะอาด และข้อกำหนดด้านการทนไฟสำหรับการใช้งานนั้นๆ ตรวจสอบขีดจำกัดรัศมีโค้งงอแบบคงที่และแบบไดนามิกสำหรับสายเคเบิลนั้นๆ โดยเฉพาะ อย่าสันนิษฐานว่าสายเคเบิลสำหรับงานเชื่อมหรือสายเคเบิลสำหรับงานทางทะเลนั้นเหมาะสมสำหรับการเคลื่อนที่ซ้ำๆ ของหุ่นยนต์

4.2 การตั้งค่าการทดสอบ Flex และเกณฑ์การยอมรับ

ออกแบบการทดสอบโดยอิงจากการติดตั้งจริง ติดตั้งชิ้นงานตัวอย่างที่รัศมีโค้งของการเดินสายไฟ จ่ายกระแสไฟฟ้าที่ใช้งาน และทดสอบการเคลื่อนที่ตามช่วงการเคลื่อนที่ของข้อต่อ ตรวจสอบความต้านทานของตัวนำและตรวจสอบฉนวนว่ามีรอยแตกหรือไม่ เกณฑ์การยอมรับขึ้นอยู่กับการใช้งาน ดังนั้นควรตกลงกับผู้ผลิตอุปกรณ์ก่อนเริ่มการทดสอบ อย่าใช้ข้อจำกัดจากโปรแกรมอื่น

การใช้เส้นลวดละเอียดเพียงอย่างเดียวไม่ได้ทำให้สายเคเบิลนั้นทนทานต่อการเคลื่อนไหวซ้ำๆ ได้ ต้องกำหนดลักษณะการดัดงอเทียบกับการบิด การเคลื่อนที่ ความเร็ว ความเร่ง รัศมีการดัดงอ อุณหภูมิ กระแสไฟฟ้าที่ใช้งาน และจำนวนรอบการใช้งานให้เหมาะสมกับการใช้งานจริง ตรวจสอบความต่อเนื่องเป็นระยะๆ ระหว่างการเคลื่อนไหว รวมถึงการเปลี่ยนแปลงความต้านทานและความเสียหายของฉนวนในช่วงเวลาการตรวจสอบ รวมถึงการติดตั้งแคลมป์ ตัวเชื่อมต่อ และอุปกรณ์ลดแรงดึงที่เหมาะสมกับการใช้งานจริง และยืนยันประสิทธิภาพทางไฟฟ้าและความร้อนหลังการทดสอบ ตกลงจำนวนตัวอย่างและขีดจำกัดการยอมรับก่อนการตรวจสอบความถูกต้อง

ส่วนที่ 5: การบูรณาการกระแสไฟฟ้า การลดแรงดัน และอายุการใช้งานที่ยืดหยุ่น

5.1 ตัวอย่างการใช้งานแพ็กเกจแบบกำหนดเอง

แต่ละแอปพลิเคชันจะสร้างแรงกดดันต่อขีดจำกัดที่แตกต่างกัน แขนหุ่นยนต์ผ่าตัด ต้องการสายแบตเตอรี่ที่ยืดหยุ่นและทนทานต่อการใช้งานหลายพันรอบ กิมบอลกล้องวงจรปิดต้องการสายสั้นๆ ที่มีแรงดันตกคร่อมต่ำที่กระแสแพนสูงสุด แท่นวางอุปกรณ์อุตสาหกรรมต้องการตัวนำขนาดใหญ่ที่ทนต่อไฟกระชาก รถเข็นทางการแพทย์ต้องการพื้นที่เชื่อมต่อขนาดเล็ก ตู้โทรคมนาคมต้องการสายป้อนยาวที่มีระยะการเดินสายจำกัด

คุณแก้ปัญหากรณีเหล่านี้ด้วยวิธีเดียวกัน เริ่มต้นด้วย... ตารางขนาดสายแบตเตอรี่ เพื่อจัดทำรายการขนาดสายไฟให้สั้นลง จากนั้นตรวจสอบการลดลงของกระแสที่จุดสูงสุดตลอดเส้นทางไป-กลับทั้งหมด แล้วยืนยันรัศมีโค้งงอและพฤติกรรมการดัดงอด้วยการทดสอบ สมมติว่าชุดหุ่นยนต์สมมุติใช้สายเคเบิลความยาวสั้นที่มีกระแสสูงสุดสูง แผนภูมิอาจผ่านเกณฑ์ขนาดสายไฟ แต่การลดพิกัดของตัวเชื่อมต่ออาจทำให้ไม่ผ่านเกณฑ์ ตัวเชื่อมต่อไม่ใช่สายไฟ จึงกลายเป็นปัจจัยจำกัด

5.2 รายการตรวจสอบการทบทวนและยอมรับการออกแบบของ OEM

นำผู้ผลิตอุปกรณ์ดั้งเดิม (OEM) เข้ามาตรวจสอบอย่างเป็นระบบก่อนวางจำหน่าย พิจารณาแต่ละส่วนและบันทึกคำตอบลงในบันทึกการออกแบบบรรจุภัณฑ์

ควรประสานพฤติกรรมของฟิวส์ตามเวลาและกระแสไฟฟ้า รวมถึงความสามารถในการตัดวงจร ให้สอดคล้องกับตัวนำ การต่อสาย และข้อจำกัดของ BMS แทนที่จะพิจารณาเฉพาะกระแสไฟฟ้าตามค่าที่กำหนดเท่านั้น กำหนดการตรวจสอบการบีบอัด การทดสอบแรงดึง และการวัดความต้านทานต่ำในแผนกระบวนการที่ได้รับการอนุมัติ ใช้การทดสอบความต้านทานฉนวนหรือการทดสอบความทนต่อไดอิเล็กตริกเฉพาะในกรณีที่เหมาะสม โดยกำหนดจุดทดสอบ แรงดันไฟฟ้า ระยะเวลา และการแยกอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ไวต่อการเปลี่ยนแปลงสำหรับแบบที่เผยแพร่แล้ว ตรวจสอบขั้ว การจัดเรียงขา การหุ้มด้วยท่อหดความร้อน ทางออกของสายไฟ และการลดแรงดึง หลีกเลี่ยงการทดสอบแรงดันไฟฟ้าสูงที่ไม่ระบุไว้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ของ BMS

ส่วนที่ 6: การต่อสายแบบอนุกรมและแบบขนานในชุดอุปกรณ์

6.1 การกำหนดขนาดการเชื่อมต่อและเส้นทางกระแสไฟฟ้า

การต่อแบตเตอรี่แบบอนุกรมและแบบขนานจะเปลี่ยนเส้นทางการไหลของกระแสไฟฟ้า ไม่ใช่แค่แรงดันไฟฟ้าของชุดแบตเตอรี่เท่านั้น การต่อแบบอนุกรมจะส่งกระแสไฟฟ้าทั้งหมดของชุดแบตเตอรี่ผ่านทุกจุดเชื่อมต่อ การเชื่อมต่อแบบขนานจะแบ่งกระแสไฟฟ้า การกระจายกระแสไฟฟ้ามักไม่เท่ากันในแต่ละสาขา ความต้านทานของสาขาจะเป็นตัวกำหนดส่วนแบ่ง ดังนั้นสายเชื่อมต่อที่ยาวหรือบางกว่าเล็กน้อยจะส่งกระแสไฟฟ้าได้น้อยกว่า ควรออกแบบสายเชื่อมต่อแต่ละเส้นให้เหมาะสมกับกรณีที่สาขามีความต้านทานสูงที่สุด ไม่ใช่ค่าเฉลี่ย

ระบุแผนผังของแต่ละสาขาและเส้นทางส่งกลับในชุดสายไฟที่กำหนดเอง ประเมินความต้านทานที่ไม่เท่ากัน สาขาที่เปิดอยู่ และการตัดการเชื่อมต่อของชุดสายไฟเดี่ยวในกรณีที่เกี่ยวข้อง ตรวจสอบสายเคเบิลและจุดเชื่อมต่อร่วมกัน ความยาวสายเคเบิลที่เท่ากันเพียงอย่างเดียวไม่ได้รับประกันการแบ่งกระแสไฟฟ้าเสมอไป

6.2 ข้อดีข้อเสียของบัสบาร์ สายแบตเตอรี่ และระบบไฮบริด

บัสบาร์และสายเคเบิลแก้ปัญหาทางกลที่แตกต่างกัน ไม่มีวัสดุใดที่มีความต้านทานต่ำกว่า กระแสไฟฟ้าสูงกว่า หรือระบายความร้อนได้ดีกว่าโดยอัตโนมัติ ผลลัพธ์เหล่านั้นขึ้นอยู่กับวัสดุ ขนาดหน้าตัด ความยาวของเส้นทาง ความต้านทานของข้อต่อ และการระบายความร้อน โปรดพิจารณาตารางด้านล่างเป็นเพียงแนวโน้มการจัดวางที่เป็นไปได้ ไม่ใช่พิกัดกระแสไฟฟ้าที่เทียบเท่าหรือการเปรียบเทียบต้นทุนที่รับประกัน ระบุข้อต่อที่ยืดหยุ่น ระยะห่างของฉนวน และการขยายตัวทางความร้อนที่แตกต่างกันสำหรับวัสดุที่เลือก สายเคเบิลแบบยืดหยุ่นอาจเหมาะสมกว่าในกรณีที่การเคลื่อนไหวหรือการเข้าถึงเพื่อซ่อมบำรุงเป็นสิ่งสำคัญ

ความต้านทานการสัมผัสมีความสำคัญในทุกจุดเชื่อมต่อ แม้แต่ความต้านทานต่ำก็ทำให้เกิดความร้อนเมื่อกระแสไฟฟ้าสูง ดังนั้นผู้ผลิตจึงมักใช้การเชื่อมด้วยเลเซอร์กับเซลล์แบตเตอรี่เข้ากับบัสบาร์ บัสบาร์ยังสามารถทำหน้าที่เป็นส่วนหนึ่งของเส้นทางความร้อนไปยังฮีทซิงค์ได้อีกด้วย ควรสังเกตความแตกต่างของการขยายตัวทางความร้อนในวัสดุบัสบาร์แบบผสม การจัดวางแบบไฮบริดมักได้ผลดีที่สุด: บัสบาร์แบบแข็งสำหรับแกนหลัก และสายเคเบิลแบตเตอรี่แบบยืดหยุ่นสำหรับข้อต่อที่เคลื่อนไหวได้

ส่วนที่ 7: การเลือกและการต่อสายตัวนำ

7.1 การเลือกตัวนำ: วัสดุ การตีเกลียว และฉนวน

คิดว่าการเลือกตัวนำเป็นการตัดสินใจเพียงครั้งเดียว ไม่ใช่การตัดสินใจแยกกันสามครั้ง วัสดุ การตีเกลียว และฉนวนต้องตอบสนองความต้องการด้านกระแสไฟฟ้าและอายุการใช้งานที่ยืดหยุ่นได้พร้อมกัน เลือกเส้นลวดละเอียดสำหรับข้อต่อที่มีการเคลื่อนไหว จากนั้นตรวจสอบให้แน่ใจว่าฉนวนสามารถรับมือกับการเคลื่อนไหวและความร้อนนั้นได้ ปลอกหุ้มที่แข็งทื่อหุ้มทองแดงที่ยืดหยุ่นได้จะยังคงแตกตรงจุดที่สายเคเบิลโค้งงออยู่ดี

ทองแดงยังคงเป็นตัวเลือกยอดนิยมสำหรับคนส่วนใหญ่ สายแบตเตอรี่สายไฟอะลูมิเนียมสามารถนำกระแสไฟฟ้าได้ดีและบีบอัดได้อย่างน่าเชื่อถือ ช่วยลดน้ำหนักในการใช้งานในโครงสร้างพื้นฐานแบบติดตั้งถาวร แต่ต้องมีการเชื่อมต่ออย่างระมัดระวังและต้องใช้ขนาดหน้าตัดที่ใหญ่กว่าสำหรับการใช้งานแบบเดียวกัน เปรียบเทียบตัวเลือกของคุณกับเส้นทางการเดินสายจริง

สภาพแวดล้อมเป็นตัวกำหนดการเลือกฉนวนของคุณ รถเข็นทางการแพทย์อาจต้องการฉนวนที่ทนทานต่อการทำความสะอาดซ้ำๆ แท่นวางสินค้าในโรงงานอุตสาหกรรมอาจต้องการความทนทานต่อการเสียดสี เลือกอุณหภูมิที่เหมาะสมกับอุณหภูมิสูงสุดภายในบรรจุภัณฑ์ ไม่ใช่อุณหภูมิห้องภายนอก

7.2 วิธีการยุติการเชื่อมต่อและการลดแรงดึง

การต่อสายเป็นตัวตัดสินว่าสายไฟจะใช้งานได้ต่อไปหรือไม่ การบีบปลายสายต้องเหมาะสมกับวัสดุตัวนำ ชนิดของเส้นลวด และขนาดของขั้วต่อ ตรวจสอบแรงดึงและความต้านทานในตัวอย่างจากทุกล็อตการผลิต ข้อต่อบัดกรีใช้ได้กับชิ้นส่วนประกอบแบบตายตัวบางประเภท แต่จะทำให้กลุ่มเส้นลวดแข็งตัวใกล้ข้อต่อและทำให้เกิดความเค้นดัดงอเฉพาะจุดนั้น

การเลือกตัวเชื่อมต่อและขั้วต่อ จากส่วนที่ 2 จะกำหนดขีดจำกัดทางไฟฟ้า การลดแรงดึงจะช่วยรักษาขีดจำกัดนั้นให้ปลอดภัยตลอดเวลา จัดวางสายแบตเตอรี่ให้การเคลื่อนไหวเกิดขึ้นตามความยาวที่อิสระ ไม่ใช่ที่จุดบีบอัด เพิ่มห่วงบริการ หนีบฉนวน และระวังอย่าให้ส่วนโค้งงออยู่ใกล้กับจุดสัมผัส ตรวจสอบให้แน่ใจว่าตัวหนีบไม่บีบฉนวนจนเสียหาย

จดบันทึกวิธีการเชื่อมต่อแต่ละวิธีลงในบันทึกการออกแบบชุดสายไฟ ระบุเครื่องมือที่ใช้ในการบีบอัด แม่พิมพ์ และผลการตรวจสอบ สายแบตเตอรี่ที่ดีแต่การบีบอัดไม่แน่นก็ยังคงร้อนอยู่ สายแบตเตอรี่ที่ดีแต่ไม่มีตัวช่วยลดแรงดึงก็ยังคงใช้งานไม่ได้ในภาคสนาม

ทำตามขั้นตอนต่อไปนี้สำหรับชุดสินค้าสั่งทำพิเศษทุกชุด:

1. กำหนดข้อกำหนด: โปรไฟล์กระแสไฟฟ้า สภาพแวดล้อม การกำหนดเส้นทาง และขอบเขตของสัญญาณ

2. เลือกขนาดสายแบตเตอรี่ให้เหมาะสมกับกระแสไฟ โดยคำนึงถึงการมัดสายและการลดพิกัดกำลังของขั้วต่อด้วย

3. ตรวจสอบแรงดันตกคร่อมที่กระแสสูงสุดตลอดเส้นทางไป-กลับทั้งหมด

4. ตรวจสอบอายุการใช้งานที่ยืดหยุ่นได้โดยการทดสอบที่รัศมีการดัดงอที่ติดตั้งไว้

5. ตรวจสอบการต่อสาย การลดแรงดึง และการจัดวางสายให้เรียบร้อย

ข้อจำกัดในการยึดเหนี่ยวส่วนใหญ่มักอยู่ที่ตัวเชื่อมต่อหรือจุดสิ้นสุด ไม่ใช่สายไฟเปลือย การทดสอบการยอมรับจะช่วยปิดวงจร บันทึกสมมติฐานและผลการทดสอบทุกอย่างลงในบันทึกการออกแบบบรรจุภัณฑ์ เพื่อให้การผลิตครั้งต่อไปเริ่มต้นจากหลักฐาน

คำถามที่พบบ่อย

ฉันสามารถเลือกขนาดสายแบตเตอรี่จากตารางอย่างเดียวได้หรือไม่?

ไม่ครับ แผนภูมิเป็นเพียงจุดเริ่มต้น และตั้งอยู่บนสมมติฐานบางประการ คุณยังคงต้องปรับลดกำลังไฟฟ้าลงเนื่องจากข้อจำกัดด้านการรวมกลุ่ม อุณหภูมิแวดล้อม และขั้วต่อ จากนั้นตรวจสอบแรงดันตกคร่อมที่กระแสสูงสุดตลอดเส้นทางการเดินทางไปกลับทั้งหมด ยืนยันผลลัพธ์ด้วยการทดสอบก่อนปล่อยใช้งาน

ฉันควรตั้งค่าขีดจำกัดแรงดันตกคร่อมไว้ที่เท่าใด?

กำหนดค่าแรงดันตกที่ยอมรับได้จากช่วงการทำงานของโฮสต์และแรงดันไฟต่ำสุดของชุดแบตเตอรี่ที่รับโหลด รวมทั้งตัวนำทั้งสองตัว หน้าสัมผัสทั้งหมด และความต้านทานที่ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ จากนั้นวัดสภาวะการเริ่มต้นและการทำงานที่เลวร้ายที่สุด ไม่มีเปอร์เซ็นต์ใดที่ใช้ได้กับชุดแบตเตอรี่แบบกำหนดเองทุกแบบ

อะไรมีข้อจำกัดก่อนกัน — สายไฟหรือตัวเชื่อมต่อ?

โดยทั่วไปแล้ว ตัวเชื่อมต่อหรือจุดต่อสายมักจะเป็นตัวจำกัดก่อน กราฟแสดงการลดพิกัด (derating curve) อธิบายถึงขีดจำกัดการทำงานทางความร้อนภายใต้เงื่อนไขขอบเขตที่กำหนดไว้ ไม่ใช่ระยะปลอดภัย ควรตรวจสอบความต้านทานการสัมผัส จำนวนขาที่รับโหลด อุณหภูมิที่ตัวเรือนทน และคุณภาพการย้ำสาย ตัวเชื่อมต่อสมมติขนาด 250 A ที่อุณหภูมิ 25 °C จะสูญเสียความสามารถในการรับกระแสได้มากที่อุณหภูมิแวดล้อม 85 °C

ฉันจะกำหนดเกณฑ์การยอมรับสำหรับชีวิตการทำงานแบบยืดหยุ่นได้อย่างไร?

กำหนดค่าต่างๆ ร่วมกับผู้ผลิตอุปกรณ์ก่อนเริ่มการทดสอบ ติดตั้งชิ้นงานทดสอบที่รัศมีโค้งที่กำหนดไว้ จ่ายกระแสไฟฟ้าใช้งาน และทดสอบการเคลื่อนที่ตามช่วงการทำงานจริง ติดตามการเปลี่ยนแปลงของความต้านทาน การขาดของเส้นลวด และการสึกหรอของฉนวนหุ้ม ห้ามนำค่าขีดจำกัดจากโปรแกรมอื่นมาใช้

ฉันจะเลือกขนาดฟิวส์หลักได้อย่างไร?

เลือกฟิวส์โดยพิจารณาจากแรงดันไฟฟ้ากระแสตรง กระแสลัดวงจรที่คาดการณ์ได้ และพิกัดการตัดกระแส พฤติกรรมเวลา-กระแส ความทนทานต่อพัลส์ การลดพิกัดตามอุณหภูมิ และความสอดคล้องกับข้อจำกัดของตัวนำและระบบจัดการแบตเตอรี่ (BMS) การใช้ค่าตัวคูณกระแสคงที่เพียงอย่างเดียวไม่เพียงพอ โปรดดูคำแนะนำในการเลือกฟิวส์ของ Littelfuse