Welcher Shunt-Widerstand für das Elektronenstrahlschweißen eignet sich für Hochleistungsenergiespeicher und Fahrzeugbatteriesysteme?

Shunts sind niederohmige Abtastwiderstände mit Mikroohm. Wenn Strom durch die Komponente fließt, entsteht an ihren Anschlüssen ein Spannungsabfall im Millivolt--Bereich. Das BMS nutzt diesen Spannungsabfall, um den Schleifenstrom zu berechnen, was es zu einem Kernerkennungsgerät in Leistungsbatteriesystemen macht. Die Qualität des Verbindungsprozesses mit unterschiedlichen Metallen bestimmt direkt die Probengenauigkeit. Shunt-Widerstände für das Elektronenstrahlschweißen, die mithilfe eines Vakuumschmelzverfahrens hergestellt werden, sind derzeit die gängigsten hochpräzisen Probenahmekomponenten für elektronische Steuerungssysteme neuer Energiefahrzeuge.

Der Shunt verfügt über eine dreiteilige Verbundstruktur, die aus Metallanschlüssen, einer Widerstandslegierung und einem Schweißverbindungsbereich besteht. Es enthält Befestigungslöcher für die Gesamtmontage. Die größten Designherausforderungen liegen in der Legierungsauswahl und dem Schweißen unterschiedlicher Metalle. Normales Schweißen führt leicht zu zusätzlichem Widerstand und schlechten Lötstellenfehlern, die die aktuellen Erfassungsdaten ständig beeinträchtigen. Stabile -leistungsfähige Shunt-Widerstände beim Elektronenstrahlschweißen vermeiden diese Genauigkeitsverlustprobleme während des Schweißprozesses.

Die gängigen Materialien für Shunt-Widerstandskörper sind in drei Kategorien unterteilt: Mangan-Kupfer, Eisen-Chrom-Aluminium und Nickel-Chrom. Für neue Energie-BMS-Anwendungen wird eine Mangan-Kupfer-Legierung aufgrund ihres geringen spezifischen Widerstands und minimalen Temperaturdriftkoeffizienten bevorzugt, wodurch sie für hochpräzise Mikro-Ohm-Probennahme geeignet ist. Kupferanschlüsse neigen zur Oxidation, was zu schlechtem Kontakt führt. Daher werden häufig Oberflächenbehandlungen wie Verzinnung, Vernickelung und OSP-Schutz angewendet. In Kombination mit einem Präzisionsschmelzverfahren gewährleistet der Mangan-Kupfer-Widerstandsshunt sowohl langfristige Korrosionsbeständigkeit als auch stabile Leitfähigkeit.

Die Verbindung zwischen der Mangan-Kupfer-Legierung und den Kupferanschlüssen erfolgt im Allgemeinen durch Hochenergie-Elektronenstrahlschweißen. Ein fokussierter, beschleunigter Elektronenstrahl bombardiert die Kontaktfläche, schmilzt das Grundmaterial und bildet eine metallurgische Verbindung. Das Vakuum-Elektronenstrahlschweißen weist den höchsten Reifegrad auf. Die Schweißnaht ist gleichmäßig und dicht, mit einem äußerst geringen zusätzlichen Widerstand im Schweißbereich, wodurch eine Beeinträchtigung der Probenahmewerte verhindert wird. Der mit diesem ausgereiften Verfahren hergestellte Maganin-Shunt für Elektronikmessgeräte kann die Genauigkeitsanforderungen für den langfristigen Dauerbetrieb von Leistungsbatterien erfüllen.

Shunt-Widerstände und Leiterplatten können entweder durch Stiftlöten oder durch Oberflächenmontagetechnik (SMT) zusammengebaut werden. SMT-Löten bietet stärkere Schweißnähte, ist mit der automatisierten Massenproduktion kompatibel und wird häufig in den elektronischen Steuerungssystemen gängiger New-Energy-Fahrzeuge eingesetzt. Unabhängig von der gewählten Montagemethode ist die Lötqualität des Bauteilkörpers von entscheidender Bedeutung für die Genauigkeit. Maganin-Shunt-Widerstands-Shunts mit konformen Prozessen sind mit beiden PCB-Verbindungsschemata kompatibel und weisen kontrollierbare Abtastfehler auf.

Die Industrie verwendet üblicherweise eine Kelvin-Vierleiter-Abtaststruktur. Zwei Leitungen führen den hohen Strom des Hauptstromkreises, während zwei dedizierte Leitungen die Spannung sammeln, wodurch Messabweichungen durch Spannungsabfälle von Stromleiterbahnen vermieden werden. Beim PCB-Routing müssen sich die Abtastspuren nahe am Legierungskörper befinden, um sicherzustellen, dass die erfassten Werte nur den Spannungsabfall am Widerstandskörper darstellen. Das Präzisionslöten des Manganin-Shunts für eine Phase maximiert den hohen Präzisionsvorteil der Vierdrahterkennung.

Der Lötprozess ist ein zentraler Kontrollpunkt für die Leistung des Shunt-Widerstands. Herkömmliches Schmelzschweißen und Hartlöten ist anfällig für Fehler wie Blasen, Delaminierung und örtlich hohen Widerstand, was Fehler unter Hochtemperaturbedingungen verstärken kann. Das Elektronenstrahlschweißen konzentriert den Wärmeeintrag, minimiert die Wärmeeinflusszone und verschmilzt unterschiedliche Metalle zu einer einzigen Einheit, wodurch Temperaturdrift und Kontaktwiderstand erheblich reduziert werden. Der standardisierte Prozess produziert Maganin-Kupfer-Shunt für elektronische Energiezähler, die für anspruchsvolle Betriebsbedingungen in Energiespeichern und Autobatterien geeignet sind.

Die anhaltende Expansion der neuen Energiebranche treibt die Modernisierung von BMS-Probenahmeelementen voran. Geräte erfordern eine immer höhere Stromerkennungsgenauigkeit und Langzeitstabilität, sodass gewöhnliche Shunts für Hochspannungs-Schnellladeszenarien und Energiespeicherszenarien mit hoher Leistung ungeeignet sind. Der Shunt-Widerstand von Stromzählern nutzt seine umfassenden Vorteile wie geringen zusätzlichen Widerstand, hohe strukturelle Festigkeit und geringe Temperaturdrift und wird nach und nach zum Standard-Abtastelement für elektronische Steuergeräte für neue Energien, was den stabilen Betrieb von Energiebatteriemanagementsystemen unterstützt.

Wir haben unsere eigenen entwickeltShunt-Widerstand für Elektronenstrahlschweißenunter Verwendung einer standardisierten Vakuum-Elektronenstrahlschweiß-Produktionslinie. Die Anschlüsse nutzen ein hoch{1}}reines Mangan--Kupferlegierungssubstrat und unterstützen verschiedene -Korrosionsschutz-Oberflächenbehandlungen. Die Schweißnaht ist frei von Hohlräumen, weist einen extrem geringen zusätzlichen Kontaktwiderstand auf und eignet sich perfekt für die Vierleiter-Probenahme in Automobil- und Energiespeicher-BMS-Systemen. Es widersteht Probendriften, die durch Hoch- und Tieftemperaturwechsel verursacht werden, und unterstützt kundenspezifische Widerstandswerte und Abmessungen. Neue Hersteller von Energieausrüstungen mit Bedarf an Musterprüfungen oder Großlieferungen können sich jederzeit bezüglich technischer Parameter und Beschaffungspläne an uns wenden.