尽管电动汽车（EV）背后的技术已经存在了一段时间，但在过去十年中，电动汽车和混合动力电动汽车（HEV）作为私人机动车的销售显着增加。凭借它们提供的好处，电动汽车被许多人视为汽车行业的未来。随着电动汽车和混合动力汽车市场的增长，制造商将寻求技术进步，以提高这些车辆的效率、功率和能力，超声波焊接将在这些技术进步中发挥作用。自20世纪80年代末以来汽车线束制造业一直是超声波焊接的.大用户，主要使用该技术进行电线拼接。然而，该技术的新应用正被用作未来流程的一部分，.终将为汽车制造商提供解决当今电动汽车技术许多缺点的解决方案。

当前的电动汽车制造格局

在电动汽车中，组合在密封包装中的大型电池组用于实现为车辆电动机供电所需的工作电压和电流。目前，EV/HEV领域的两个主要问题是储能和行驶里程。OEM正以两种方式解决这些问题：制造更大的电池以实现更大的续航里程，以及制造更强大的电池以加快充电速度。这两种方法都有挑战。是的，电池可以变得更大，但它们只能达到一定的尺寸，才能变得太贵和太重而无法成为可行的解决方案。

传统布线并不是人们通常寻找电动汽车创新的..个地方，但.近的进步对电动汽车故事产生了重大影响，因为它们为OEM提供了他们在电动汽车架构中迫切需要的两样东西：更少的质量和更多的空间。一种腾出空间并减少质量的方法是从圆形布线转向扁平导体。这就是汇流排的作用。

什么是电气母线？

汇流排源自拉丁文单词“omnibus”，翻译为“所有”（如“特定系统中的所有电流”），汇流排是扁平导体，正在成为电动汽车架构的一部分。母线通常安装在开关设备、配电盘和母线槽外壳内，用于局部大电流配电。它们还用于连接电气开关站的高压设备和电池组的低压设备。母线是由铜、黄铜或铝制成的金属条或棒，用于接地和导电。电气母线可以涂覆各种材料，例如铜，以提供不同的导电极限和变化。母线有多种形状和尺寸，这些形状和尺寸将决定导体在劣化之前能够承载的.大电流量。

如今，一个电池组中有多达20多条母线，随着电池组越来越大和/或越来越强大，这一数量将会增加，而电池组内部的空间仍然非常紧凑。超声波焊接是电动汽车应用中母线的..连接工艺。但是，由于这些更强大的电池只有其快速充电的能力，我们很快就会看到电池组之外的更多汇流排创新，将高功率从充电入口传输到电池，再传输到其他高功率电机和设备，从而增加了创新超声波焊接应用的需求。

为什么公司更喜欢母线

从长远来看，人们认为，对于汽车工业中的部分线束，母线可能比标准电缆更受青睐。电动汽车的日益普及、成本效益、易于安装、汽车母线的维修和服务成本低以及电动汽车充电基础设施的发展是汽车母线需求增长的一些关键因素。此外，电动汽车制造和充电基础设施的技术发展有望惠及..汽车母线市场。根据市场研究，由于这些因素，预计2030年市场将产生1.7亿美元以上的收入，2021-2030年的复合年增长率为24.6%。

使用母线的好处：

降低设施成本，加快安装速度

能够轻松快速地添加、移除或重新定位电源，无需停机

面向未来且高度灵活，因为某些插件可以在不断电的情况下断开连接和重新连接

无需日常维护

扩展或改造速度更快、成本更低

更环保，因为它通常需要更少的安装材料，并且插入式插座可重复使用且易于重新定位

扁平导体占用空间较小，高度缩短70%

可以支持比具有相同横截面积的电缆多 15% 的功率

重量和包装空间更小，灵活性更好。例如，160 mm² 柔性扁平铝 （FF-Al） 电缆是 200 mm² 圆形铝电缆的创新和替代解决方案。

使用螺栓进行紧固，这是当今.可靠的工艺，成本更低。但它增加了额外的零件（螺栓）并需要特定的扭矩值

..散热 – 比绞合电缆更有效

多种结构 – 铜和铝，刚性或柔性，层压。

内部电池无需电磁兼容

促进自动化，提高..性和质量

母线材料和尺寸的重要性

母线通常由耐腐蚀的铜、黄铜或铝制成，装在实心或空心管中。母线的形状和尺寸，无论是扁平条、实心棒还是棒，由于表面积与横截面积比高，可以实现更有效的散热。

尽管铜会随着时间的推移而氧化，但它仍然具有导电性，但这通常意味着更多的功率可以推动电力沿着表面。虽然它不能完全防止长时间氧化，但它大大降低了影响。涂覆母线表面将有助于防止氧化。母线涂层通常有三个主要用途：

抑制腐蚀

提高导电性

用于美容目的

叠层母线用于避免电力电子电路中并联开关装置中的循环电流。除了在电动汽车中的重要应用外，由于其低电感特性，它在太阳能和风能收集和分配方面也有广泛的应用。一种更有效且成本效益更高的方法是使用绝缘环氧涂层粉末。环氧涂层粉末具有极高的介电强度，可直接与母线铜、铝或镀银层结合。

母线的大小取决于其特殊用途。.常见的商用和工业母线尺寸为40–60安培、100安培、225安培、250安培、400安培和800安培。

汽车应用中使用的母线的当前尺寸为35、50或90 mm²。

母线有铜和铝两种材质。选择材料时考虑的主要区别是：

抗拉强度

电流载流量

电阻

重量

成本

铝母线成本较低，在高湿度条件下工作良好。但铝的电流能力和电阻率比铜低。铜具有优于铝的热特性。

母线制造商可以查看用于 EV/HEV 或其他配电应用的母线的.低要求，详细说明成本和材料选择与性能之间的权衡。当然，对于EV/HEV配电应用，驾驶员..是一个额外的问题，在选择母线材料时，应尽可能实现.高的可靠性，不仅为了满足车辆保修要求，而且为了驾驶员和乘客的..。

计算导体尺寸对于母线的电气和机械性能尤为重要。载流要求决定了导体的.小宽度和厚度。机械考虑因素包括刚性、安装孔、连接和其他子系统元素。导体的宽度应至少是导体厚度的三倍。增加凸耳和安装孔会改变导体的横截面积，从而在母线上产生潜在的热点。必须考虑每个片或端接的.大电流以避免热点。

实心和柔性母线

必须考虑的另一个关键区别是实心母线与柔性母线。对于EV电池内的汽车应用，使用实心母线（见图2）。当特定区域需要移动以进行组装或应用时，柔性母线在短段中使用。它用作电气“跳线”。柔性母线的示例如图3所示。

柔性母线有几层薄薄的铜或铝，设计用于在交流或直流系统中有效地分配电力。在装配区域焊接铜箔叠层，使端部刚性连接，而中间保持柔性。需要柔性母线的应用示例包括：

电动、混合动力和燃料电池车辆

能源和海上行业的开关设备和变压器

发电机在船舶工业中的应用

变压器和充电站

铁路应用、化工厂和高压配电中的开关设备和变电站

发电机电源链路

开关柜中的电气连接

未来汽车母线应用

电池组外部的母线创新将是未来的热门话题，将高功率从充电入口传输到电池，再传输到其他高功率电机和设备。

所有原始设备制造商和一级供应商对汇流排的兴趣越来越高，主要用于高压应用。如今，电池组大约有15-20条母线。对于包装外，需要一种自动化的屏蔽过程，这在..是不存在的。目前，重点是电池组。

随着未来的创新提高了电池组外部母线的利用率，这些新应用将为超声波焊接创造重大机会，以提高母线结构中未来连接设计的整体质量。超声波焊接，特别是扭转焊接技术，允许焊接更大尺寸的焊缝，轻微的振动，以及连接更难到达的区域的能力。随着行业的发展，这些功能将允许在电动汽车电池组外进一步实施母线。提供了在未来电动汽车应用中如何实施超声波焊接的几个示例。

特斯拉、宝马和福特等公司正在推动电池组外母线的使用。.近，..技术公司APTIV以约6亿美元的价格收购了意大利公司Intercable，积极寻求利用母线在电池组外进行高功率配电。宝马是其前三大客户之一，显示出强烈的追求这种新的配电方式的迹象。在美国和欧洲，还有少数其他公司正在开发带屏蔽的母线。