Vaatamised: 0 Autor: saidi toimetaja Avaldamisaeg: 2026-08-14 Päritolu: Sait
Kui kuumusel lastakse vabalt ühest elemendist teise liikuda, võib lokaalne aku rike laieneda mooduli tasemel levikuks ja lõpuks ohustada kogu akut.
Vilgukivi kõige tõhusam kasutamine on seetõttu igal tasandil erinev: õhukesed tõkked elementide vahel, suuremad soojus- ja elektritõkked moodulite ümber ning tulekindel isolatsioon pakendikaantel, seintel, siinidel ja muudel kriitilistel liidestel. Vilgukivi ei ole aktiivne jahutusmaterjal; selle peamine ülesanne on viivitada soojusülekannet, säilitada dielektriline eraldatus ja kaitsta ümbritsevaid struktuure ebatavaliste kõrge temperatuuriga sündmuste ajal.
Kui kaks rakku on tihedalt kokku pakitud, võib otsene pind-pind soojusülekanne võimaldada rikkis rakul oma naabrit kiiresti soojendada ja suurendada rakkudevahelise soojuse levimise ohtu.
Lahenduseks on õhukeste vilgukivilehtede, vilgukivi laminaatide või konstrueeritud vilgukivipõhiste tõkete paigaldamine külgnevate elementide vahele, kus aku arhitektuur nõuab termilist ja dielektrilist eraldamist. Barjäär loob täiendava soojustakistuse, säilitades samal ajal elektriisolatsiooni juhtivate rakupindade ja ümbritsevate struktuuride vahel.
Jäika vilgukivi ja vilgukivi laminaate kasutatakse tõkkena akuelementide vahel, kuna need säilitavad elektriisolatsioonivõime kõrgel temperatuuril ja võivad aidata aeglustada soojusülekannet termilise sündmuse ajal.[1]
Rakkude tasemel vilgukivi on eriti praktiline prisma- ja kott-rakuga paigutusega, kus suured lamedad pinnad on üksteise vastas. Silindriliste elementide arhitektuurid võivad sõltuvalt rakkude vahekaugusest ja õhutussuunast kasutada kujuga tõkkeid, hülssi, rõngaid, vahetükke või muid termiliselt levivaid materjale.
Vilgukivi ei tohiks blokeerida kavandatud raku ventilatsiooniteed. Barjäär, mis aeglustab soojuse külgmist levikut, kuid suunab kuuma gaasi teise kriitilise komponendi poole, võib luua teistsuguse rikkerežiimi.
Isegi kui üksikutel elementidel on termilised tõkked, võib tõsine sündmus siiski mooduli raami, siinid, otsaplaadid, naaberelemendirühmad ja elektrilised komponendid äärmise kuumuse kätte sattuda.
Lahenduseks on suuremate vilgukivikomponentide kasutamine moodulipoolsete tõkete, otsaplaadi isolatsiooni, siini isolatsiooni, ülemise kaitse ja rakurühmade vahelise soojuseraldusena. Sellel tasemel ei kaitse vilgukivi enam ainult ühte rakuliidest; sellest saab osa mooduli soojuse leviku ja elektriisolatsiooni arhitektuurist.
Vilgukivikomponente kasutatakse tavaliselt elementide, moodulite ja juhtivate osade vaheliseks elektriisolatsiooniks, samuti soojustõkkeks ja tulekindlaks kaitseks EV akusüsteemides.[2]
Aku tase |
Tüüpiline vilgukivi asend |
Peamine funktsioon |
Peamine disainirisk |
|---|---|---|---|
Lahter |
Külgnevate rakkude vahel |
Aeglane soojusülekanne elemendist rakku ja tagab dielektrilise isolatsiooni |
Ventilatsiooniteede blokeerimine või liigse paksuse kasutamine |
Moodul |
Mooduli seinad, otsaplaadid, siinid ja rakurühma piirid |
Hoidke soojust väiksemas tsoonis ja kaitske elektrilisi liideseid |
Kompressiooni, jahutamise või kokkupaneku häirimine |
Pakkida |
Pakendi kaas, külgseinad, moodulivahelised tõkked ja HV komponendid |
Kaitske korpust ja viivitage paketi tasemel levikut |
Kaal, pakendiruum ja mittetäielik katvus |
Mooduli tasemel materjali valikul tuleks arvestada ka kokkusurumisega. Mõned akuarhitektuurid vajavad kontrollitud survet kotile või prismaelementidele, mis tähendab, et jäiga vilgukivi võib kombineerida paremini ühilduva padjaga, kui eeldatakse, et see tagab nii tulekaitse kui ka survehalduse.
Kui termiline sündmus pääseb moodulist välja, võivad kuum gaas, leek, osakesed ja kiirgussoojus rünnata aku kaant, korpuse seina, kõrgepingesiine, juhtmeid, pistikuid või lähedal asuvaid sõiduki konstruktsioone.
Lahenduseks on kasutada suuremaid vilgukivilehti ja vormitud komponente kriitiliste pakendipiiride ümber, sealhulgas paki kaane alumine külg, perimeetri seinad, moodulitevahelised liidesed, siinipiirkonnad ja kõrgepinge elektrilised komponendid. Pakenditasemel vilgukivi on lõplik termiline ja dielektriline barjäär aku sisemise rikketsooni ja korpuse või sõiduki vahel.
Tööstuslikud rakendused hõlmavad elementide ja moodulite tõkkeid, isolatsiooni aku sisemise perimeetri ümber, pakendi kaane kaitset ja painduvat vilgukivist isolatsiooni komponentide, nagu siinid ja juhtmestik, ümber.[3]
Pakitase nõuab üldiselt suuremat pinnakatet kui rakutasandi tõkked, seega muutuvad olulisemaks kaal, paksus, kinnitus, vibratsioonikindlus, väljalõiked, õhutusavad ja koostu tolerantsid.
Kõige paksema vilgukivist lehe lisamine kõikjale ei ole automaatselt kõige turvalisem disain. Soojustõkked peavad töötama koos gaasi väljalaske, rõhu vähendamise, jahutusplaatide, elektriliste vahekauguste, hooldatavuse ja pakendi üldise massiga.
Sama vilgukivi paksuse ja geomeetria kasutamine igal akutasemel võib lisada tarbetut massi, jättes samas kõige olulisemad soojusrajad ebapiisavalt kaitsmata.
Õige lahendus on valida vilgukivi vastavalt rikkerežiimile igas kohas, mitte käsitleda seda ühe universaalse aku isolatsioonilehena. Rakkutõkked seavad esikohale lokaalse leviku kontrolli, moodultõkked kaitsevad suuremaid elektri- ja konstruktsioonialasid ning pakitõkked kaitsevad korpust ja sõiduki liidest.
Lihtsustatud disainiloogika on järgmine:
Lahtri tase: peatage soojuse liikumine otse naaberkambrisse.
Mooduli tase: vältige, et üks rakurühm kahjustaks kogu moodulit.
Paketase: vältige mooduli tasemel kuumuse ja leegi ründamist korpuse ja ümbritseva sõiduki vastu.
Liiga õhuke vilgukivileht ei pruugi anda piisavalt termilist viivitust, samas kui tarbetult paks leht suurendab pakendi kaalu, maksumust, virna kõrgust ja kokkupaneku raskusi.
Lahenduseks on paksuse määramine termilise leviku testimise, dielektriliste nõuete, mehaaniliste piirangute, kokkupuuteaja ja tõkke asukoha abil. Pole olemas ühte vilgukivi paksust, mis sobiks iga EV aku jaoks.
Nõutav konstruktsioon sõltub raku keemiast, raku formaadist, salvestatud energiast, vahekaugusest, eeldatavast soojusvoost, ventilatsiooni-gaasi suunast, lubatud temperatuurist kaitstud poolel, vilgukivi kvaliteedist, sideainesüsteemist ja sellest, kas materjali kasutatakse eraldi või mitmekihilise tõkke osana.
Seetõttu peaks materjalivalik põhinema tüüpilisel aku testimisel, mitte lihtsalt määrama '1 mm vilgukivi' või '2 mm vilgukivi' üldisest kataloogist.
Vilgukivi, aerogeeli ja silikoonvahu töötlemine vahetatavate materjalidena võib põhjustada halba soojuslikkust, kuna iga materjal lahendab erineva kombinatsiooni isolatsiooni-, surve-, tihendus- ja tulekaitseprobleemidest.
Parem lahendus on sageli mitmekihiline disain, milles vilgukivi pakub kõrge temperatuuriga dielektri- ja leegikaitset, samas kui teine materjal tagab madala soojusjuhtivuse, vastavuse, polsterduse või tihenduse. Materjalide kombinatsioonid tuleks valida aku tegeliku arhitektuuri ja väärkasutuse testi tulemuste põhjal.
Vilgukivi on eriti kasulik seal, kus on vaja struktuurseid soojustõkkeid ja elektriisolatsiooni. Aerogeelil põhinevad materjalid võivad pakkuda väga madalat soojusjuhtivust, samas kui silikoonvahud võivad pakkuda kokkusurumise taastumist ja vahede kohandamist.
Ei tohiks eeldada, et üks materjal täidab kõiki akufunktsioone.
Lameda vilgukivist lehe tellimine enne aku geomeetria kinnitamist võib põhjustada ventilatsiooniavade ummistumist, halba paigaldusruumi, materjali pragusid, katmata soojusradasid või häireid siinide ja jahutuskonstruktsioonide töös.
Õige lahendus on kujundada vilgukivi komponent tegeliku lahtri, mooduli või paki CAD-i ja termilise põgenemise stsenaariumi järgi. Enne prototüübi lõikamist tuleks määratleda paksus, väljalõiked, augud, servade kaugused, painutusnõuded, liim, kinnitusviis, dielektrilised nõuded ja lubatud mõõtmete tolerantsid.
Esitatav tehniline teave:
Saatke elemendi vorming, vilgukivi asukoht, CAD-joonis, nõutav paksusvahemik, maksimaalsed mõõtmed, dielektriline sihtmärk, termilise tõkke sihtmärk, liiminõue, tihendusnõue, töötemperatuur ja kohaldatavad aku kuritarvitamise testi spetsifikatsioonid.
Vilgukivi võib laboratoorse leegikatse ellu jääda, kuid aku sees siiski ebaõnnestub, kui kuumad osakesed tõkkest mööda lähevad, vuugid avanevad vibratsiooni ajal või soojus kandub läbi katmata servade ja kinnitusdetailide.
Lahenduseks on nii materjali kui ka kokkupandud aku arhitektuuri valideerimine tüüpilistes termilistes, elektrilistes, mehaanilistes ja keskkonnatingimustes. Materjali süttivus üksi ei näita, et elemendi, mooduli või komplekti konstruktsioon suudab kontrollida termilise levikut.
UL Solutions viib läbi elektrisõidukite akude kuritarvitamise, tulekahju ja termilise leviku katseid ning loetleb standardeid, sealhulgas UL 2580, GB 38031, SAE J2464, SAE J2929, UN 38.3 ja UNECE R100, sagedamini kasutatavate akude testimise raamistike hulgas.[4]
ISO 6469-1 määrab kindlaks ohutusnõuded elektrimootoriga maanteesõidukites kasutatavatele laetavatele energiasalvestussüsteemidele, samas kui UNECE eeskirjaga nr 100 tehtud töös käsitletakse konkreetselt soojuse levikut ja sõitjate kaitset aku ohtlike sündmuste eest.[5][6]
Kas vajate EV aku jaoks kohandatud vilgukivi?
Prototüübi ülevaatamiseks valmistage ette lahtri, mooduli või paketi CAD, vilgukivi paigalduskoht, paksuse sihtmärk, dielektrinõue, termiliselt äravoolu sihtmärk, maksimaalsed mõõtmed, väljalõiked, liimikonstruktsioon, proovikogus ja aastane nõudlus.
Täpse paigaldustaseme määramine muudab vilgukivi õige klassi, paksuse, geomeetria ja tootmisprotsessi valimise palju lihtsamaks.
Vilgukivi kasutatakse peamiselt kõrge temperatuuriga elektriisolatsiooni, soojustõkete, tulekaitse ja termilise leviku kontrollimiseks elementide, moodulite, siinide ja akukonstruktsioonide ümber.
Jah. Õhukesed vilgukivist lehed või konstrueeritud vilgukivitõkked saab paigaldada külgnevate elementide vahele, kui aku konstruktsioon nõuab täiendavat dielektrilist isolatsiooni ja soojuslevi takistust.
Tüüpilised asukohad hõlmavad rakurühma piire, mooduli külgseinad, otsaplaadid, siinid, ülemine kaitse ja elektrit juhtivad struktuurid, mis nõuavad dielektrilist isolatsiooni.
Vilgukivi saab kasutada pakendi kaane all, piki korpuse seinu, moodulite vahel, siinide ja kõrgepingekomponentide ümber ning muudes kohtades, kus on vaja soojus- või elektritõkkeid.
Ükski materjal ei garanteeri, et termilist äravoolu ei toimu. Vilgukivi kasutatakse passiivse barjäärina soojusülekande aeglustamiseks, isolatsiooni säilitamiseks ja naaberkomponentide leviku vähendamiseks või edasilükkamiseks.
Ei. Suurem paksus võib mõnede konstruktsioonide puhul parandada tõkkevõimet, kuid suurendab ka kaalu, pakendamisruumi, kulusid ja kokkupaneku raskusi. Paksus peab olema kinnitatud konkreetse aku arhitektuuri jaoks.
Lõplik valideerimise tase peaks kajastama seda, kuidas materjali kasutatakse. Rakutasandi sõelumine on kasulik, kuid mooduli- ja paketitaseme testid võivad siiski olla vajalikud, kuna levimisteed, õhutusgaasid, korpuse geomeetria ja naaberkomponendid muudavad süsteemi käitumist.
15-aastane autoaku komponendi perspektiiv
Tuginedes 15-aastasele autoosade ja juhtmestike tootmise kogemusele, ei vali ma vilgukivi ainult temperatuuri või paksuse järgi. Esimene küsimus on alati selles, kus see osa asub: rakk, moodul või pakett.
Rakutõke peab kontrollima kohalikku soojusülekannet ilma õhutamist häirimata; moodultõke peab kaitsma elektrilisi ja konstruktsiooniliideseid; ja pakenditõke peab kaitsma korpust ja ümbritsevat sõidukit. Usaldusväärne disain tuleneb vilgukivi kvaliteedi, paksuse, kuju, kinnitusmeetodi ja valideerimistesti sobitamisest selle täpse rikketeega.
[1] Elmelin – vilgukivist isolatsioon elektrisõidukite akude ohutuse ja elementide tõkete jaoks
[2] Elmelin – Vilgukivi komponendid akude soojus- ja elektriisolatsiooniks
[3] Elektrolukk – termiline kaitse elektrisõidukite akudes: vilgukivi roll
[4] UL Solutions — elektrisõidukite aku kuritarvitamise, tulekahju ja termilise leviku testimine
[5] ISO — ISO 6469-1:2019 Elektrimootoriga maanteesõidukid, laetava energiasalvestussüsteemi ohutus
