Mis on EV Battery Airgel isolatsioonipadjad? Termilise barjääri juhend

Kui elektrisõidukite akuelemendid on tihedalt pakitud ilma õige termobarjäärita, võib üks ülekuumenemiselement soojust naaberelementidele üle kanda, vallandada soojuse levimise, kahjustada akut ja tekitada tõsise tuleohutusriski.

Kõige tõhusam lahendus on paigutada elektrimootori aku aerogeel-isolatsioonipadjad elementide, moodulite, siini tsoonide või paketi tasemel kuumade kohtade vahele, et aeglustada soojusülekannet, neelata survepinget ja aidata kontrollida termilist levikut.

EV aku aerogeel-isolatsioonipadjad on ülikerged termotõkkematerjalid, mida kasutatakse liitiumioonakude sees. Need on eriti väärtuslikud suure tihedusega EV-pakettides, kus iga millimeeter mõjutab energiatihedust, ohutust ja montaaži töökindlust.

Pildi allikas: Aspen Aerogels PyroThin termobarjääri inseneriressurss.^[1]

Mis on EV aku aerogeeli isolatsioonipadi?

Kui terminit 'aerogeelpadi' käsitletakse tavalise vaht- või käsnaisolatsioonina, võib akuplokk kaotada kriitilise kaitse soojusülekande, survemuutuste ja termilise leviku eest.

Õige vastus on see, et elektrisõidukite aku aerogeel-isolatsioonipadi on õhuke ja kerge termobarjäär, mis on valmistatud aerogeelipõhisest materjalist ja on konstrueeritud liitiumioonelemendi, mooduli või pakendi kaitseks.

Aspen Aerogels kirjeldab PyroThinit kui üliõhukest, kerget isolatsiooni- ja tuletõket, mis on loodud vähendama termilist põgenemist elemendist rakku, mooduli ja pakendibarjääri tasemel.^[1] Praktilises akukonstruktsioonis on need padjad kohas, kus soojust tuleb edasi lükata, blokeerida või ümber suunata.

Miks kasutatakse EV akudes Airgel padjaid?

Kui suure energiatarbega akuplokk tugineb ainult vedelikjahutusele ja BMS-i jälgimisele, võib see tuvastada tõrke, kuid siiski ei suuda soojusülekannet füüsiliselt aeglustada, kui aku läheb termiliselt välja.

Parem lahendus on kombineerida aktiivne soojusjuhtimine passiivse aerogeelist isolatsioonipatjadega, nii et pakil on nii seirekontroll kui ka füüsiline levimistakistus.

Termiline põgenemine ei ole ainult temperatuuriprobleem; see on ahelreaktsiooni probleem. Hea aerogeelipadi annab akule rohkem aega, vähendades soojusjuhtivust initsiatiivelemendist lähedalasuvate elementideni.

Vale: eeldades, et jahutusplaat üksi võib peatada iga termilise sündmuse. Õige: jahutuse, ventilatsiooni, andurite, BMS-i loogika ja aerogeelitõkete kasutamine koos.

Kuidas Airgel isolatsioonipadjad peatavad soojusülekande?

Kui soojus liigub läbi akupaki liiga kiiresti, võivad külgnevad elemendid jõuda ohtliku temperatuurini, enne kui BMS, jahutusplaat või õhutusrada saavad sündmust kontrollida.

Otsene lahendus on kasutada aerogeeli nanopoorset struktuuri, et piirata gaasi liikumist ja vähendada juhtivat soojusülekannet läbi isolatsioonikihi.

NASA selgitab, et aerogeelid on äärmiselt poorsed, väga väikese tihedusega ja väga tõhusad soojusülekande ärahoidmisel, kuna nende poorid on nanomeetri vahemikus.^[2] See muudab aerogeeli väärtuslikuks seal, kus õhuke isolatsioon peab toimima paremini kui tavaline polümeervaht.

Pildi allikas: NASA aerogeeli isolatsioonimaterjalide uurimine.^[2]

Mida tähendab 'seeria' EV akude seeria aerogeeli isolatsioonipadjandites?

Kui 'seeriat' mõistetakse valesti kui spetsiaalset elektrilist komponenti, võidakse akuploki sees valesse kohta valida vale padi.

Õige tõlgendus on see, et 'EV aku seeria-aerogeeli isolatsioonipadjad' viitavad tavaliselt aerogeelpadjadele, mida kasutatakse järjestikku ühendatud akuelemendi või mooduli paigutuse vahel, mitte jadavoolu juhtivat padjakest.

EV-paketid sisaldavad sihtpinge ja -võimsuse saavutamiseks järjestikku ja paralleelselt ühendatud elemente. Aerogeelipadjad on tavaliselt mittevoolu kandvad termilised ja mehaanilised osad, mis asetatakse elemendiseeria tee, mooduli virna või paki tõkkestruktuuri lähedusse.

Mille poolest erinevad Airgel padjad vilgukivist, vahtplastist või keraamilisest kiust?

Kui elektrisõidukite akupadi valitakse ainult hinna või paksuse järgi, võib pakk kaotada tasakaalu kuumuse blokeerimise, kokkusurumise taastamise, dielektrilise tugevuse, kaalu ja koostu taluvuse vahel.

Parim lahendus on võrrelda aerogeeli, vilgukivi, vahtu ja keraamilisi kiude tegeliku tõrkerežiimi järgi: termiline ärajooks, rakkude paisumine, vibratsioon, elektriisolatsioon, leegiga kokkupuude või kulusiht.

Airgel valitakse tavaliselt siis, kui pakend vajab tugevat isolatsiooni õhukeses ja kerges vormis. Vilgukivi on tugev dielektriliseks ja leegitõkkeks, vaht on kasulik kokkusurumiseks ja taluvuse neeldumiseks ning keraamilist kiudu kasutatakse seal, kus äärmuslik kuumakindlus on oluline.

Kuhu on EV akumoodulisse paigaldatud Airgel padjad?

Kui aerogeelipadjad asetatakse juhuslikult, arvestamata soojusvoogu, õhuvoolu suunda, survekoormust ja rakmete marsruuti, võib pakk siiski kannatada soojuse levimise või mehaaniliste häirete all.

Õige lahendus on asetada aerogeeli padjad vastavalt termilise leviku teele, rakukeemiale, mooduli virna rõhule, jahutusplaadi asukohale ja kõrgepinge rakmete vahekaugusele.

Kottide ja prismarakkude jaoks asetatakse padjad tavaliselt suurte rakupindade vahele. Silindriliste rakkude puhul võib sõltuvalt arhitektuurist kasutada aerogeeli lehtede, hülsside, moodultõkete või pakenditaseme isolatsioonikihtidena.

OEM- või akuprojektide puhul saatke elemendi vorming, keemia, virna rõhk, mooduli joonis, õhutustee ja termilise testi nõue enne lõpliku padja valimist. Väike proovilõige võib enne tööriistade paigaldamist paljastada sobivuse, kokkusurumise ja kokkupaneku riski.

Kuidas Airgel padjad autotööstuse juhtmeköidiste süsteemidega töötavad?

Kui kõrgepinge juhtmestik, anduri juhtmestik või siini isolatsioon suunatakse liiga lähedale soojuse leviku teele, võib isolatsioon halveneda, klemmid võivad lahti tulla ja diagnostikasignaalid võivad rikke korral ebaõnnestuda.

Parem lahendus on projekteerida aerogeelist isolatsioonipadjad koos HV juhtmestiku, pingeanduri liinide, temperatuuriandurite, siinikatete ja pakendi tihendusstrateegiaga.

Aku ohutus ei ole ainult raku keemia. See on täissüsteemne konstruktsioon, mis hõlmab rakutõkkeid, kõrgepinge juhtmestiku marsruutimist, õhutuskanaleid, andurite paigutust, maandust, varjestust ja pistikute kaitset.

Milliseid toimivusandmeid peaksid ostjad kontrollima?

Kui tarnija pakub ainult paksust ja hinda, ei saa ostja hinnata, kas padi talub kokkusurumist, kuumust, leeki, niiskust, vibratsiooni või paki kokkupaneku pinget.

Õige lahendus on nõuda tehnilist andmelehte, soojusjuhtivuse andmeid, survekõverat, dielektrikatse tulemust, leegikindluse teavet, töötemperatuuri vahemikku ja vananemisandmeid.

Aspen Aerogels märgib, et selle aerogeeli platvormi saab optimeerida soojusjuhtivuse, paksuse ja survereaktsiooni jaoks.^[1] Just need parameetrid peaksid akuinsenerid enne padja valimist üle vaatama.

Millised standardid on seotud EV Battery Airgel padjadega?

Kui valitakse aerogeelipadjad ilma neid aku ohutuse valideerimisega sidumata, võib materjal eraldiseisvalt välja näha suurepärane, kuid ei toeta pakenditaseme sertifitseerimist ega väärkasutuse testimist.

Õige lahendus on ühendada padjavalik EV akude ohutustestidega, nagu termilised, mehaanilised, elektrilised, keskkonna- ja väärkasutuse testimise nõuded.

SwRI selgitab, et UL 2580 testimine hindab EV akude ohutust elektriliste, mehaaniliste, termiliste, keskkonna- ja ohutusega seotud testide kaudu.^[3] SAE J2464 kirjeldab kuritarvitamise teste, mida võib kasutada elektri- ja hübriidsõidukite laetavate energiasalvestussüsteemide jaoks.^[4]

Vale: küsimine, kas aerogeelpadi üksi 'läbib UL 2580'. Õige: kogu akukomplekti testimine, kuna lõpptulemust mõjutavad paki geomeetria, elementide keemia, õhutus, juhtmestik ja tõkkepaigutus.

Kuidas valida EV akuprojekti jaoks Airgel Pad?

Kui padi valitakse pärast seda, kui paki paigutus on juba külmunud, võib insener olla sunnitud halva paksuse, halva kokkusurumise, tõkestatud õhutusava või ebaturvalise rakmete vahe.

Parim lahendus on kaasata aerogeelipadja tarnija ja juhtmestiku tarnija varakult mooduli paigutuse, kõrgepinge marsruutimise ja soojuse leviku simulatsiooni ajal.

Hea valikuprotsess algab raku formaadist, keemiast, energiatihedusest, sihtpakendi paksusest, survejõust, jahutusplaadi asukohast, õhutussuunast ja ohutustesti sihtmärgist. Padja tuleks valideerida päris mooduli virnas, mitte ainult lameda laboriproovi puhul.

Kiireks hindamiseks saatke oma raku suurus, mooduli joonis, sihtpaksus, tihendusvahemik, maksimaalse temperatuuri sündmus ja aastane maht. Väike pressitud aerogeeli proov võib aidata kinnitada sobivust enne masstootmise tööriistade paigaldamist.

KKK

Mis on EV aku aerogeeli isolatsioonipadjad?

Need on õhukesed aerogeelil põhinevad termotõkkepadjad, mida kasutatakse elektrisõidukite akude sees, et vähendada soojusülekannet, aeglustada soojuse levikut ja toetada aku ohutust.

Miks kasutatakse EV akudes aerogeeli?

Airgeeli kasutatakse, kuna see tagab tugeva soojusisolatsiooni kerge ja õhukese kujul. See aitab akuinseneridel kaitsta rakke ilma liigset pakiruumi raiskamata.

Kas aerogeelpadjad peatavad termilise põgenemise?

Airgel padjad ei takista iga raku rikkeid. Nende eesmärk on sõltuvalt pakendi terviklikust konstruktsioonist aeglustada või aidata peatada soojuse levikut ühest rikkis rakust lähedalasuvatesse rakkudesse.

Kuhu akupaki sisse asetatakse aerogeelipadjad?

Neid saab paigutada elementide vahele, moodulite vahele, siinide lähedusse, pakendikaante alla, ventilatsiooniteede kõrvale või paketi tasemel tõketsoonidesse.

Kas aerogeelpadjad on elektriliselt isoleerivad?

Paljud aerogeelaku padjad on konstrueeritud elektriisolatsiooniga, kuid täpne dielektriline tugevus sõltub toote struktuurist ja katsemeetodist. Kontrollige alati tarnija andmelehte.

Kas aerogeelpadjad on paremad kui vilgukivist lehed?

Nad lahendavad erinevaid probleeme. Airgel on tugev õhukese soojusisolatsiooni jaoks, vilgukivi aga dielektriliseks ja leegitõkkeks. Paljud elektriautod võivad kasutada mõlemat materjali erinevates kihtides.

Kas aerogeelpadjad võivad kompressioonpatju asendada?

Mõnikord võivad need toetada nii termilisi kui ka tihendusfunktsioone, kuid mitte alati. Rakkude paisumine, virna rõhk ja pikaajaline kokkusurumise käitumine peavad olema valideeritud.

Eksperdi märkus

EV aku aerogeeli isolatsioonipadjad ei ole lihtsalt pehmed lehed, mis asetatakse elementide vahele. Need on ohutuse seisukohalt kriitilised soojustõkked, mis peavad töötama koos rakukeemia, õhutamise, kokkusurumise, jahutuse, siinide, andurite, pistikute ja kõrgepinge juhtmestiku marsruutimisega.

Pärast 15 aastat töötamist autojuhtmete, elektrisõidukite akukaablite, kõrgepingeühenduste ja kohandatud sõiduki toitesüsteemidega on minu reegel lihtne: aku ohutust ei loo kunagi üks materjal; see on loodud tänu sellele, kuidas iga materjal, juhe, pistik ja soojustee koos töötavad. Kui teie elektrisõidukite aku projekt vajab aerogeeli isolatsioonipatju, kõrgepingejuhtmete kaitset, siini isolatsiooni või proovietapi termobarjääri ülevaadet, saatke enne tootmist elemendi paigutus, pingeklass, marsruutimistee ja valideerimise sihtmärk. Väike valim ja varajane tehniline ülevaatus võivad hiljem ära hoida palju suurema paketitaseme rikke.

Viited

1. Aspen Aerogels, 'PyroThin Thermal Runaway Barrier elektrisõidukitele' Aspen Aerogels PyroThin

2. NASA, 'Aerogeelid: õhemad, kergemad, tugevamad.' NASA Airgel Research

3. Southwest Research Institute, 'UL 2580 standardse aku testimine' SwRI UL 2580 aku testimine

4. SAE International, 'SaE J2464 elektri- ja hübriidelektrisõidukite laetava energiasalvestussüsteemi ohutuse ja väärkasutuse testimine.' SAE J2464

5. Aspen Aerogels, 'Elektrisõidukite termilise põgenemise leevendamine'. Aspen Aerogelsi aku termilised barjäärid

6. NASA Spinoff, 'Aerogeelid isoleerivad missioone ja tarbetooteid.' NASA Spinoffi aerogeeli rakendused