موانع حرارتی در داخل بسته باتری EV کجا باید قرار گیرند؟
استفاده از عایق عالی در مکان نامناسب همچنان می تواند به گرما، شعله یا گازهای دریچه اجازه عبور از سد را بدهد و در بسته باتری پخش شود.
عایق باتری باید مطابق با مسیر انتشار مورد انتظار قرار گیرد. موانع سلول به سلول نزدیکترین سلول همسایه را هدف قرار می دهند، موانع ماژول به ماژول سطح دوم جدایی را ایجاد می کنند، در حالی که مواد در سطح بسته از پوشش ها، محفظه ها و مناطق حساس الکتریکی محافظت می کنند.
بنابراین یک استراتژی قوی پیشگیری از انتشار حرارتی از مکان مواد به همان اندازه عملکرد مواد با دقت استفاده می کند. هدف پر کردن باتری با عایق نیست، بلکه قطع کردن مهمترین مسیرهای حرارتی و الکتریکی است.
موانع سلول به سلول کجا باید نصب شوند؟
اگر سلول های مجاور یک مسیر حرارتی مستقیم داشته باشند، یک سلول از کار افتاده می تواند به سرعت انرژی را به همسایه خود منتقل کند.
موانع سلول به سلول را در رابطهایی که سلولهای همسایه میتوانند مخربترین گرما را مبادله کنند، قرار دهید. برای معماریهای منشوری و کیسهای، ممکن است این مانع نیز نیاز به انطباق و فشردهسازی سلول در طول عمر باتری داشته باشد.
Aspen Aerogels محصولات PyroThin خود را به طور خاص به عنوان موانع حرارتی سلول به سلول برای باتری های کیسه ای و منشوری توصیف می کند که حفاظت حرارتی را با رفتار مکانیکی تحت فشرده سازی باتری ترکیب می کند.[1]
موقعیت مانع |
هدف اصلی |
سوال طراحی کلیدی |
سلول به سلول |
انتقال مستقیم حرارت آهسته |
آیا می تواند تحت فشرده سازی سلولی کار کند؟ |
ماژول به ماژول |
انتشار بیش از یک ماژول را محدود کنید |
آیا مسیرهای جانبی و دریچه کنترل می شوند؟ |
درب بسته / جلد |
حفاظت از محوطه و سازه های رو به مسافران |
آیا می تواند در برابر شعله و قرار گرفتن در معرض ذرات مقاومت کند؟ |
HV / Zone Busbar |
عایق الکتریکی و حرارتی |
آیا فاصله دی الکتریک حفظ می شود؟ |
موانع ماژول به ماژول کجا باید بروند؟
توقف هدایت مستقیم سلول به سلول تضمین نمی کند که یک رویداد حرارتی نمی تواند از طریق قطعات ساختاری، گازهای دریچه یا شعله به ماژول دیگری برسد.
از جداسازی در سطح ماژول برای قطع کردن مسیر انتشار بعدی استفاده کنید. هندسه مانع باید دیوارههای ماژول، شکافها، رابطهای ساختاری و جهت احتمالی دریچه را به جای قرار دادن یک ورق بین دو محفظه ماژول در نظر بگیرد.
Saint-Gobain پدهای فرار حرارتی را هم برای بالشتک سلولی و هم برای مکان بین ماژول ها شناسایی می کند و نشان می دهد که چگونه استراتژی مانع می تواند فراتر از سلول های منفرد گسترش یابد.[2]
آیا درب بسته باتری به عایق حرارتی نیاز دارد؟
یک استراتژی مانع که فقط بین سلولها متمرکز شود، میتواند پوشش بسته را در معرض شعلههای جت، گازهای داغ و ذرات خارج شده قرار دهد.
درب بسته و محفظه را به عنوان مناطق حفاظتی مجزای حرارتی ارزیابی کنید. UL Solutions اشاره میکند که فرار حرارتی باتری میتواند شعله، فشار و ذرات جت مانند ایجاد کند که قادر به فرسایش مواد محفظه محافظ هستند.[3]
به همین دلیل است که عایق سلول به سلول و محافظت از محفظه نباید به عنوان قابل تعویض تلقی شود. قرار گرفتن در معرض حرارتی و مکانیکی می تواند بسیار متفاوت باشد.
مهندسان چگونه باید برای قرار دادن موانع تصمیم بگیرند؟
افزودن عایق در همه جا می تواند وزن، هزینه و فشرده سازی را بدون کنترل مکانیسم انتشار غالب افزایش دهد.
قبل از تعریف قطعات دایکاتور، رویداد حرارتی را ترسیم کنید. سلول آغازگر، سلول های همسایه، جهت دریچه، مرزهای ماژول، شینه ها، ساختارهای خنک کننده، پوشش بسته و مسیرهای شعله یا گاز بالقوه را شناسایی کنید.
سپس ضخامت و مواد مانع را می توان برای هر مکان بهینه کرد نه اینکه یک ورق عایق را مجبور به انجام هر کار کند.
برای تبدیل طرح باتری به قطعات عایق برش به کمک نیاز دارید؟
آرایش سلولی، طراحی ماژول، شکاف های موجود، جهت دریچه و الزامات عایق را به فوچیانگ ارسال کنید. تیم مهندسی ما می تواند مکان های مانع سلول به سلول، سطح ماژول و بسته را بررسی کند و نمونه هایی را برای اعتبار سنجی آماده کند.
سوالات متداول
عایق بین سلول های باتری کجا باید باشد؟
باید در رابط های سلولی قرار گیرد که بتواند انتقال حرارت به سلول های مجاور را کاهش دهد و در عین حال فشرده سازی و حرکت سلولی مورد نیاز را تامین کند.
سد حرارتی سلول به سلول چیست؟
این ماده ای است که بین سلول های همسایه قرار می گیرد تا انتقال حرارت را کاهش دهد و به جلوگیری از ایجاد یک رویداد حرارتی در سلول بعدی کمک کند.
مانع ماژول به ماژول چیست؟
این محافظ حرارتی یا آتش سوزی بین ماژول های باتری قرار می گیرد تا به محدود کردن انتشار فراتر از ماژول آسیب دیده کمک کند.
آیا عایق باتری EV باید کل بسته را پوشش دهد؟
نه لزوما. محل سد باید از خطرات حرارتی، شعله، الکتریکی و تهویه پیروی کند. افزودن مواد در جایی که محافظت کمی دارد می تواند جرم و هزینه را بی دلیل افزایش دهد.
آیا عایق سلول به سلول برای جلوگیری از انتشار حرارتی کافی است؟
نه همیشه. طراحی بسته همچنین باید گازهای دریچه، شعله های آتش، هدایت ساختاری، مرزهای ماژول و حفاظت محفظه را در نظر بگیرد.
15 سال سیم خودرو و چشم انداز باتری EV
پس از 15 سال کار با سیستمهای الکتریکی خودرو، من به عایقسازی باتری مانند حفاظت از مهار نزدیک میشوم: حفاظت را در جایی قرار میدهم که انرژی خرابی واقعاً منتقل میشود. قرار دادن صحیح می تواند به اندازه رسانایی حرارتی یا قابلیت دمای چاپ شده در برگه داده مهم باشد.
مراجع معتبر
[1] Aspen Aerogels - موانع حرارتی سلول به سلول برای باتری های EV
[2] Saint-Gobain — پدهای فرار حرارتی سلولی و ماژول سری TRP
[3] راه حل های UL - ارزیابی فرار حرارتی محفظه باتری