Որքա՞ն հաստ պետք է լինի օդագելային մեկուսացումը EV մարտկոցի բջիջների միջև:

Եթե ​​օդագելի պատնեշը չափազանց բարակ է, ապա անսարք բջիջից ջերմությունը կարող է շատ արագ հասնել հարևանին. եթե այն անհարկի հաստ է, փաթեթը կորցնում է արժեքավոր բջիջների ծավալը, ավելացնում է արժեքը և կարող է փոխել բջիջների սեղմումը:

EV մարտկոցների համար օդագելի համընդհանուր հաստություն չկա. ճիշտ արժեքը պետք է ընտրվի բջջային քիմիայի, ջերմային էներգիայի, առկա բացը, սեղմման, պաշտպանված կողմի թույլատրելի ջերմաստիճանի և մոդուլի վավերացման արդյունքներից: Պրիզմատիկ և քսակային բջիջների համար նախագծված պատնեշները հաճախ ունենում են ընդամենը մի քանի միլիմետր հաստություն, սակայն վերջնական արժեքը պետք է ապացուցվի իրական մարտկոցի ճարտարապետության մեջ:

Կա՞ ստանդարտ օդագելի հաստություն EV մարտկոցի բջիջների համար:

Ֆիքսված կանոնի օգտագործումը, ինչպիսին է «2 մմ աերոգելը բավարար է յուրաքանչյուր մարտկոցի համար» կարող է թերպաշտպանել բարձր էներգիայի բջիջները կամ վատնել տարածքը ցածր ռիսկային մոդուլում:

Ճիշտ լուծումը փաստացի սեղմված վիճակում պահանջվող ջերմային դիմադրությունից հաստությունը սահմանելն է: Բջջի ձևաչափը, քիմիան, կուտակված էներգիան, տարածությունը, օդափոխության ուղղությունը, սեղմման ուժը, պատնեշի կառուցվածքը և հարևան բջիջի վրա թույլատրելի ջերմաստիճանը բոլորն ազդում են արդյունքի վրա:

Aspen Aerogels-ը նշում է, որ իր ավտոմոբիլային բջիջների պատնեշները նախագծված են հատուկ թիրախների համար, ներառյալ ջերմային հաղորդունակությունը, հաստությունը և սեղմման արձագանքը , ամրապնդելով, որ պատնեշի հաստությունը կիրառությունից կախված դիզայնի պարամետր է, այլ ոչ թե համընդհանուր թիվ:^[1]

Կարո՞ղ է 2-3 մմ օդագելային պատնեշը բավարար լինել:

Հաջող 2–3 մմ թեստի արդյունքի մեջբերումը՝ առանց հաշվի առնելու բջջի չափը, սեղմումը, ջերմային ուղիները և օդափոխությունը, կարող է կեղծ վստահություն ստեղծել բոլորովին այլ մարտկոցների փաթեթում:

Մի քանի միլիմետրը կարող է տեխնիկապես կենսունակ լինել որոշ պրիզմատիկ կամ պայուսակային նախագծման մեջ, բայց միայն այն դեպքում, երբ մոդուլի ամբողջական փորձարկումը հաստատում է տարածման պահանջվող ուշացումը: Հաստությունը չի կարող առանձնացվել նյութի ձևավորման և սեղմման վիճակից:

Ասպենը հրապարակել է մեկ մինի մոդուլի օրինակ՝ օգտագործելով 2,35 մմ PyroThin պատնեշը, որը սեղմված է մոտ 50% լարվածության երկու 62 Ah պրիզմատիկ բջիջների միջև: Այդ կոնկրետ թեստի ժամանակ հարևան բջիջը չի մտել ջերմային փախուստի մեջ, բայց Ասպենը նաև նշում է, որ մինի-մոդուլը մեկուսացրել է մի քանի երկրորդական ջերմային ուղիներ, որոնք հայտնաբերվել են իրական փաթեթում:^[2]

Այդ 2,35 մմ արդյունքը, հետևաբար, օգտակար ինժեներական օրինակ է, այլ ոչ թե ունիվերսալ EV բնութագրում:

Ինչպե՞ս է սեղմումը փոխում անհրաժեշտ հաստությունը:

Միայն իր չսեղմված հաստությամբ ընտրված պատնեշը կարող է շատ տարբեր գործել, երբ բջիջները ուռչում են, և մոդուլը սեղմում է նյութը մեքենայի ողջ կյանքի ընթացքում:

Լուծումը կայանում է նրանում, որ գնահատել ինչպես կյանքի սկզբի, այնպես էլ կյանքի ավարտի սեղմված հաստությունը և ջերմային կատարումը: Պրիզմատիկ և տոպրակի բջիջները կարող են փոխել չափսերը հեծանիվ վարելու ընթացքում, ուստի պատնեշը կարող է նաև գործել որպես սեղմման բարձիկ՝ պահպանելով ջերմային դիմադրությունը:

Ասպենը հատուկ բացահայտում է մեխանիկական կատարումը, սեղմման հոգնածությունը և սեղմման տակ գտնվող ջերմային հաղորդունակությունը որպես բջջ-բջջ խոչընդոտների նախագծման կարևոր գործոններ:^[3]

Ո՞ր գործոններն են որոշում օդագելի հաստությունը:

Միայն ջերմային հաղորդունակությունից հաստության ընտրությունը անտեսում է այլ ջերմային ուղիները և մեխանիկական սահմանափակումները, որոնք կարող են գերակշռել իրական ջերմային տարածման վրա:

Ինժեներները պետք է գնահատեն բջջի-բջիջի ամբողջական ինտերֆեյսը նախքան պատնեշի հաստությունը սառեցնելը: Ամենակարևոր մուտքերը ներկայացված են ստորև:

Ինչու՞ պարզապես չօգտագործել ավելի հաստ օդագելային պատնեշ:

Բջջային յուրաքանչյուր պատնեշի չափը մեծացնելը կարող է նվազեցնել փաթեթի էներգիայի խտությունը, մեծացնել մոդուլի չափերն ու արժեքը և խանգարել բջիջների սեղմման նախատեսվող համակարգին:

Ճիշտ լուծումը նվազագույն վավերացված կոնստրուկցիաների օգտագործումն է, որը համապատասխանում է ջերմային տարածման և մեխանիկական պահանջներին՝ համապատասխան նախագծային լուսանցքով: Բարձր ծավալով EV փաթեթներում, նույնիսկ միլիմետրի լրացուցիչ մասը, որը կրկնվում է տասնյակ կամ հարյուրավոր բջջային միջերեսներում, կարող է էապես ազդել փաթեթի չափսերի վրա:

Սա այն պատճառներից մեկն է, թե ինչու է աերոգելը գրավիչ բջիջ-բջիջ արգելքների համար. արտադրողները կարող են շատ բարձր ջերմային դիմադրություն ստեղծել համեմատաբար բարակ, թեթև կառուցվածքների մեջ:^[4]

Արդյո՞ք բջջային քիմիան փոխում է օդագելի պահանջվող հաստությունը:

LFP-ի, NMC-ի և այլ բջիջների քիմիայի համար նույն պատնեշի դիզայնի օգտագործումը կարող է անտեսել ջերմային-փախչող վարքի, բջջային էներգիայի, օդափոխության և փաթեթի ճարտարապետության հիմնական տարբերությունները:

Արգելքը պետք է կարգավորվի բջջի իրական քիմիայի և ձգանային բջիջների վարքագծին: Ասպենը նշում է, որ իր բջջային պատնեշները նախատեսված են բազմաթիվ քիմիայի համար, ներառյալ LFP, NMC և առաջացող պինդ վիճակի համակարգերը, հաստության և կոշտության պրոֆիլներով, որոնք օպտիմիզացված են հատուկ ծրագրերի համար:^[5]

Քիմիան կարևոր է, բայց դա միակ պարամետրը չէ։ Բջջի հզորությունը, երկրաչափությունը, լիցքավորման վիճակը, տարածությունը, սեղմումը, հովացումը և հարևան կառույցները կարող են էապես փոխել տարածման վարքագիծը:

Արդյո՞ք օդագելի հաստությունը պետք է ընտրվի մոդուլի փորձարկումից առաջ:

Միայն նյութի տվյալների թերթիկից արտադրության հաստության սառեցումը կարող է հանգեցնել թանկարժեք վերանախագծման, եթե մոդուլի մակարդակի թեստերը բացահայտեն հաղորդիչ, ճառագայթային կամ օդափոխիչ գազի ջերմային ուղիներ, որոնք ներկայացված չէին կտրոնի թեստով:

Օգտագործեք նյութի հաշվարկները և բջջի մակարդակի փորձարկումը՝ մեկնարկային հաստությունը սահմանելու համար, այնուհետև վավերացրեք ամբողջական շինարարությունը մոդուլի կամ փաթեթի մակարդակով մինչև սերիական թողարկումը: Իրական մարտկոցը պարունակում է ներդիրներ, ավտոբուսներ, հովացման թիթեղներ, սեղմման կառուցվածքներ, բացեր, ամրացումներ, մեկուսացում և օդափոխման ուղիներ, որոնք կարող են շրջանցել բջջի դեմքի առաջնային արգելքը:

Ասպենը նմանապես նշում է, որ մարտկոցների մոդուլները և փաթեթները բարդ համակարգեր են, և որ կյանքի ավարտի ընթացքում բջջային խոչընդոտների կատարման համար մեկ չափի թեստ չկա:^[3]

Ինչպե՞ս է օդագելի հաստությունը ազդում ավտոբուսների և մարտկոցի լարերի վրա:

Բջջային պատնեշի հաստությունը մեծացնելն առանց շրջակա էլեկտրական փաթեթավորումը ստուգելու կարող է փոխել մոդուլների կույտի չափերը և լրացուցիչ լարվածություն առաջացնել ավտոբուսների, զգայական լարերի, միակցիչների կամ բարձր լարման ամրագոտիների երթուղու վրա:

Ճիշտ լուծումը օդագելի հաստությունը վերանայելն է էլեկտրական փոխկապակցման համակարգի հետ միասին: Բջիջների տարածության փոփոխությունները կարող են փոխել ավտոբուսի երկրաչափությունը, BMS տվիչ լարերի երկարությունը, միակցիչի դիրքը, մեկուսացման բացվածքը և բարձր լարման մալուխների երթուղին մոդուլի շուրջը:

Այդ պատճառով ջերմային արգելքի փոփոխությունը չպետք է դիտարկվի որպես մեկուսացված նյութի փոխարինում: Բջիջների տարածությունը, սեղմումը, միկա մեկուսացումը, լիսեռները, սիլիկոնե բարձիկները, BMS լարերը և HV ամրագոտիների միջերեսները պետք է միասին ստուգվեն նախքան գործիքավորումը սառեցնելը:

Պետք է սահմանել Airgel բջջային արգելքը:

Ինժեներական վերանայման համար պատրաստեք բջջի քիմիան, հզորությունը, բջջի չափերը, հասանելի բացը, սեղմման պահանջը, թիրախի հաստության տիրույթը, օդափոխության ուղղությունը, ջերմային տարածման պահանջը, մոդուլի CAD-ը և շրջակա ավտոբուսի կամ լարերի դասավորությունը:

Նմուշի գնահատումը պետք է հաստատի և՛ ջերմային կատարումը, և՛ սեղմված մեխանիկական վարքագիծը մինչև արտադրության վերջնական հաստությունը թողարկվի:

ՀՏՀ

Ո՞րն է տիպիկ օդագելի հաստությունը EV մարտկոցի բջիջների միջև:

Չկա ունիվերսալ հաստություն: Ինժեներական բջիջների պատնեշները կարող են ունենալ ընդամենը մի քանի միլիմետր հաստություն, սակայն վերջնական արժեքը կախված է նյութից, բջջի ձևավորումից, սեղմումից և պահանջվող ջերմային տարածման գործունակությունից:

Բավարա՞ր է արդյոք 2 մմ օդագել մարտկոցի բջիջների միջև:

Այն կարող է բավարար լինել որոշ նախագծերում, իսկ մյուսներում՝ անբավարար: Հաստությունը պետք է վավերացվի՝ օգտագործելով բջջի իրական քիմիան, էներգիան, սեղմումը, ջերմային ուղիները և մոդուլի ճարտարապետությունը:

Արդյո՞ք օդագելի սեղմումը նվազեցնում է նրա ջերմային պաշտպանությունը:

Դա կախված է օդագելի կառուցվածքից: Ավտոմոբիլային բջիջների խոչընդոտները պետք է բնութագրվեն իրենց իրական սեղմման վիճակում, քանի որ մեխանիկական լարվածությունը փոխում է հաստությունը և կարող է ազդել ջերմային վարքի վրա:

Ավելի խիտ օդագելն է միշտ ավելի անվտանգ:

Ոչ: Ավելի մեծ հաստությունը կարող է բարելավել ջերմային դիմադրությունը, բայց կարող է նվազեցնել փաթեթի էներգիայի խտությունը, փոխել բջիջների սեղմումը, բարձրացնել ծախսերը և ազդել շղթայի կամ լարերի երկրաչափության վրա:

Արդյո՞ք Airgel-ը պետք է փորձարկվի բջջային կամ մոդուլի մակարդակով:

Երկուսն էլ կարող են օգտակար լինել: Բջջային մակարդակի թեստերն օգնում են էկրանի պատնեշի աշխատանքին, սակայն մոդուլի և փաթեթի մակարդակի վավերացումը կարևոր է, քանի որ մարտկոցի ամբողջական համակարգում առկա են ջերմության փոխանցման և արտանետվող գազի լրացուցիչ ուղիներ:

15-ամյա ավտոմոբիլային մարտկոցի և մետաղալարերի ամրացման հեռանկար

Հիմնվելով ավտոմոբիլային բաղադրիչի և մետաղալարերի 15 տարվա փորձի վրա՝ ես երբեք չեմ նշի օդագելային արգելքը պարզապես որպես '2 մմ' կամ '3 մմ' նախքան մարտկոցի կուտակումը հասկանալը:

Ճիշտ հաստությունը նվազագույն վավերացված կոնստրուկցիան է, որը վերահսկում է բջջից բջջ ջերմության փոխանցումը, մինչդեռ դեռևս բավարարում է սեղմման, փաթեթավորման, ավտոբուսի, զգայական մետաղալարերի և բարձր լարման երթուղային պահանջները: EV մարտկոցների փաթեթում ջերմային նյութերը և էլեկտրական փոխկապակցումները պետք է նախագծված լինեն միասին:

Հեղինակավոր հղումներ

[1] Aspen Aerogels — PyroThin Airgel բջիջից բջիջ ջերմային խոչընդոտներ

[2] Aspen Aerogels — Բջջից բջիջ ջերմային տարածման մինի-մոդուլի փորձարկում

[3] Aspen Aerogels - Ջերմային արգելքի ձևավորում, սեղմում և վավերացում

[4] Aspen Aerogels - Ջերմային փախուստի տարածում և բջիջից բջիջ խոչընդոտներ

[5] Aspen Aerogels — EV Battery Thermal Barrier Applications