Ինչու՞ են սովորական մեկուսիչ նյութերը ձախողվում EV մարտկոցի ջերմային փախուստի ժամանակ:

Սովորական էլեկտրական մեկուսացումը կարող է փափկել, նեղանալ, այրվել, կարբոնանալ, ճեղքել կամ կորցնել դիէլեկտրական ուժը, երբ ենթարկվում է ծայրահեղ ջերմության, բոցի, տաք մասնիկների, ճնշման և օդափոխվող գազերի, որոնք առաջանում են մարտկոցի ջերմային արտահոսքի ժամանակ:

Ճիշտ լուծումն այն է, որ օգտագործվեն ջերմակայուն խոչընդոտներ, որոնք հատուկ նախագծված են բարձր ջերմաստիճանի մեկուսացման, ցածր ջերմության փոխանցման, կրակի դիմադրության, դիէլեկտրական կայունության և չարաշահման պայմաններում մեխանիկական ամբողջականության համար: Նյութը, որը լավ է աշխատում մարտկոցի նորմալ աշխատանքային ջերմաստիճանում, ինքնաբերաբար հարմար չէ ջերմային փախուստի համար:

Ինչու՞ է ջերմային փախուստը տարբերվում մարտկոցի սովորական ջեռուցումից:

Նորմալ մեկուսացումը կարող է գոյատևել երկարաժամկետ շահագործման ընթացքում բարձր ջերմաստիճանում, բայց արագորեն ձախողվում է, երբ ջերմային արտահոսքը ավելացնում է ուղղակի բոց, ճնշում, տաք մասնիկներ և կենտրոնացված ջերմային հոսք:

Լուծումը չարաշահման պայմանների դեմ մեկուսացման գնահատումն է, այլ ոչ միայն շարունակական օգտագործման ջերմաստիճանի գնահատականները: UL Solutions-ը նշում է, որ մարտկոցի ջերմային արտահոսքը կարող է առաջացնել ռեակտիվ բոց, արտանետվող մասնիկներ, բարձր ջերմաստիճան և ճնշում խցիկի ներսում, ինչը նշանակում է, որ պաշտպանիչ նյութը պետք է դիմակայի մի քանի միաժամանակյա խափանման մեխանիզմներին:^[1]

Այս տարբերակումը կրիտիկական է: 105°C, 125°C կամ նույնիսկ ավելի բարձր ջերմաստիճաններում նորմալ էլեկտրական մեկուսացման համար գնահատված նյութը կարող է կորցնել կառուցվածքը կամ դիէլեկտրական աշխատանքը, երբ ենթարկվում է ուղղակի ջերմային արտահոսքի պայմաններին:

Ինչու՞ սովորական պոլիմերային մեկուսացումը կարող է փափկվել կամ փլուզվել:

Շատ սովորական պոլիմերային թաղանթներ և փրփուրներ նախատեսված են էլեկտրական մեկուսացման, բարձման կամ կնքման համար, այլ ոչ թե ուժեղ ջերմային արտահոսող ջերմության ազդեցության տակ, այնպես որ դրանք կարող են փափկվել, նեղանալ, հալվել կամ մշտապես դեֆորմացվել:

Ճիշտ լուծումն այն նյութերի ընտրությունն է, որոնց ջերմային կայունությունը մնում է բավարար՝ չարաշահման իրական ջերմաստիճանի և ազդեցության տևողության պայմաններում: Բարձր ջերմաստիճանի միկա, կերամիկական հիմքով պատնեշները, օդագելային համակարգերը և հատուկ ձևավորված սիլիկոնային նյութերը սովորաբար համարվում են, երբ սովորական մեկուսացումը չի կարող պահպանել իր գործառույթը:

Նյութի ընտրությունը պետք է տարբերի աշխատանքային ջերմաստիճանի դիմադրության և ջերմային փախուստի դիմադրության միջև : Սրանք նույն բնութագրերը չեն:

Ինչու՞ UL 94 V-0 միայնակ բավարար չէ:

Նյութը կարող է հասնել UL 94 V-0 և դեռևս ապահովում է անբավարար պաշտպանություն բջիջից բջիջ ջերմային տարածման դեմ, քանի որ փոքր մասշտաբի բոցի դասակարգումը չի ներկայացնում ջերմային փախուստի ամբողջական իրադարձություն:

Լուծումը կայանում է նրանում, որ բոցի վարկանիշը դիտարկել որպես միայն մեկ նյութական հատկություն և առանձին հաստատել ջերմամեկուսացումը, ջերմային հոսքի դիմադրությունը, մեխանիկական պահպանումը, օդափոխվող գազի ազդեցությունը և համակարգի մակարդակով տարածման արդյունավետությունը: Ռոջերսը մասնավորապես նշում է, որ երբ բջիջը մտնում է ջերմային փախուստ, V-0 փրփուրն ինքնին չի դադարեցնում էներգիայի արտազատումը. փաթեթի ճարտարապետությունը և ջերմային խոչընդոտները մնում են կարևոր:^[2]

Սա մարտկոցի նյութերի տեխնիկական բնութագրերի ամենատարածված սխալներից մեկն է. 'V-0' չի նշանակում 'ջերմակայունություն':

Ինչ ձախողման ռեժիմներ պետք է գոյատևեն մարտկոցի մեկուսացումը:

Եթե ​​ինժեները գնահատում է միայն կրակի դիմադրությունը, ապա մեկուսացումը դեռ կարող է ձախողվել էրոզիայից, ճնշումից, տաք մասնիկներից, դիէլեկտրական խզումից, սեղմման կորստից կամ հարակից բջիջ ջերմափոխանակությունից:

Ճիշտ լուծումն այն է, որ նախքան պատնեշի նյութը ընտրելը ամբողջական ձախողման միջավայրը զննելն է: UL-ի մարտկոցի պարիսպների գնահատումը հատուկ միավորում է բարձր ջերմաստիճանը, ճնշումը և արտանետվող մասնիկները, քանի որ ջերմային փախուստը բազմաֆիզիկական իրադարձություն է, այլ ոչ թե պարզ բոցի թեստ:^[1]

Ինչու՞ է կարևոր ցածր ջերմային հաղորդունակությունը:

Նյութը կարող է մնալ ֆիզիկապես անձեռնմխելի, բայց դեռևս ձախողվում է որպես ջերմային պատնեշ, եթե ջերմությունը բավական արագ անցնի դրա միջով, որպեսզի գործարկի հարևան բջիջը:

Լուծումն այն է, որ վերահսկեն ինչպես նյութի գոյատևումը, այնպես էլ պատնեշի միջով ջերմության փոխանցումը: UL Prospector-ը նշում է, որ աերոգելները, կերամիկական ծածկոցները և պարփակող փրփուրները կարող են լավ գործել ցածր ջերմային հաղորդունակության և խտության դեպքում, մինչդեռ միկան ապահովում է ուժեղ էլեկտրական մեկուսացում, բայց կարող է պահանջել ավելի մեծ հաստություն բավարար հրդեհային պաշտպանության համար:^[3]

Հետևաբար, դիզայնի կարևոր նպատակը ոչ միայն «նյութն է այրվում», այլ նաև «որքան ջերմություն է հասնում պաշտպանված կողմին և որքան արագ»:

Ինչու՞ բարակ պլաստիկ թաղանթները կարող են անբավարար լինել:

Նիհար պոլիմերային թաղանթները կարող են ապահովել գերազանց դիէլեկտրական տարանջատում բնականոն աշխատանքի ժամանակ, սակայն պարունակում են շատ քիչ ջերմային զանգված կամ հաստություն՝ ջերմային արտահոսքի ժամանակ կայուն ջերմափոխանակմանը դիմակայելու համար:

Ճիշտ լուծումն է օգտագործել բարակ թաղանթները հիմնականում էլեկտրական մեկուսացման համար, որտեղ անհրաժեշտ է, և ավելացնել հատուկ ջերմային պատնեշ, երբ դա պահանջում է ջերմային տարածման ռիսկը: Բազմաշերտ կառուցվածքը կարող է առանձնացնել էլեկտրական մեկուսացման, ջերմամեկուսացման, մեխանիկական պաշտպանության և կպչման գործառույթները:

Փորձելով այնպես անել, որ մեկ բարակ էլեկտրական թաղանթ կատարի բոլոր չորս գործառույթները, սովորաբար ստիպում է անընդունելի փոխզիջումների:

Ինչու՞ սովորական փրփուրը կարող է անբավարար լինել:

Սովորական փրփուրը կարող է լավ գործել որպես սեղմման բարձիկ, կնիք կամ թրթռման կլանիչ, բայց կորցնում է ուժը կամ մեկուսացման արդյունավետությունը, երբ անմիջականորեն ենթարկվում է ջերմային փախուստի:

Լուծումը ջերմային տարածման համար հատուկ ձևավորված և վավերացված փրփուր օգտագործելն է, երբ բաղադրիչը պետք է ապահովի և՛ սեղմման, և՛ հրդեհային պաշտպանություն: Ռոջերսի ProCell EV Firewall նյութերը սիլիկոնային էլաստոմերային համակարգերի օրինակներ են, որոնք մշակվել են հատուկ մարտկոցի սեղմման գործառույթը ջերմային տարածման պաշտպանության հետ համատեղելու համար:^[4]

Սա ցույց է տալիս մի կարևոր կանոն. սովորական սիլիկոնային փրփուրը և ջերմային փախած սիլիկոնե պատնեշները ինքնաբերաբար չպետք է դիտարկվեն որպես նյութի նույն դասի:

Ինչու՞ է Mica-ն սովորաբար օգտագործվում ջերմային փախուստի պաշտպանության համար:

Այն դեպքում, երբ սովորական պոլիմերային մեկուսացումը չի կարող պահպանել էլեկտրական մեկուսացումը և պատնեշի կառուցվածքը բարձր ջերմաստիճանում, խափանումը կարող է բացահայտել մոտակա բջիջները, ավտոբուսները կամ փաթեթի բաղադրիչները:

Լուծումը կայանում է նրանում, որ օգտագործվի միկա, որտեղ պահանջվում է բարձր ջերմաստիճանի դիէլեկտրական կայունություն և կոշտ ջերմային պաշտպանություն: Mica-ն ունի հզոր էլեկտրական մեկուսացման հնարավորություն և լայնորեն օգտագործվում է EV մարտկոցների ջերմային և հրդեհային պաշտպանության ծրագրերում, չնայած պահանջվող հաստությունը և կառուցվածքը դեռևս կախված են փաթեթի հատուկ ճարտարապետությունից:^[3]

Mica-ն հատկապես օգտակար է բջջային պատնեշների, մոդուլի պատերի, ալիքների մեկուսացման, տուփի կափարիչների պաշտպանության և այլ վայրերի համար, որտեղ ձևի կայունությունը և էլեկտրական մեկուսացումը կարևոր են:

Պե՞տք է արդյոք մեկ նյութը կարգավորի ամբողջ ջերմային փախուստի խնդիրը:

Մեկ մեկուսացման թերթիկից ակնկալելը, որը կապահովի հրդեհային դիմադրություն, ծայրահեղ ցածր ջերմության փոխանցում, սեղմման վերականգնում, կնքում, թրթռման հսկողություն, դիէլեկտրիկ մեկուսացում և կառուցվածքային պաշտպանություն, կարող է հանգեցնել թանկարժեք նյութի, որը դեռևս չի կատարում կարևոր պահանջներից մեկը:

Ավելի լավ լուծումը հաճախ բազմաշերտ համակարգն է, որտեղ յուրաքանչյուր նյութ լավագույնս կատարում է իր գործառույթը: Օրինակ, միկան կարող է ապահովել բարձր ջերմաստիճանի դիէլեկտրիկ պաշտպանություն, աերոգելը կարող է նվազեցնել ջերմության փոխանցումը, իսկ մասնագիտացված սիլիկոնային փրփուրը կարող է ապահովել սեղմման և ջերմային տարածման դիմադրություն:

UL Prospector-ը նույնպես նշում է, որ նյութերի համակցությունները կարող են անհրաժեշտ լինել կառուցվածքային պահանջները բավարարելու և ջերմային-փախչող թեստեր պահանջելու համար:^[3]

Ինչպե՞ս պետք է ընտրել ջերմային փախուստի մեկուսացումը:

Միայն տվյալների թերթիկի ջերմաստիճանի գնահատականից նյութ ընտրելը կարող է կեղծ վստահություն ստեղծել, քանի որ մարտկոցի իրական չարաշահումը ներառում է ժամանակ, ջերմային հոսք, բոց, մասնիկներ, ճնշում, երկրաչափություն և հարևան բաղադրիչներ:

Ճիշտ լուծումը նյութն ընտրելն է բջջի իրական ձևաչափից, ձախողման վայրից, պահանջվող ուշացման ժամանակից, պաշտպանված կողմի ջերմաստիճանի թիրախից, էլեկտրական պահանջներից, մեխանիկական ծանրաբեռնվածությունից, հասանելի հաստությունից և չարաշահման փորձարկման առանձնահատկություններից: Այնուհետև նյութերի նմուշները պետք է վավերացվեն ներկայացուցչական հավաքներում:

Ինժեներական տեղեկատվություն նախ սահմանելու համար.

Բջիջների քիմիա և ձևաչափ, պատնեշի տեղադրություն, առավելագույն հասանելի հաստություն, դիէլեկտրական պահանջ, օդափոխության ակնկալվող ուղղություն, ջերմային տարածման թիրախ, սեղմման պահանջ, աշխատանքային ջերմաստիճան, սոսինձի կառուցվածք, մեխանիկական ամրացում և կիրառելի մարտկոցի չարաշահման փորձարկման ստանդարտ:

Ինչպե՞ս պետք է վավերացվի ջերմային խոչընդոտի կատարումը:

Այն նյութը, որն անցնում է կտրոնի բոցի փոքր փորձարկումը, դեռ կարող է ձախողվել իրական մարտկոցի ներսում, քանի որ հոդերը, ամրացնողները, օդափոխության ուղիները, սեղմումը և հարակից բաղադրիչները փոխում են ջերմության հոսքի ուղին:

Լուծումը թե՛ նյութի մակարդակի, թե՛ համակարգի մակարդակի կատարողականի վավերացումն է ջերմային արտահոսքի ներկայացուցչական պայմաններում: UL 2596-ը գնահատում է մարտկոցի խցիկի նյութերը ջերմային և մեխանիկական ազդեցության տակ, մինչդեռ EV մարտկոցների անվտանգության պահանջները, ինչպիսիք են ISO 6469-1-ը և ՄԱԿ-ի թիվ 100 կանոնակարգը, վերաբերում են վերալիցքավորվող էներգիայի պահպանման համակարգի անվտանգությանը մեքենայի մակարդակում:^[1][5][6]

UNECE-ը նաև շարունակել է աշխատանքը էլեկտրական մեքենաների մարտկոցների համակարգերի ջերմային տարածման ավելի ուժեղ պահանջների վրա՝ ամրապնդելով, որ ջերմային պաշտպանությունը համակարգի մակարդակի անվտանգության խնդիր է, այլ ոչ թե մեկ նյութի բոցի գնահատման խնդիր:^[6]

Պետք է ընտրել ջերմային խոչընդոտ EV մարտկոցի համար:

Նյութի նախնական վերանայման համար պատրաստեք Բջջի, մոդուլի կամ փաթեթի գտնվելու վայրը, հասանելի հաստությունը, պաշտպանված կողմի ջերմաստիճանի թիրախը, դիէլեկտրիկի պահանջը, սեղմման պահանջը, բջիջների քիմիան, օդափոխության ուղղությունը, CAD երկրաչափությունը, սոսինձի պահանջը և կիրառելի ջերմային-փախչող փորձարկման թիրախը:

Ճիշտ պատնեշը պետք է ընտրվի իրական ձախողման ռեժիմից, այլ ոչ թե պարզապես տվյալների թերթիկի վրա տպված բոցի գնահատականից կամ ջերմաստիճանի համարից:

ՀՏՀ

Կարո՞ղ է նորմալ էլեկտրական մեկուսացումը գոյատևել մարտկոցի ջերմային փախուստից:

Պարտադիր չէ: Սովորական էլեկտրական մեկուսացումը կարող է աշխատել նորմալ աշխատանքային ջերմաստիճանի դեպքում, սակայն կորցնել ուժը, ձևը կամ դիէլեկտրական աշխատանքը ծայրահեղ ջերմային արտանետման ժամանակ:

UL 94 V-0-ը բավարա՞ր է EV մարտկոցի ջերմային պատնեշի համար:

No V-0 ցույց է տալիս դյուրավառության հատուկ վարքագիծը ստանդարտացված թեստի ներքո, սակայն ջերմային պաշտպանությունը կախված է նաև ջերմության փոխանցումից, նյութի հաստությունից, օդափոխությունից, պատնեշի կառուցումից և փաթեթի կառուցվածքից:

Ինչու է Mica-ն ավելի լավ, քան սովորական պլաստիկը ջերմային փախուստի համար:

Mica-ն առաջարկում է շատ ավելի ուժեղ բարձր ջերմաստիճանի դիէլեկտրիկ և կառուցվածքային կայունություն, քան շատ սովորական պոլիմերային թաղանթներ, ինչը օգտակար է դարձնում կոշտ ջերմային և էլեկտրական պատնեշների համար:

Կարո՞ղ է սիլիկոնային փրփուրը պաշտպանել ջերմային փախուստից:

Հատուկ ձևավորված և վավերացված սիլիկոնային նյութերը կարող են ապահովել ջերմային տարածման պաշտպանություն, սակայն սովորական սիլիկոնային փրփուրը չպետք է ինքնաբերաբար ենթադրվի, որ ապահովում է նույն արդյունավետությունը:

Ո՞ր հատկություններն են ամենակարևորը ջերմային փախած պատնեշում:

Կարևոր հատկությունները ներառում են ջերմային դիմադրություն, կրակի դիմադրություն, դիէլեկտրական ուժ, բարձր ջերմաստիճանի կայունություն, էրոզիայի դիմադրություն, մեխանիկական ամբողջականություն, հաստություն, խտություն և համատեղելիություն մարտկոցի կառուցվածքի հետ:

Արդյո՞ք ամենաբարձր ջերմաստիճանի վարկանիշը միշտ լավագույն ընտրությունն է:

Ոչ: Ջերմային արտահոսքի արդյունավետությունը կախված է ջերմային հոսքից, ազդեցության ժամանակից, երկրաչափությունից, հաստությունից, նյութի կառուցվածքից և համակարգի ձևավորումից, այլ ոչ միայն ջերմաստիճանի գնահատականից:

15-ամյա ավտոմոբիլային մարտկոցի բաղադրիչի հեռանկար

Հիմնվելով ավտոմոբիլային բաղադրիչների և մետաղալարերի արտադրության 15 տարվա փորձի վրա՝ ես երբեք չեմ հաստատում մարտկոցի մեկուսիչ նյութը միայն այն պատճառով, որ այն էլեկտրական մեկուսիչ է, բոցավառող կամ բարձր շարունակական ջերմաստիճանի համար:

Ջերմային փախուստը ստեղծում է բոլորովին այլ ձախողման միջավայր. ուժեղ ջերմությունը, բոցը, ճնշումը, տաք մասնիկները, էլեկտրական սթրեսը և ազդեցության ժամանակը միասին են գործում: Հուսալի լուծումը նախ սահմանել իրական ձախողման ուղին, այնուհետև ընտրել միկա, աերոգել, կերամիկական նյութ, հատուկ սիլիկոն կամ բազմաշերտ կոնստրուկցիա, որը կարող է պաշտպանել այդ ճշգրիտ վայրը:

Հեղինակավոր հղումներ

[1] UL Solutions — Մարտկոցի խցիկի ջերմային փախուստի գնահատում և UL 2596

[2] Rogers Corporation — Որտեղ UL 94 V-0-ը կարևոր է իրական աշխարհի ձևավորումներում

[3] UL Prospector — Հրդեհային պաշտպանության նյութերի ընտրություն EV մարտկոցի համար

[4] Rogers Corporation — ProCell EV Firewall ջերմային տարածման պաշտպանություն

[5] ISO — ISO 6469-1:2019 Էլեկտրական շարժիչով ճանապարհային տրանսպորտային միջոցներ, վերալիցքավորվող էներգիայի պահպանման համակարգ Անվտանգություն

[6] UNECE — ՄԱԿ-ի թիվ 100 Rev.3 կանոնակարգ, Էլեկտրաէներգիայի գնացքների անվտանգություն