制御されていないバッテリーセルの膨張は、モジュールを変形させ、電気接続を緩め、バスバーを損傷し、最終的には高価なバッテリーパックの故障を引き起こす可能性があります。
EV バッテリー クッション パッドは、バッテリー モジュール内の制御された均一な圧力を維持しながらセルの膨張を吸収することで、この問題を解決します。
EV バッテリー クッション パッドは、ポーチまたは角形バッテリー セルの間に設置される、設計された圧縮可能な層です。とも呼ばれます。 バッテリー圧縮パッド、セル間パッド、圧力管理パッド、または許容差パッド.
角形セル間のEVバッテリー圧縮パッド。画像出典: サンゴバンのテープ ソリューション.
適切に設計されたクッション パッドがないと、セルの膨張が繰り返されると、過度の局所的な圧力、セルの移動、コネクタのストレス、およびモジュールの早期劣化が発生する可能性があります。
正しい解決策は、バッテリーセルの圧力ウィンドウに合わせて制御された圧縮力たわみ曲線を備えた低圧縮永久歪みパッドです。
細胞が膨張するとパッドは圧縮され、収縮すると押し戻されます。この制御された応答により、セル ケーシングに損傷を与える圧力を加えることなくセル スタックを安定に保ちます。
不正解: EV バッテリーのクッション パッドは単なる柔らかいフォームです。
正解: これは、セルの膨張、動作温度、圧縮永久歪み、絶縁耐力、振動、および組み立て公差を中心に設計された圧力管理コンポーネントです。
パッドが硬すぎるとセルが潰れたり過負荷になる可能性があり、パッドが柔らかすぎると動き、振動による損傷、モジュールの安定性の損失が発生する可能性があります。
効果的な解決策は、予測可能な応力-ひずみ応答と、必要な圧縮範囲全体にわたって安定した押し戻し力を備えた材料を選択することです。
エンジニアはを通じてこの動作を評価します 、圧縮力たわみ (CFD)。 CFD は、さまざまな圧縮レベルでパッドがどれだけの力を加えるかを示します。
比較的平坦で制御された CFD 曲線により、パッドは急激な圧力上昇を引き起こすことなくセルの膨張に対応できます。パッドは永久に平らな状態を保つのではなく回復する必要があるため、低い圧縮永久歪みも同様に重要です。
モジュール全体の環境を確認せずに単一目的のフォームを使用すると、バッテリーが振動、漏電、組み立てエラー、圧力の不均衡に対して脆弱になる可能性があります。
多機能の自動車グレードのクッション パッドは、機械的、電気的、熱的、製造上の要件に従って選択する必要があります。
EV バッテリーのクッション パッドは、その材質と構造に応じて次の機能を提供できます。
細胞膨張の補償: 可逆的な呼吸と永続的な腫れに対応します。
圧力管理: セルスタック全体にわたる制御された力を維持します。
振動の低減: 隣接するセル間の相対的な動きを制限します。
衝撃吸収: 路面衝撃や車両操作時の機械的負荷を軽減します。
公差補正： セルやモジュールの寸法ばらつきを吸収します。
電気絶縁: 誘電体材料が指定されている場合、導電性バッテリーコンポーネントを分離するのに役立ちます。
アセンブリサポート: 自動モジュール生産中にセルを所定の位置に保持します。
価格や柔らかさだけで材料を選択すると、永久変形、制御不能な圧力、絶縁不良、またはバッテリー検証時の不合格が発生する可能性があります。
最適な材料とは、圧縮、温度、誘電性、経年変化、および可燃性の特性が特定のセルおよびモジュールの設計に適合するものです。
微発泡ポリウレタンとシリコーンフォームは広く使用されていますが、熱、湿度、圧縮、および長期老化下では異なる挙動を示します。特殊な多層パッドは、圧縮可能なフォームと雲母または別の断熱層を組み合わせることもあります。
材質または構造 |
主な利点 |
チェックすべき重大な制限 |
代表的な用途 |
|---|---|---|---|
微細セルポリウレタンフォーム |
制御された圧縮と優れた寸法効率 |
温度、湿度老化、圧縮永久歪み |
パウチおよび角形セルの圧力管理 |
シリコーンフォーム |
優れた温度安定性と弾力性のあるクッション性 |
コスト、剛性、厚さ、ガス放出の要件 |
高温または難燃性のモジュール領域 |
粘着面付きフォーム |
自動組立時の位置決めの高速化 |
接着剤の老化、ライナーの剥離、および再加工性 |
モジュールの大量生産 |
マイカバリア付きフォーム |
圧縮と断熱性の向上を組み合わせます |
厚さ、エッジシール、重量、熱検証 |
セル間の熱伝播制御 |
標準的な工業用フォーム |
初期材料費が安い |
圧力保持、絶縁性能、経年変化は未検証 |
完全な検証なしでは推奨されません |
パッドを間違った位置に配置すると、不均一な圧縮が発生したり、冷却経路を妨げたり、センサーを損傷したり、バスバーや高電圧コネクタに力が伝達したりする可能性があります。
パッドは、セルの拡張方向、モジュール拘束システム、電気レイアウト、および熱管理設計に従って配置する必要があります。
最も一般的な場所は、隣接するパウチまたは角柱状セルの間です。パッドは、エンドセルとモジュールエンドプレートの間、または選択されたモジュールインターフェースに配置することもできます。
パッドは、通気チャネル、冷却面、圧力センサー、サーミスター、バスバー、またはワイヤーハーネスの配線を妨げてはなりません。ダイカット形状は、単に細胞の輪郭をコピーするのではなく、機能細胞の領域に従う必要があります。
室温での圧縮テストでは良好な性能を発揮したパッドでも、熱老化、湿気への曝露、振動、または数千回の充電サイクルの後でも機能しなくなる可能性があります。
対象となる自動車環境下で、材料、セルスタック、モジュール、および完全なバッテリーパックのレベルでパッドを検証します。
重要な材料テストには、CFD、圧縮永久歪み、応力緩和、絶縁耐力、可燃性、温度老化、湿度老化、化学的適合性が含まれます。
バッテリーレベルの要件は、 ISO 6469-1、UL 2580、SAE J2380、SAE J2929、および UNECE 規則 No. 100などの規格を参照する場合があります。これらの規格は主にバッテリー システムと車両の安全性に適用されます。個々のクッションパッドを自動的に認定するものではありません。
用語が明確ではないため、購入者が間違ったフォーム、厚さ、または安全機能を要求することがよくあります。
見積もりやサンプルをリクエストする前に、次の直接的な回答を使用してアプリケーションを定義してください。
任意の厚さでは、セルが過度に圧縮されたり、モジュールが緩んだままになったりする可能性があります。パッドの厚さは、利用可能なスペース、予荷重、セル許容差、予想される膨張、および許容圧力から計算する必要があります。
標準的なクッションパッドは、深刻な熱事象が発生すると、燃えたり、隣接するセルに熱を伝えたりする可能性があります。熱暴走の軽減が必要な場合は、特別にテストされた熱伝播パッドを使用してください。
材料名だけで選択すると、間違った温度または圧力応答が生じる可能性があります。効率的な圧力管理のためにポリウレタンが選択されることがよくありますが、シリコーンはより強力な高温性能を提供する可能性があります。最終的な選択にはアプリケーションテストが必要です。
EV バッテリーのクッション パッドを安価な発泡インサートとして扱うと、些細な材料の決定が、セルの損傷、断続的な高電圧障害、保証請求、完全なモジュールの再検証につながる可能性があります。
これを精密な圧力管理コンポーネントとして扱い、セル、エンドプレート、冷却システム、バスバー、コネクタ、高電圧ワイヤーハーネスとともに検証します。
から 自動車用ワイヤーハーネスと高電圧相互接続の 15 年間の経験、バッテリー モジュール内の機械的圧力がセルだけに影響を与えることは決してないことを学びました。最終的には、端子、バスバー、コネクタ、センサー、ハーネスの配線ポイントに到達します。
私の実際的なルールは単純です。 電気的接続の問題が発生する前にセルの動きを制御することです。 EV バッテリーのクッション パッドを承認する前に、圧力曲線、圧縮永久歪、誘電性能、環境劣化、寿命末期のセルの拡張を実際のモジュール データで検証してください。
ロジャースコーポレーション、 PORON EVExtendバッテリーパッド素材 .
サンゴバンテープソリューション、 EVアプリケーションにおける圧縮力のたわみ .
サンゴバンテープソリューション、 EV バッテリーセルの膨張の管理 .
ULソリューションズ、 EV バッテリーの試験および規制基準 .
国際標準化機構、 ISO 6469-1:2019 充電式エネルギー貯蔵システムの安全性 .
国連ヨーロッパ経済委員会、 UNECE規則第100号 .
SAEインターナショナル、 SAE J2380 電気自動車バッテリーの振動試験 .
SAEインターナショナル、 SAE J2929 バッテリーシステム安全規格 .
