優れた断熱材を間違った場所に使用すると、熱、炎、または排気ガスがバリアを迂回し、バッテリー パック内に伝播する可能性があります。
バッテリーの絶縁は、予想される伝播経路に従って配置する必要があります。 セル間のバリアは最も近い隣接セルをターゲットにし、モジュール間のバリアは第 2 レベルの分離を作成し、パックレベルの材料はカバー、エンクロージャ、および敏感な電気ゾーンを保護します。
したがって、堅牢な 熱伝播防止 戦略では、材料の性能と同じくらい慎重に材料の位置を使用します。目的は、バッテリーを絶縁体で満たすことではなく、最も重要な熱経路と電気経路を遮断することです。
隣接するセルに直接の熱経路がある場合、1 つの故障したセルが隣接するセルにエネルギーを急速に伝達する可能性があります。
隣接するセルが最も有害な熱を交換する可能性がある境界面にセル間のバリアを配置します。 角柱型およびパウチ型構造の場合、バリアは、電池寿命全体を通じてセルの膨張と圧縮に対応する必要がある場合もあります。
Aspen Aerogels は、同社の PyroThin 製品について、特にパウチ電池や角形電池のセル間の熱バリアとして説明し、熱保護と電池圧縮時の機械的動作を組み合わせています。[1]
バリアの位置 |
主な目的 |
設計に関する重要な質問 |
|---|---|---|
セルツーセル |
直接熱伝達が遅い |
セル圧縮下でも動作しますか? |
モジュール間 |
1 つのモジュールを超えた伝播を制限する |
側面および通気経路は制御されていますか? |
パック蓋・カバー |
エンクロージャと乗客に面した構造物を保護 |
炎や粒子への曝露に耐えることができますか? |
HV/バスバーゾーン |
電気的および熱的絶縁 |
誘電距離は維持されていますか? |
セル間の直接伝導を停止しても、熱事象が構造部品、排気ガス、または炎を介して別のモジュールに到達しないという保証はありません。
モジュールレベルの分離を使用して、次の伝播パスを遮断します。 バリアの形状では、単に 2 つのモジュール ハウジングの間にシートを配置するのではなく、モジュールの壁、ギャップ、構造界面、および考えられる通気方向を考慮する必要があります。
サンゴバンは、セルの緩衝材とモジュール間の位置の両方に熱暴走パッドを特定し、バリア戦略が個々のセルを超えてどのように拡張できるかを示しています。[2]
セル間のみに焦点を当てたバリア戦略では、パックのカバーがジェット炎、高温ガス、噴出粒子にさらされる可能性があります。
パックの蓋と筐体を別個の熱暴走保護ゾーンとして評価します。 UL Solutions は、バッテリーの熱暴走によりジェットのような炎、圧力、粒子が発生し、保護筐体の材質を侵食する可能性があると指摘しています。[3]
このため、セル間の絶縁と筐体保護を互換性のあるものとして扱うべきではありません。熱的暴露と機械的暴露は大きく異なる場合があります。
あらゆる場所に断熱材を追加すると、主要な伝播メカニズムを制御することなく、重量、コスト、圧縮が増加する可能性があります。
ダイカットパーツを定義する前に、熱イベントをマッピングします。 開始セル、隣接セル、通気方向、モジュール境界、バスバー、冷却構造、パックカバー、および潜在的な火炎またはガス経路を特定します。
これにより、1 枚の断熱シートにすべての機能を強制するのではなく、バリアの厚さと材料を場所ごとに最適化することができます。
バッテリーのレイアウトをダイカット絶縁部品に変換するのにサポートが必要ですか?
Fuqiang にセルの配置、モジュールの図面、利用可能なギャップ、通気口の方向、断熱要件を送信してください。当社のエンジニアリング チームは、セル間、モジュール レベル、パック レベルのバリア位置を確認し、検証用のサンプルを準備できます。
必要な圧縮とセルの動きに対応しながら、隣接するセルへの熱伝達を低減できるセルの境界面に配置する必要があります。
これは、熱伝達を低減し、あるセルでの熱イベントが次のセルを引き起こすのを防ぐために隣接するセルの間に配置される材料です。
バッテリーモジュール間に熱または防火装置を配置し、影響を受けるモジュールを超えた伝播を制限します。
必ずしもそうとは限りません。バリアの位置は、熱、火炎、電気、通気のリスクに従う必要があります。保護効果がほとんどない場所に材料を追加すると、質量とコストが不必要に増加する可能性があります。
いつもではありません。パックの設計では、通気ガス、炎、構造伝導、モジュールの境界、エンクロージャの保護も考慮する必要があります。
自動車用ワイヤーハーネスとEVバッテリーの15年間の展望
自動車の電気システムに 15 年間携わった後、私はハーネスの保護と同じようにバッテリーの絶縁にアプローチしています。つまり、 故障エネルギーが実際に伝わる場所に保護を配置します。 正しい配置は、材料のデータシートに印刷されている熱伝導率や温度特性と同じくらい重要です。
[1] アスペン エアロゲル — EV バッテリーのセル間の断熱層
