통제되지 않은 배터리 셀 확장은 모듈을 변형시키고, 전기 연결을 느슨하게 하고, 부스바를 손상시키며, 결국 비용이 많이 드는 배터리 팩 고장을 유발할 수 있습니다.
EV 배터리 쿠션 패드는 배터리 모듈 내부의 압력을 제어되고 균일하게 유지하면서 셀 팽창을 흡수함으로써 이 문제를 해결합니다.
EV 배터리 쿠션 패드는 파우치 또는 각형 배터리 셀 사이에 설치되는 공학적 압축성 층입니다. 라고도 합니다. 배터리 압축 패드, 셀 간 패드, 압력 관리 패드 또는 공차 패드 .
각형 셀 사이에 있는 EV 배터리 압축 패드. 이미지 출처: Saint-Gobain 테이프 솔루션.
적절하게 설계된 쿠션 패드가 없으면 반복적인 셀 팽창으로 인해 과도한 국부 압력, 셀 이동, 커넥터 응력 및 조기 모듈 성능 저하가 발생할 수 있습니다.
올바른 솔루션은 배터리 셀의 압력 창과 일치하는 압축력 편향 곡선이 제어된 저압축 설정 패드입니다.
패드는 세포가 팽창할 때 압축되고 수축할 때 뒤로 밀려납니다. 이러한 제어된 반응은 전지 케이싱에 손상을 주는 압력을 가하지 않고도 전지 스택을 안정적으로 유지합니다.
틀림: EV 배터리 쿠션 패드는 단순히 부드러운 폼 조각입니다.
정답: 이는 셀 팽창, 작동 온도, 압축 영구 변형, 유전 강도, 진동 및 조립 허용 오차를 중심으로 설계된 압력 관리 구성 요소입니다.
패드가 너무 단단해지면 셀이 부서지거나 과부하가 걸릴 수 있고, 패드가 너무 부드러워지면 움직임, 진동 손상 및 모듈 안정성 손실이 발생할 수 있습니다.
효과적인 해결책은 예측 가능한 응력-변형률 반응과 필요한 압축 범위 전체에 걸쳐 안정적인 푸시백 힘을 갖는 재료를 선택하는 것입니다.
엔지니어는 통해 이 동작을 평가합니다 압축력 편향(CFD)을 . CFD는 다양한 압축 수준에서 패드가 적용되는 힘의 양을 보여줍니다.
상대적으로 평평하고 제어된 CFD 곡선은 패드가 급격한 압력 증가 없이 셀 확장을 수용하는 데 도움이 됩니다. 패드가 영구적으로 편평하게 유지되기보다는 회복되어야 하기 때문에 낮은 압축 세트도 똑같이 중요합니다.
전체 모듈 환경을 확인하지 않고 단일 목적 폼을 사용하면 배터리가 진동, 누전, 조립 오류 및 압력 불균형에 취약해질 수 있습니다.
다기능 자동차 등급 쿠션 패드는 기계, 전기, 열 및 제조 요구 사항에 따라 선택해야 합니다.
소재와 구성에 따라 EV 배터리 쿠션 패드는 다음과 같은 기능을 제공할 수 있습니다.
세포 확장 보상: 가역적인 호흡과 영구적인 붓기를 수용합니다.
압력 관리: 셀 스택 전반에 걸쳐 제어된 힘을 유지합니다.
진동 감소: 인접한 셀 간의 상대적인 움직임을 제한합니다.
충격 흡수: 도로 충격 및 차량 작동 중 기계적 부하를 줄입니다.
공차 보상: 셀 및 모듈 치수 변화를 흡수합니다.
전기 절연: 유전체 재료가 지정된 경우 전도성 배터리 구성 요소를 분리하는 데 도움이 됩니다.
조립 지원: 자동화된 모듈 생산 중에 셀을 제자리에 고정합니다.
가격이나 부드러움만을 기준으로 재료를 선택하면 영구 변형, 제어할 수 없는 압력, 절연 실패 또는 배터리 검증 중 거부가 발생할 수 있습니다.
가장 좋은 재료는 압축, 온도, 유전체, 노화 및 가연성 특성이 특정 셀 및 모듈 설계와 일치하는 재료입니다.
미세다공 폴리우레탄과 실리콘 폼이 널리 사용되지만 열, 습도, 압축 및 장기간 노화에 따라 다르게 반응합니다. 특수 다층 패드는 압축성 폼을 운모 또는 다른 단열층과 결합할 수도 있습니다.
재료 또는 구조 |
주요 이점 |
확인해야 할 중요한 제한 사항 |
일반적인 응용 |
|---|---|---|---|
미세다공 폴리우레탄 폼 |
압축 제어 및 우수한 치수 효율성 |
온도, 습도 노화 및 압축 영구 변형 |
파우치 및 각형 셀 압력 관리 |
실리콘 폼 |
우수한 온도 안정성과 탄력 있는 쿠셔닝 |
비용, 강성, 두께 및 가스 방출 요구 사항 |
고온 또는 난연성 모듈 영역 |
접착면이 있는 폼 |
자동 조립 중 더 빠른 위치 지정 |
접착제 노화, 라이너 제거 및 재작업성 |
대량 모듈 생산 |
운모 장벽이 있는 폼 |
압축과 향상된 단열 기능을 결합합니다. |
두께, 가장자리 밀봉, 무게 및 열 검증 |
셀 간 열전파 제어 |
표준 산업용 폼 |
낮은 초기 재료비 |
검증되지 않은 압력 유지, 유전 성능 및 노화 |
전체 검증 없이는 권장되지 않음 |
패드를 잘못된 위치에 배치하면 압축이 고르지 않게 되고 냉각 경로를 방해하며 센서가 손상되거나 버스바 및 고전압 커넥터에 힘이 전달될 수 있습니다.
패드는 셀 확장 방향, 모듈 구속 시스템, 전기 레이아웃 및 열 관리 설계에 따라 배치되어야 합니다.
가장 일반적인 위치는 인접한 파우치 또는 각기둥형 셀 사이입니다. 패드는 엔드 셀과 모듈 엔드 플레이트 사이 또는 선택된 모듈 인터페이스에 배치될 수도 있습니다.
패드는 환기 채널, 냉각 표면, 압력 센서, 서미스터, 부스바 또는 와이어 하니스 라우팅을 방해해서는 안 됩니다. 다이컷 모양은 단순히 세포 윤곽선을 복사하는 것이 아니라 기능적 세포 영역을 따라야 합니다.
실온 압축 테스트에서 우수한 성능을 보이는 패드라도 열 노화, 습도 노출, 진동 또는 수천 번의 충전 주기 후에는 여전히 작동하지 않을 수 있습니다.
의도한 자동차 환경에서 재료, 셀 스택, 모듈 및 전체 배터리 팩 수준에서 패드를 검증합니다.
중요한 재료 테스트에는 CFD, 압축 영구 변형, 응력 완화, 유전 강도, 가연성, 온도 노화, 습도 노화 및 화학적 호환성이 포함됩니다.
배터리 수준 요구 사항은 ISO 6469-1, UL 2580, SAE J2380, SAE J2929 및 UNECE 규정 번호 100 과 같은 표준을 참조할 수 있습니다 . 이러한 표준은 주로 배터리 시스템과 차량 안전에 적용됩니다. 개별 쿠션패드를 자동으로 인증하지는 않습니다.
불분명한 용어로 인해 구매자가 잘못된 폼, 두께 또는 안전 기능을 요청하는 경우가 많습니다.
견적이나 샘플을 요청하기 전에 다음의 직접 답변을 사용하여 응용 프로그램을 정의하십시오.
임의의 두께로 인해 셀이 과도하게 압축되거나 모듈이 느슨해질 수 있습니다. 패드 두께는 사용 가능한 공간, 예압, 셀 허용 오차, 예상 팽창 및 허용 압력을 기준으로 계산해야 합니다.
표준 쿠션 패드는 심한 열 발생 중에 인접한 셀에 화상을 입히거나 열을 전달할 수 있습니다. 열 폭주 완화가 필요한 경우 특별히 테스트된 열 전파 패드를 사용하십시오.
재료 이름만으로 선택하면 잘못된 온도나 압력 반응이 나타날 수 있습니다. 폴리우레탄은 효율적인 압력 관리를 위해 선택되는 반면, 실리콘은 더 강력한 고온 성능을 제공할 수 있습니다. 최종 선택에는 애플리케이션 테스트가 필요합니다.
EV 배터리 쿠션 패드를 저렴한 폼 인서트로 취급하면 사소한 재료 결정이 셀 손상, 간헐적인 고전압 결함, 보증 청구 및 완전한 모듈 재검증으로 바뀔 수 있습니다.
이를 정밀 압력 관리 구성요소로 취급하고 셀, 엔드 플레이트, 냉각 시스템, 버스바, 커넥터 및 고전압 와이어 하네스와 함께 검증합니다.
통해 15년간의 자동차 와이어 하네스 및 고전압 상호 연결 경험을 저는 배터리 모듈 내부의 기계적 압력이 결코 셀에만 영향을 미치지 않는다는 것을 배웠습니다. 결국 터미널, 버스바, 커넥터, 센서 및 하니스 라우팅 지점에 도달합니다.
나의 실제 규칙은 간단합니다. 전기 연결 문제가 발생하기 전에 셀 움직임을 제어하는 것입니다 . EV 배터리 쿠션 패드를 승인하기 전에 실제 모듈 데이터를 사용하여 압력 곡선, 압축 세트, 유전체 성능, 환경 노화 및 수명이 다한 셀 확장을 확인하십시오.
로저스 코퍼레이션, PORON EV배터리 패드 소재 확장 .
Saint-Gobain 테이프 솔루션, EV 애플리케이션의 압축력 편향 .
Saint-Gobain 테이프 솔루션, EV 배터리 셀 부풀음 관리 .
UL 솔루션, EV 배터리 테스트 및 규제 표준 .
국제표준화기구, ISO 6469-1:2019 충전식 에너지 저장 시스템 안전 .
유엔 유럽경제위원회, UNECE 규정 번호 100 .
SAE 인터내셔널, SAE J2380 전기 자동차 배터리의 진동 테스트 .
SAE 인터내셔널, SAE J2929 배터리 시스템 안전 표준 .
