Автомашины батерейны дулааны гүйлтийн үед энгийн тусгаарлагч материал яагаад бүтэлгүйтдэг вэ?

Энгийн цахилгаан тусгаарлагч нь батерейны дулааны гүйлтийн үед үүссэн хэт халалт, дөл, халуун тоосонцор, даралт, агааржуулалтын хийн хослолд өртөх үед зөөлрөх, агших, шатах, нүүрсжих, хагарах, диэлектрик хүчээ алддаг.

Зөв шийдэл бол өндөр температурт тусгаарлагч, бага дулаан дамжуулалт, галд тэсвэртэй, диэлектрикийн тогтвортой байдал, хүчирхийллийн нөхцөлд механик бүрэн бүтэн байдлыг хангах зорилгоор тусгайлан бүтээгдсэн дулааны хамгаалалтыг ашиглах явдал юм. Батерейны хэвийн температурт сайн ажилладаг материал нь дулааны гүйлтийн үйл явцад автоматаар тохирохгүй.

Дулааны гүйдэл яагаад ердийн батерейны халаалтаас ялгаатай вэ?

Хэвийн дулаалга нь өндөр температурт удаан хугацаагаар ажиллах боломжтой боловч дулааны гүйдэл нь шууд дөл, даралт, халуун тоосонцор, төвлөрсөн дулааны урсгалыг нэмсэн тохиолдолд хурдан бүтэлгүйтдэг.

Шийдэл нь зөвхөн байнгын ашиглалтын температурын зэрэглэлээс илүүтэйгээр тусгаарлагчийг урвуулан ашиглах нөхцлийн эсрэг үнэлэх явдал юм. Батерейны дулааны урсац нь тийрэлтэт дөл, ялгарах тоосонцор, өндөр температур, хашааны доторх даралтыг үүсгэдэг тул хамгаалалтын материал нь нэгэн зэрэг эвдрэх хэд хэдэн механизмыг тэсвэрлэх ёстой гэсэн үг юм.^[1]

Энэ ялгаа нь маш чухал юм. 105°C, 125°C ба түүнээс дээш температурт хэвийн цахилгаан тусгаарлагчтай материал нь дулааны шууд нөлөөлөлд өртөх үед бүтэц, диэлектрикийн гүйцэтгэлийг алдаж болно.

Ердийн полимер тусгаарлагч яагаад зөөлрөх эсвэл нурах вэ?

Олон тооны энгийн полимер хальс ба хөөс нь цахилгаан тусгаарлагч, зөөлөвч, битүүмжлэлд зориулагдсан байдаг - хүчтэй дулааны гүйлтийн халуунд шууд өртөхгүй тул зөөлөрч, агшиж, хайлж эсвэл бүрмөсөн гажигтай байдаг.

Зөв шийдэл бол бодит температур, өртөлтийн үргэлжлэх хугацаанд дулааны тогтвортой байдал нь хангалттай хэвээр байгаа материалыг сонгох явдал юм. Өндөр температурт гялтгануур, керамик суурьтай хаалт, аэрогель систем, тусгайлан боловсруулсан силикон материалыг ердийн дулаалга нь үүргээ гүйцэтгэж чадахгүй тохиолдолд ихэвчлэн авч үздэг.

Материалын сонголт нь ялгах ёстой ажлын температурын эсэргүүцэл ба дулааны эсэргүүцлийг . Эдгээр нь ижил үзүүлэлт биш юм.

UL 94 V-0 яагаад дангаараа хангалтгүй вэ?

Материал нь UL 94 V-0 стандартад хүрч, эс хоорондын дулааны тархалтаас хангалтгүй хамгаалалтыг хангаж чаддаггүй, учир нь жижиг хэмжээний дөлийн ангилал нь бүрэн дулааны гүйлтийн үйл явдлыг илэрхийлэхгүй.

Энэхүү шийдэл нь дөлийн зэрэглэлийг зөвхөн нэг материалын шинж чанар гэж үзэж, дулаан тусгаарлалт, дулааны урсгалын эсэргүүцэл, механик хадгалалт, агааржуулалтын хийн нөлөөлөл, системийн түвшний тархалтын гүйцэтгэлийг тусад нь батлах явдал юм. Рожерс тусгайлан тэмдэглэснээр, эс дулааны урсгал руу орсны дараа V-0 хөөс нь эрчим хүчний ялгаралтыг зогсоодоггүй; багцын архитектур болон дулааны саад бэрхшээлүүд чухал хэвээр байна.^[2]

Энэ нь батерейны материалын техникийн үзүүлэлтийн хамгийн нийтлэг алдаануудын нэг юм: 'V-0' нь 'дулааны хамгаалалт' гэсэн үг биш юм.

Ямар эвдрэлийн горимд батерейны тусгаарлагчийг тэсвэрлэх ёстой вэ?

Хэрэв инженер зөвхөн галд тэсвэртэй байдлыг үнэлдэг бол тусгаарлагч нь элэгдэл, даралт, халуун тоосонцор, диэлектрикийн эвдрэл, шахалтын алдагдал, зэргэлдээх үүрэнд дулаан дамжуулах зэргээс болж бүтэлгүйтсэн хэвээр байж болно.

Зөв шийдэл бол хаалт материалыг сонгохоос өмнө бүрэн эвдрэлийн орчныг шалгах явдал юм. UL-ийн батерейны хайрцагны үнэлгээ нь өндөр температур, даралт, ялгарсан тоосонцорыг тусгайлан нэгтгэдэг, учир нь дулааны гүйдэл нь энгийн галын туршилт гэхээсээ илүү олон физикийн үзэгдэл юм.^[1]

Бага дулаан дамжуулалт яагаад чухал вэ?

Материал нь бие махбодийн хувьд бүрэн бүтэн хэвээр үлдэж болох боловч дулаанаар дамжин ойр орчмын эсийг өдөөхөд хангалттай дулааны хамгаалалт болж чадахгүй.

Энэ шийдэл нь материалын амьд үлдэх чадвар, хаалтаар дамжин дулаан дамжуулалтыг хоёуланг нь хянах явдал юм. UL Prospector нь аэрогель, керамик хөнжил, битүүмжлэх хөөс нь бага дулаан дамжуулалт, нягтралд сайнаар нөлөөлдөг бол гялтгануур нь хүчтэй цахилгаан тусгаарлагчтай боловч галаас хангалттай хамгаалахын тулд илүү их зузаан шаарддаг болохыг тэмдэглэжээ.^[3]

Тиймээс дизайны чухал зорилт нь 'материал шатдаг уу?' төдийгүй 'хамгаалагдсан талдаа хэр их дулаан, хэр хурдан хүрэх вэ?' юм.

Нимгэн хуванцар хальс яагаад хангалтгүй байж болох вэ?

Нимгэн полимер хальс нь хэвийн үйл ажиллагааны явцад диэлектрикийг маш сайн ялгаж чаддаг боловч дулааны гүйлтийн үед дулаан дамжуулалтыг тэсвэрлэхийн тулд маш бага дулааны масс эсвэл зузаантай байдаг.

Тохиромжтой тохиолдолд цахилгаан тусгаарлалтанд зориулж нимгэн хальс ашиглах, дулааны тархалтын эрсдэл шаардлагатай үед тусгай дулааны хаалт тавих нь зөв шийдэл юм. Олон давхаргат бүтэц нь цахилгаан тусгаарлагч, дулаан тусгаарлалт, механик хамгаалалт, наалдац зэрэг функцуудыг салгаж чаддаг.

Нэг нимгэн цахилгаан хальсыг бүх дөрвөн функцийг гүйцэтгэхийг оролдох нь ихэвчлэн хүлээн зөвшөөрөгдөхгүй буулт хийхэд хүргэдэг.

Ердийн хөөс яагаад хангалтгүй байж болох вэ?

Уламжлалт хөөс нь шахалтын дэвсгэр, битүүмжлэл, чичиргээ шингээгчийн үүргийг гүйцэтгэдэг боловч дулааны нөлөөнд шууд өртөх үед хүч чадал, тусгаарлагч чанараа алддаг.

Энэхүү шийдэл нь бүрэлдэхүүн хэсэг нь шахалт болон галын хамгаалалтыг хоёуланг нь хангах ёстой үед дулааны тархалтад зориулж тусгайлан боловсруулсан, баталгаажуулсан хөөс ашиглах явдал юм. Рожерсийн ProCell EV Firewall материалууд нь батерейны шахалтын функцийг дулааны тархалтын хамгаалалттай хослуулахын тулд тусгайлан боловсруулсан силикон эластомер системийн жишээ юм.^[4]

Энэ нь чухал дүрмийг харуулж байна: энгийн силикон хөөс болон дулааны хамгаалалттай силикон саадыг автоматаар ижил материалын ангилалд хамааруулж болохгүй.

Яагаад гялтгануурыг дулааны хамгаалалтанд ихэвчлэн ашигладаг вэ?

Энгийн полимер тусгаарлагч нь өндөр температурт цахилгаан тусгаарлалт, хаалтын бүтцийг хадгалах боломжгүй тохиолдолд эвдрэл нь ойролцоох эсүүд, шин, сав баглаа боодлын эд ангиудыг ил гаргаж болно.

Шийдэл нь өндөр температурт диэлектрикийн тогтвортой байдал, хатуу дулааны хамгаалалт шаардлагатай үед гялтгануурыг ашиглах явдал юм. Гялтгануур нь хүчтэй цахилгаан тусгаарлах чадвартай бөгөөд EV-ийн батерейны дулааны болон галаас хамгаалах хэрэглээнд өргөн хэрэглэгддэг боловч шаардагдах зузаан, бүтэц нь багцын тодорхой бүтэцээс хамаардаг.^[3]

Гялтгануур нь эсийн хаалт, модулийн хана, шинийн дулаалга, таглааны хамгаалалт болон хэлбэрийн тогтвортой байдал, цахилгаан тусгаарлагч нь чухал ач холбогдолтой бусад байршилд онцгой ач холбогдолтой.

Нэг материал нь дулааны гүйлтийн асуудлыг бүхэлд нь шийдвэрлэх ёстой юу?

Галд тэсвэртэй, хэт бага дулаан дамжуулалт, шахалтыг сэргээх, битүүмжлэх, чичиргээний хяналт, диэлектрик тусгаарлалт, бүтцийн хамгаалалтыг хангах нэг тусгаарлагч хуудас нь нэг чухал шаардлагыг хангаагүй үнэтэй материалд хүргэж болзошгүй юм.

Илүү сайн шийдэл бол материал бүр өөрийн үүргээ хамгийн сайн гүйцэтгэдэг олон давхаргат систем юм. Жишээлбэл, гялтгануур нь өндөр температурт диэлектрик хамгаалалт, аэрогель нь дулаан дамжуулалтыг бууруулж, тусгай зориулалтын силикон хөөс нь шахалт болон дулааны тархалтыг эсэргүүцэх чадвартай.

UL Prospector ижил төстэй байдлаар бүтцийн шаардлага, дулааны гүйлтийн туршилтыг хангахын тулд материалын хослол шаардлагатай байж болохыг тэмдэглэжээ.^[3]

Дулаан тусгаарлагчийг хэрхэн сонгох вэ?

Зөвхөн мэдээллийн хуудасны температурын зэрэглэлээс материалыг сонгох нь жинхэнэ батерейг буруугаар ашиглах нь цаг хугацаа, дулааны урсгал, дөл, тоосонцор, даралт, геометр болон хөрш зэргэлдээ бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг хамардаг тул хуурамч итгэлийг бий болгодог.

Зөв шийдэл бол материалыг бодит эсийн формат, эвдрэлийн байршил, шаардлагатай саатал, хамгаалагдсан талын температур, цахилгааны шаардлага, механик ачаалал, боломжтой зузаан, буруу туршилтын үзүүлэлтээс сонгох явдал юм. Дараа нь материалын дээжийг төлөөлөгчийн чуулганд баталгаажуулна.

Эхлээд тодорхойлох инженерийн мэдээлэл:

Эсийн хими ба формат, саад бэрхшээлийн байршил, боломжтой хамгийн их зузаан, диэлектрикийн шаардлага, хүлээгдэж буй агааржуулалтын чиглэл, дулааны тархалтын зорилт, шахалтын шаардлага, ажлын температур, наалдамхай бүтэц, механик бэхэлгээ, батерейг буруугаар ашиглах туршилтын холбогдох стандарт.

Дулааны саадыг хэрхэн баталгаажуулах вэ?

Жижиг купоны дөл туршилтыг давсан материал нь жинхэнэ батерейны дотор бүтэлгүйтсэн хэвээр байх болно, учир нь холболт, бэхэлгээ, агааржуулалтын зам, шахалт болон хөрш зэргэлдээ хэсгүүд нь дулааны урсгалын замыг өөрчилдөг.

Энэхүү шийдэл нь дулааны гүйлтийн төлөөллийн нөхцөлд материаллаг болон системийн түвшний гүйцэтгэлийг баталгаажуулах явдал юм. UL 2596 нь дулааны болон механик нөлөөллийн дор батерейны хаалтын материалыг үнэлдэг бол ISO 6469-1, НҮБ-ын 100 дугаар дүрэм зэрэг цахилгаан хөдөлгүүрт батерейны аюулгүй байдлын шаардлагууд нь тээврийн хэрэгслийн түвшинд цэнэглэдэг эрчим хүч хадгалах системийн аюулгүй байдлыг тодорхойлдог.^[1][5][6]

НҮБ-ын ЕЭК нь цахилгаан тээврийн хэрэгслийн батерейны системд илүү хүчтэй дулааны тархалтын шаардлагуудын талаар үргэлжлүүлэн ажиллаж, дулааны хамгаалалт нь нэг материалын дөл зэрэглэлийн асуудал биш харин системийн түвшний аюулгүй байдлын асуудал гэдгийг бататгасан.^[6]

EV батерейнд дулааны хаалт сонгох шаардлагатай юу?

Материалыг урьдчилсан байдлаар шалгахын тулд үүр, модуль эсвэл багцын байршил, боломжтой зузаан, хамгаалагдсан талын температурын зорилт, диэлектрикийн шаардлага, шахалтын шаардлага, эсийн хими, агааржуулалтын чиглэл, CAD геометр, наалдамхай материалын шаардлага, холбогдох дулааны гүйлтийн туршилтын зорилтыг бэлтгэ.

Зөв саадыг зөвхөн мэдээллийн хуудсан дээр хэвлэгдсэн дөл эсвэл температурын тооноос бус бодит эвдрэлийн горимоос сонгох хэрэгтэй.

Түгээмэл асуултууд

Хэвийн цахилгаан тусгаарлагч нь батерейны дулааныг даван туулж чадах уу?

Заавал биш. Энгийн цахилгаан тусгаарлагч нь хэвийн ажлын температурт ажиллах боловч хэт их дулааны нөлөөлөлд өртөх үед хүч чадал, хэлбэр, диэлектрикийн гүйцэтгэлийг алддаг.

UL 94 V-0 нь цахилгаан машины батерейны дулааны хаалтанд хангалттай юу?

V-0 дугаар нь стандартчилсан туршилтын дагуу шатамхай байдлын онцлог шинж чанарыг илтгэдэг боловч дулааны гүйлтийн хамгаалалт нь дулаан дамжуулалт, материалын зузаан, агааржуулалт, саад тотгор, баглаа боодлын бүтэц зэргээс хамаарна.

Яагаад гялтгануур нь дулааны гүйлтийн хувьд энгийн хуванцараас илүү сайн байдаг вэ?

Гялтгануур нь ердийн полимер хальснаас хамаагүй өндөр температурт диэлектрик ба бүтцийн тогтвортой байдлыг хангадаг тул хатуу дулааны болон цахилгааны саадыг даван туулахад тустай.

Силикон хөөс нь дулааны довтолгооноос хамгаалж чадах уу?

Тусгайлан боловсруулсан, баталгаажсан силикон материал нь дулааны тархалтын хамгаалалтыг хангаж чаддаг боловч энгийн силикон хөөс нь автоматаар ижил гүйцэтгэлтэй гэж үзэж болохгүй.

Дулааны хаалтанд ямар шинж чанарууд хамгийн чухал вэ?

Чухал шинж чанарууд нь дулааны эсэргүүцэл, галд тэсвэртэй, диэлектрикийн хүч чадал, өндөр температурт тогтвортой байдал, элэгдэлд тэсвэртэй, механик бүрэн бүтэн байдал, зузаан, нягтрал, батерейны бүтэцтэй нийцдэг.

Хамгийн өндөр температурын үнэлгээ нь үргэлж хамгийн сайн сонголт мөн үү?

Үгүй. Дулааны гүйлтийн гүйцэтгэл нь зөвхөн температурын үзүүлэлт биш, дулааны урсгал, өртөх хугацаа, геометр, зузаан, материалын бүтэц, системийн дизайн зэргээс хамаарна.

15 жилийн автомашины батерейны бүрэлдэхүүн хэсгийн хэтийн төлөв

Автомашины эд анги, утас үйлдвэрлэсэн 15 жилийн туршлага дээрээ үндэслэн би хэзээ ч цахилгаан тусгаарлагч, галд тэсвэртэй эсвэл өндөр температурт тэсвэртэй тул батерейны тусгаарлагч материалыг хэзээ ч зөвшөөрдөггүй.

Дулааны гүйдэл нь тэс өөр эвдрэлийн орчныг бүрдүүлдэг: хүчтэй дулаан, дөл, даралт, халуун тоосонцор, цахилгаан стресс, өртөх хугацаа зэрэг нь хамтдаа ажилладаг. Найдвартай шийдэл нь эхлээд гэмтлийн бодит замыг тодорхойлж, дараа нь гялтгануур, аэрогель, керамик материал, тусгай силикон эсвэл яг байршлыг нь хамгаалах боломжтой олон давхаргат хийцийг сонгох явдал юм.

Эрх бүхий лавлагаа

[1] UL Solutions — Зайны хаалтны дулааны үнэлгээ ба UL 2596

[2] Рожерс Корпораци - Бодит загварт UL 94 V-0 чухал байдаг

[3] UL Prospector - EV батерейны галаас хамгаалах материалыг сонгох

[4] Рожерс Корпораци - ProCell EV галт хананы дулааны тархалтын хамгаалалт

[5] ISO — ISO 6469-1:2019 Цахилгаан хөдөлгүүрт замын тээврийн хэрэгсэл, цэнэглэдэг эрчим хүч хадгалах системийн аюулгүй байдал

[6] UNECE — НҮБ-ын дүрэм №100 Rev.3, Цахилгаан эрчим хүчний галт тэрэгний аюулгүй байдал