Ce este o pernă pentru baterie EV?

Expansiunea necontrolată a celulei bateriei poate deforma modulele, slăbi conexiunile electrice, poate deteriora barele colectoare și, în cele din urmă, poate declanșa defecțiuni costisitoare ale acumulatorului.

O pernă pentru baterie EV rezolvă această problemă prin absorbția expansiunii celulelor, menținând în același timp presiunea controlată și uniformă în interiorul modulului bateriei.

O pernă pentru baterie EV este un strat compresibil proiectat instalat între husă sau celule prismatice ale bateriei. Se mai numește și tampon de compresie a bateriei, tampon de celulă la celulă, tampon de gestionare a presiunii sau tampon de toleranță.

Placă de compresie a bateriei EV între celulele prismatice. Sursa imaginii: Soluții de bandă Saint-Gobain.

Ce face o pernă pentru baterie EV?

Fără o pernă proiectată corespunzător, umflarea repetată a celulelor poate crea o presiune locală excesivă, mișcarea celulelor, stresul conectorului și degradarea prematură a modulului.

Soluția corectă este un tampon cu compresie scăzută, cu o curbă de deviere a forței de compresie controlată, potrivită cu fereastra de presiune a celulei bateriei.

Padul se comprimă atunci când celulele se extind și se împinge înapoi când se contractă. Acest răspuns controlat menține stiva de celule stabilă fără a aplica presiune dăunătoare asupra carcasei celulei.

Incorect: o pernă pentru baterie EV este pur și simplu o bucată de spumă moale.

Corect: este o componentă de gestionare a presiunii proiectată în jurul umflării celulelor, temperaturii de funcționare, setului de compresie, rezistenței dielectrice, vibrațiilor și toleranțelor de asamblare.

Cum funcționează un tampon de compresie a bateriei?

Un tampon care devine prea dur poate zdrobi sau supraîncărca celulele, în timp ce un tampon care este prea moale poate permite mișcarea, deteriorarea vibrațiilor și pierderea stabilității modulului.

Soluția eficientă este selectarea unui material cu un răspuns previzibil la efort-deformare și o forță de respingere stabilă în intervalul de compresie necesar.

Inginerii evaluează acest comportament prin deformarea forței de compresie sau CFD . CFD arată cât de multă forță aplică pad-ul la diferite niveluri de compresie.

O curbă CFD relativ plată și controlată ajută pad-ul să accepte expansiunea celulei fără a produce o creștere bruscă a presiunii. Setul de compresie scăzută este la fel de important, deoarece tamponul trebuie să se recupereze mai degrabă decât să rămână aplatizat permanent.

Ce funcții poate oferi un tampon de pernă pentru baterie EV?

Utilizarea unei spume cu un singur scop fără a verifica mediul întregului modul poate lăsa bateria vulnerabilă la vibrații, scurgeri electrice, erori de asamblare și dezechilibru de presiune.

O pernă multifuncțională de calitate auto ar trebui să fie selectată în funcție de cerințele mecanice, electrice, termice și de fabricație.

În funcție de materialul și construcția sa, o pernă pentru baterie EV poate oferi următoarele funcții:

• Compensarea expansiunii celulare: Acomodează respirația reversibilă și umflarea permanentă.

• Gestionarea presiunii: Menține o forță controlată în stiva de celule.

• Reducerea vibrațiilor: limitează mișcarea relativă între celulele adiacente.

• Absorbția șocurilor: Reduce sarcinile mecanice în timpul impactului rutier și în timpul funcționării vehiculului.

• Compensarea toleranței: Absoarbe variația dimensională a celulei și a modulului.

• Izolație electrică: Ajută la separarea componentelor conductoare ale bateriei atunci când sunt specificate materiale dielectrice.

• Suport pentru asamblare: Menține celulele în poziție în timpul producției automate de module.

Ce material este cel mai bun pentru o pernă pentru baterie EV?

Selectarea materialului numai după preț sau moliciune poate duce la deformare permanentă, presiune necontrolată, defecțiune a izolației sau respingere în timpul validării bateriei.

Cel mai bun material este cel ale cărui proprietăți de compresie, temperatură, dielectric, îmbătrânire și inflamabilitate se potrivesc cu designul specific al celulei și al modulului.

Poliuretanul microcelular și spuma de silicon sunt utilizate pe scară largă, dar se comportă diferit la căldură, umiditate, compresie și îmbătrânire pe termen lung. Tampoanele multistrat specializate pot combina, de asemenea, spuma compresibilă cu mica sau un alt strat termoizolant.

Unde este instalată o pernă pentru baterie EV?

Plasarea plăcuței într-o locație greșită poate crea compresie neuniformă, poate interfera cu căile de răcire, poate deteriora senzorii sau poate transfera forța în barele colectoare și conectorii de înaltă tensiune.

Pad-ul trebuie poziționat în funcție de direcția de expansiune a celulei, sistemul de reținere al modulului, aspectul electric și designul de management termic.

Cea mai comună locație este între pungi adiacente sau celule prismatice. Tampoanele pot fi, de asemenea, plasate între o celulă de capăt și placa de capăt a modulului sau la interfețele modulelor selectate.

Placa nu trebuie să obstrucționeze canalele de aerisire, suprafețele de răcire, senzorii de presiune, termistorii, barele colectoare sau traseul cablajului. Forma sa tăiată ar trebui să urmeze zona funcțională a celulei, mai degrabă decât să copieze pur și simplu conturul celulei.

Ce teste și standarde ar trebui luate în considerare?

Un tampon care funcționează bine la un test de compresie la temperatura camerei poate eșua în continuare după îmbătrânirea termică, expunerea la umiditate, vibrații sau mii de cicluri de încărcare.

Validați suportul la niveluri de material, stivă de celule, modul și pachet complet de baterii în mediul auto destinat.

Testele importante ale materialelor includ CFD, setul de compresie, relaxarea tensiunii, rezistența dielectrică, inflamabilitatea, îmbătrânirea la temperatură, îmbătrânirea umidității și compatibilitatea chimică.

Cerințele la nivel de baterie pot face referire la standarde precum ISO 6469-1, UL 2580, SAE J2380, SAE J2929 și Regulamentul UNECE nr. 100 . Aceste standarde se aplică în principal sistemelor de baterii și siguranței vehiculelor; nu certifică automat o pernă individuală.

Întrebări frecvente

Terminologia neclară determină adesea cumpărătorii să solicite spumă, grosime sau funcție de siguranță greșită.

Utilizați următoarele răspunsuri directe pentru a defini aplicația înainte de a solicita o ofertă sau o mostră.

Cât de gros ar trebui să fie o pernă pentru baterie EV?

O grosime arbitrară poate supracomprima celula sau poate lăsa modulul liber. Grosimea plăcuței trebuie calculată din spațiul disponibil, preîncărcare, toleranța celulei, umflarea așteptată și presiunea admisă.

O pernă previne fuga termică?

O pernă standard poate arde sau transfera căldură către celulele adiacente în timpul unui eveniment termic sever. Utilizați un tampon de propagare termică testat în mod special atunci când este necesară atenuarea evaporării termice.

Este poliuretanul sau siliconul mai bun pentru plăcuțele bateriei?

Alegerea numai după numele materialului poate produce un răspuns greșit la temperatură sau presiune. Poliuretanul este adesea selectat pentru gestionarea eficientă a presiunii, în timp ce siliconul poate oferi performanțe mai puternice la temperatură ridicată; selecția finală necesită testarea aplicației.

Recomandare finală de inginerie

Tratarea pernei bateriei EV ca pe o inserție de spumă ieftină poate transforma o decizie materială minoră în deteriorarea celulei, defecte intermitente de înaltă tensiune, revendicări de garanție și revalidare completă a modulului.

Tratați-o ca pe o componentă de gestionare a presiunii de precizie și validați-o împreună cu celulele, plăcile de capăt, sistemul de răcire, barele colectoare, conectorii și cablajul de cabluri de înaltă tensiune.

Din cei 15 ani de experiență în cablajele auto și în interconectarea de înaltă tensiune , am învățat că presiunea mecanică din interiorul unui modul de baterie nu afectează niciodată doar celulele. În cele din urmă ajunge la terminale, bare colectoare, conectori, senzori și puncte de rutare a cablajului.

Regula mea practică este simplă: controlați mișcarea celulei înainte ca aceasta să devină o problemă de conexiune electrică . Înainte de a aproba orice suport de pernă a bateriei EV, verificați curba de presiune, setul de compresie, performanța dielectrică, îmbătrânirea mediului și extinderea celulei la sfârșitul duratei de viață cu datele reale ale modulului.

Referințe autorizate

1. Rogers Corporation, Material tampon pentru baterie PORON EVExtend .

2. Saint-Gobain Tape Solutions, Deviația forței de compresie în aplicațiile EV .

3. Saint-Gobain Tape Solutions, Gestionarea umflarii celulelor bateriei EV .

4. Soluții UL, Testarea bateriilor EV și standarde de reglementare .

5. Organizația Internațională pentru Standardizare, ISO 6469-1:2019 Siguranța sistemului de stocare a energiei reîncărcabile .

6. Comisia Economică pentru Europa a Națiunilor Unite, Regulamentul UNECE nr. 100 .

7. SAE International, Testarea vibrațiilor SAE J2380 a bateriilor pentru vehicule electrice .

8. SAE International, Standardul de siguranță SAE J2929 pentru sistemul de baterii .