Что такое подушка для аккумулятора электромобиля?

Неконтролируемое расширение аккумуляторных элементов может деформировать модули, ослабить электрические соединения, повредить шины и в конечном итоге вызвать дорогостоящие выходы из строя аккумуляторных блоков.

Подушка аккумуляторной батареи электромобиля решает эту проблему, поглощая расширение элементов, сохраняя при этом контролируемое и равномерное давление внутри аккумуляторного модуля.

Подушка аккумулятора электромобиля представляет собой специально разработанный сжимаемый слой, устанавливаемый между чехлом или призматическими аккумуляторными элементами. Ее также называют подушкой для сжатия аккумулятора, подушкой для ячеек, подушкой для управления давлением или подушкой допуска..

Прокладка для сжатия аккумулятора электромобиля между призматическими ячейками. Источник изображения: Ленточные решения Saint-Gobain.

Что делает подушка для аккумулятора электромобиля?

Без правильно спроектированной амортизирующей прокладки повторяющееся набухание ячеек может привести к чрезмерному локальному давлению, движению ячеек, напряжению разъема и преждевременной деградации модуля.

Правильным решением является подушка с низкой степенью сжатия и контролируемой кривой отклонения силы сжатия, соответствующей диапазону давления аккумуляторной батареи.

Подушечка сжимается, когда клетки расширяются, и отталкивается, когда они сжимаются. Эта контролируемая реакция сохраняет стабильность стопки ячеек, не оказывая повреждающего давления на оболочку ячейки.

Неверно: подушка для аккумулятора электромобиля представляет собой просто кусок мягкой пены.

Верно: это компонент управления давлением, спроектированный с учетом разбухания ячеек, рабочей температуры, остаточной деформации при сжатии, диэлектрической прочности, вибрации и допусков сборки.

Как работает компрессионная подушка для аккумулятора?

Слишком твердая прокладка может раздавить или перегрузить элементы, а слишком мягкая прокладка может привести к движению, повреждению вибрацией и потере устойчивости модуля.

Эффективным решением является выбор материала с предсказуемой деформационной реакцией и стабильной силой отталкивания во всем требуемом диапазоне сжатия.

Инженеры оценивают это поведение посредством отклонения силы сжатия или CFD . CFD показывает, какую силу оказывает колодка на разных уровнях сжатия.

Относительно плоская и контролируемая кривая CFD помогает подушке адаптироваться к расширению ячеек, не вызывая внезапного увеличения давления. Низкая степень сжатия не менее важна, поскольку подушечка должна восстанавливаться, а не оставаться постоянно сплющенной.

Какие функции может выполнять подушка для аккумулятора электромобиля?

Использование пенопласта специального назначения без проверки всего окружения модуля может сделать батарею уязвимой к вибрации, утечкам тока, ошибкам сборки и дисбалансу давления.

Многофункциональную автомобильную подушку следует выбирать в соответствии с механическими, электрическими, термическими и производственными требованиями.

В зависимости от материала и конструкции подушка для аккумулятора электромобиля может выполнять следующие функции:

• Компенсация расширения клеток: обеспечивает обратимое дыхание и постоянный отек.

• Управление давлением: поддерживает контролируемое усилие на стопке ячеек.

• Подавление вибрации: ограничивает относительное перемещение между соседними ячейками.

• Амортизация: Снижает механические нагрузки при дорожных ударах и эксплуатации автомобиля.

• Компенсация допусков: поглощает изменения размеров ячеек и модулей.

• Электрическая изоляция: помогает разделить проводящие компоненты батареи, если указаны диэлектрические материалы.

• Поддержка сборки: удерживает ячейки на месте во время автоматизированного производства модулей.

Какой материал лучше всего подходит для подушки аккумулятора электромобиля?

Выбор материала только по цене или мягкости может привести к необратимой деформации, неконтролируемому давлению, нарушению изоляции или отказу батареи во время проверки.

Лучшим материалом является тот, чьи свойства сжатия, температуры, диэлектрики, старения и воспламеняемости соответствуют конструкции конкретной ячейки и модуля.

Микропористый полиуретан и силиконовая пена широко используются, но они по-разному ведут себя при нагревании, влажности, сжатии и длительном старении. Специализированные многослойные прокладки также могут сочетать сжимаемую пену со слюдой или другим теплоизоляционным слоем.

Где устанавливается подушка для аккумулятора электромобиля?

Размещение прокладки в неправильном месте может создать неравномерное сжатие, помешать путям охлаждения, повредить датчики или передать силу на шины и высоковольтные разъемы.

Подкладку следует расположить в соответствии с направлением расширения ячейки, системой фиксации модуля, электрической схемой и конструкцией управления температурой.

Наиболее распространенное расположение - между соседними мешочками или призматическими клетками. Прокладки также можно разместить между концевой ячейкой и торцевой пластиной модуля или на выбранных интерфейсах модуля.

Прокладка не должна загораживать вентиляционные каналы, охлаждающие поверхности, датчики давления, термисторы, шины или прокладку жгутов проводов. Его вырезанная форма должна повторять функциональную область ячейки, а не просто копировать ее контур.

Какие тесты и стандарты следует учитывать?

Прокладка, которая хорошо показала себя в тесте на сжатие при комнатной температуре, все равно может выйти из строя после термического старения, воздействия влаги, вибрации или тысяч циклов зарядки.

Проверьте площадку на уровне материала, пакета элементов, модуля и полного аккумуляторного блока в предполагаемых автомобильных условиях.

Важные испытания материалов включают CFD, остаточную деформацию при сжатии, релаксацию напряжений, диэлектрическую прочность, воспламеняемость, температурное старение, старение во влажности и химическую совместимость.

Требования к уровню заряда батареи могут ссылаться на такие стандарты, как ISO 6469-1, UL 2580, SAE J2380, SAE J2929 и Правила ЕЭК ООН № 100 . Эти стандарты применяются главным образом к аккумуляторным системам и безопасности транспортных средств; они не сертифицируют автоматически индивидуальную подушку.

Часто задаваемые вопросы

Непонятная терминология часто приводит к тому, что покупатели запрашивают неверную пену, толщину или функцию безопасности.

Используйте следующие прямые ответы, чтобы определить область применения, прежде чем запрашивать предложение или образец.

Какой толщины должна быть подушка для аккумулятора электромобиля?

Произвольная толщина может привести к чрезмерному сжатию ячейки или к тому, что модуль останется незакрепленным. Толщина колодки должна рассчитываться с учетом доступного пространства, предварительной нагрузки, допуска ячеек, ожидаемого набухания и допустимого давления.

Предотвращает ли подушка из-за перегрева?

Стандартная подушка может сгореть или передать тепло соседним элементам во время сильного термического воздействия. Используйте специально протестированную площадку для распространения тепла, если требуется смягчение теплового неконтроля.

Что лучше для аккумуляторных подушек: полиуретан или силикон?

Выбор только по названию материала может привести к неправильной реакции на температуру или давление. Полиуретан часто выбирают для эффективного управления давлением, в то время как силикон может обеспечить более высокие характеристики при высоких температурах; окончательный выбор требует тестирования приложения.

Окончательная инженерная рекомендация

Если рассматривать подушку аккумулятора электромобиля как недорогую пенопластовую вставку, незначительное материальное решение может превратиться в повреждение элемента, периодические неисправности высокого напряжения, претензии по гарантии и полную повторную проверку модуля.

Относитесь к нему как к прецизионному компоненту управления давлением и проверяйте его вместе с элементами, торцевыми пластинами, системой охлаждения, шинами, разъемами и жгутом высоковольтных проводов.

Из моего 15-летнего опыта работы с автомобильными жгутами и высоковольтными соединениями я понял, что механическое давление внутри аккумуляторного модуля никогда не влияет только на элементы. В конечном итоге он достигает клемм, шин, разъемов, датчиков и точек прокладки жгутов.

Мое практическое правило простое: контролируйте движение ячеек до того, как это приведет к проблемам с электрическим соединением . Прежде чем утверждать любую прокладку для аккумуляторной батареи электромобиля, проверьте кривую давления, остаточную деформацию при сжатии, диэлектрические характеристики, старение под воздействием окружающей среды и расширение элементов в конце срока службы с фактическими данными модуля.

Авторитетные ссылки

1. Роджерс Корпорейшн, Материал подкладки для аккумуляторной батареи PORON EVExtend .

2. Ленточные решения Saint-Gobain, Отклонение силы сжатия в электромобилях .

3. Ленточные решения Saint-Gobain, Управление вздутием аккумуляторной батареи электромобиля .

4. Решения УЛ, Тестирование аккумуляторов электромобилей и нормативные стандарты .

5. Международная организация по стандартизации, ISO 6469-1:2019 Безопасность аккумуляторных систем хранения энергии .

6. Европейская экономическая комиссия ООН, Правила ЕЭК ООН № 100 .

7. САЭ Интернешнл, SAE J2380 Испытание аккумуляторов электромобилей на вибрацию .

8. САЭ Интернешнл, Стандарт безопасности аккумуляторной системы SAE J2929 .