Naujų energetinių transporto priemonių elektros izoliacijos projektavimo technologijos analizė: miltelinių dangų taikymo tendencijos traukos akumuliatoriuose ir aukštos įtampos šynų sistemose

Kadangi naujųjų energijos transporto priemonių (NEV) pramonė ir toliau vystosi link aukštos{0}}įtampos, didelės-galios ir labai integruotų sistemų, maitinimo akumuliatorių sistemoms, elektros pavaros sistemoms ir aukštos{2}}įtampos energijos paskirstymo sistemoms keliami vis griežtesni elektros saugos reikalavimai. Patikima izoliacija ribotoje erdvėje-tuo pačiu metu sprendžiant šilumos išsklaidymo, lengvumo, automatizuoto gamybos ir ilgalaikio-eksploatavimo patikimumo- problemas tapo esminiu iššūkiu kuriant NEV komponentus.

 

Aukštos{0}}įtampos platformos NEV iš ankstyvųjų 200 V{2}} klasės sistemų pereina prie 400 V, 800 V ir dar aukštesnių įtampos lygių. Kylant įtampai, tokius parametrus kaip izoliacijos atstumai, elektriniai tarpai, valkšnumo atstumai ir medžiagos dielektrinis stiprumas reikia įvertinti iš naujo. Izoliacijos konstrukcija-ypač maitinimo elementų, akumuliatoriaus konstrukcinių komponentų, šynų ir šilumos valdymo sistemų-tiesiogiai veikia bendrą transporto priemonės saugą ir tarnavimo laiką.

 

Tradicinėje maitinimo baterijų gamyboje elementai paprastai yra apsaugoti išorinėmis izoliacinėmis plėvelėmis. Tačiau baterijų architektūrai tobulėjant link didelės-integracijos, pvz., CTP (cell-to-pack) ir CTC (cell-to{5}}chassis), tradiciniai izoliacijos metodai susiduria su naujais iššūkiais, susijusiais su automatizuota gamyba, erdvės panaudojimu ir ilgalaikiu{6}}patikimumu. Todėl miltelinio dažymo technologija-, kuriai būdingas stiprus sukibimas, didelis atsparumas karščiui ir puikios elektrinės savybės-, tapo pagrindiniu NEV elektrinės izoliacijos projektavimo sprendimu.

 

 

 

Maitinimo baterijų sistemas NEV sudaro daugybė aukštos{0}}įtampos komponentų, įskaitant elementus, akumuliatoriaus korpusus, jungtis, šynas, aušinimo mazgus ir aukštos{1}}tampos energijos paskirstymo modulius. Eksploatacijos metu šiuos komponentus veikia ne tik nuolatinė įtampa, bet ir daugybė stresinių veiksnių, tokių kaip temperatūros svyravimai, mechaninė vibracija, karšta ir drėgna aplinka, cheminė korozija.

 

Veiksminga izoliacijos konstrukcija turi ne tik užkirsti kelią trumpiesiems jungimams tarp teigiamų ir neigiamų gnybtų, bet ir sumažinti nuotėkio riziką, užkirsti kelią daliniam iškrovimui ir padidinti sistemos patvarumą. Maitinimo akumuliatoriaus viduje didėjantis elementų skaičius ir vis kompaktiškesnės struktūros reiškia, kad tradiciniai metodai-, pvz., tiesiog padidinus izoliacijos atstumą-, nebegali patenkinti didelio energijos tankio reikalavimų; todėl izoliacijos apsaugos galimybėms pagerinti reikalingos pažangios medžiagų technologijos.

 

Kaip subrendusi paviršiaus apdorojimo technologija, miltelinis dažymas -naudojamas elektrostatiniu purškimu arba verdančiojo sluoksnio danga-sukuria ištisinį, tankų izoliacinį sluoksnį. Tai veiksmingai padengia sudėtingas paviršiaus geometrijas ir pagerina elektrinę izoliaciją tarp komponentų. Naujų energetinių transporto priemonių (NEV) akumuliatorių sistemose miltelinis dažymas naudojamas ne tik išorinei akumuliatoriaus elementų izoliacijai, bet ir vis dažniau baterijų korpusams, konstrukciniams komponentams, aukštos įtampos jungčių mazgams ir jėgos pavaros dalims. Pavyzdžiui, kai kuriose aukštos{6}} įtampos jungčių konstrukcijose naudojama epoksidinio purškimo vario magistralės technologija; epoksidinis{7}}pagrįstas apsauginis sluoksnis yra naudojamas siekiant pagerinti varinių laidininkų izoliacijos savybes ir atsparumą korozijai sudėtingose ​​​​aplinkose.

 

 

Maitinimo baterijų prizminės ląstelės paprastai turi aliuminio korpusą. Nors aliuminio korpusai pasižymi puikiu mechaniniu stiprumu ir šilumos išsklaidymu, potencialų skirtumas tarp vidinių teigiamų ir neigiamų elektrodų sukelia elektros riziką, susijusią su pačiu korpusu.

 

Vadinasi, norint atskirti elementą nuo kitų konstrukcinių komponentų, reikalingas išorinis izoliacinis sluoksnis.

 

Nors tradicinė mėlynos plėvelės izoliacija atitinka pagrindinius reikalavimus, didelio masto automatizuoti gamybos procesai dažnai susiduria su taikymo tikslumu, kraštų pažeidimu ir ilgalaikiu atsparumu aplinkai. Priešingai, miltelinio dažymo technologija sukuria vienodą dangą vienu žingsniu, sumažindama rankų darbo poreikį ir pagerindama gamybos nuoseklumą.

 

Lyginant su tradicinėmis plėvelės izoliacinėmis medžiagomis, miltelinės dangos pasižymi šiomis savybėmis:

 

Pirma, danga pasižymi stipriu sukibimu, tvirtai sukimba su metaliniais paviršiais ir sumažina galimą riziką, susijusią su oro tarpais.

 

Antra, miltelių medžiaga pasižymi puikiu atsparumu karščiui, todėl gali atlaikyti temperatūros svyravimus, patiriamus ilgai{0}}veikiant NEV.

 

Trečia, dangos storį galima reguliuoti pagal projekto specifikacijas; tai leidžia optimaliai išnaudoti vietą akumuliatoriaus bloke, tačiau atitinka izoliacijos reikalavimus.

 

Be to, miltelinio dažymo procesas nėra priklausomas nuo organinių tirpiklių ir nesukuria daug lakiųjų organinių junginių (LOJ), todėl jis labiau atitinka ekologiškus gamybos standartus, reikalingus NEV.

 

Siekdama patenkinti įvairius elektros jungčių poreikius, rinka pristatė įvairius izoliuotų šynų sprendimus,-pavyzdžiui, epoksidinės dervos-dengtos šynos-, kuriose naudojamas stabilus epoksidinės miltelių izoliacijos sluoksnis, užtikrinantis patikimą varinių šynų veikimą aukštos-įtampos aplinkoje.

 

 

 

Kadangi NEV įtampos platformos ir toliau kyla, aukštos{0}}įtampos šynos vis dažniau pakeičia tradicinius kabeliu{1}}pagrįstus prijungimo būdus. Palyginti su laidų rinkiniais, šynos turi pranašumų, pvz., didesnę srovės-laidumą, kompaktišką struktūrą ir puikų šilumos išsklaidymą, todėl jos plačiai naudojamos maitinimo elementų blokuose, elektros pavarų sistemose ir aukštos-įtampos energijos paskirstymo moduliuose. Tačiau atviros metalinės šynos kelia pavojų saugai aukštos-įtampos aplinkoje, todėl norint padidinti sistemos patikimumą, būtina atlikti izoliaciją.

 

Įprasti šynų izoliacijos metodai yra termosusitraukiantys Tarp jų miltelinis dažymas išsiskiria kaip pagrindinė naujos energijos transporto priemonių (NEV) aukštos įtampos šynų plėtros tendencija, nes ji gali padengti sudėtingas geometrijas, išlaikant puikų mechaninį stiprumą.

 

Pavyzdžiui, izoliuotose varinėse šynose yra apsauginis izoliacijos sluoksnis, padengtas vario laidininko paviršiumi; tai užtikrina efektyvią elektros izoliaciją išlaikant aukštą elektros laidumą.

 

Priklausomai nuo naudojimo aplinkos, šynų paviršiai taip pat gali būti įvairiai apdorojami metalu. Pavyzdžiui, nikeliu{1}}padengtos izoliuotos šynos yra tinkamos naudoti, kai reikalingas didesnis atsparumas korozijai, o alavu -padengtos izoliuotos šynos pagerina stabilumą prijungimo vietose.

 

NEV ir energijos kaupimo sistemose izoliuotos šynos turi atitikti ne tik įtampos izoliacijos reikalavimus, bet ir atlaikyti terminį ciklą bei mechaninį smūgį, kartu išlaikant ilgalaikį{0}}aplinkos stabilumą.

 

 

 

Pagrindinė NEV saugos problema yra šiluminio bėgimo rizika. Maitinimo baterijos gali generuoti aukštą temperatūrą ir slėgį arba patirti elektros gedimų esant neįprastoms sąlygoms; todėl elektros izoliacinės medžiagos turi turėti atsparumą karščiui, atsparumą korozijai ir antipireną.

 

Optimizavus miltelinio dažymo medžiagų sudėtį, galima pagerinti bendrą akumuliatorių sistemų saugą. Pavyzdžiui, baterijų korpusų, aušinimo komponentų ir aukštos įtampos jungčių zonų padengimas izoliacinėmis dangomis sumažina tiesioginio metalinių dalių kontakto riziką.

 

Kalbant apie aušinimo sistemas, aušinimo vamzdžiai ir plokštės ilgą laiką yra veikiami sudėtingos aplinkos; jie turi užtikrinti efektyvų šilumos perdavimą, kartu užkertant kelią elektros nuotėkiui. Todėl izoliuotos šynos ir susijusios dangos technologijos padeda NEV sistemoms pasiekti pusiausvyrą tarp elektros saugos ir šilumos valdymo efektyvumo.

 

Be to, tam tikros didelio našumo{0}}izoliacinės medžiagos pasižymi puikiu atsparumu karščiui, drėgmei ir cheminei korozijai, taip sumažindamos saugos pavojų, susijusį su medžiagos gedimu ilgalaikio naudojimo metu.

 

 

NEV pramonė juda aukšto lygio automatizavimo link; komponentų gamyba dabar teikia pirmenybę gamybos efektyvumui ir nuoseklumui kartu su gaminio našumu. Miltelinio dažymo procesas puikiai tinka-automatinėms gamybos linijoms; naudojant robotą purškimą, automatizuotą tikrinimą ir tiesioginę kokybės kontrolę-mažina žmogiškųjų klaidų skaičių ir padidina masinės gamybos nuoseklumą.

 

Palyginti su tradiciniais izoliacijos metodais, miltelinis dažymas pašalina kelis surinkimo etapus, todėl komponentų konstrukcija yra racionalesnė. Pavyzdžiui, varinių šynų gamyboje epoksidinio miltelinio dažymo procesas leidžia tiesiogiai suformuoti izoliacinį sluoksnį po to, kai vario strypas yra suformuotas, taip sumažinant vėlesnių vyniojimo ir surinkimo operacijų poreikį.

 

Be to, automatizuota purškimo technologija leidžia tiksliai valdyti dangos storį ir užtikrinti nuoseklų našumą visose gaminių partijose -svarbiausias veiksnys masinei naujų energetinių transporto priemonių (NEV) gamybai.

 

 

NEV tobulėjant link aukštesnės įtampos, didesnės galios ir didesnio intelekto, izoliacinių medžiagų technologija toliau tobulės.

Būsimi NEV izoliacijos projektai bus sutelkti į kelias pagrindines sritis:

 

Pirma, paspartės didelio našumo{0}}medžiagų kūrimas. Izoliacinės medžiagos turi atitikti vis griežtesnius atsparumo įtampai, terminio stabilumo ir eksploatavimo trukmės reikalavimus.

 

Antra, mažo svorio tendencija paskatins plono{0}}sluoksnio, didelio našumo{1}}izoliacijos technologijų kūrimą. Aukštos kokybės izoliacijos įvertinimas esant ribotiems erdviniams apribojimams taps prioritetu kuriant jėgos agregatą.

 

Trečia, ekologiškos gamybos koncepcija išplės ekologiškų{0}}miltelių medžiagų pritaikymą. Mažos-taršos, didelio-efektyvumo purškimo procesai geriau atitiks NEV pramonės plėtros poreikius.

 

Be to, 800 V aukštos -įtampos platformų, elektrinių sunkiųjų{2} sunkvežimių, vandenilinių- transporto priemonių ir energijos kaupimo sistemų augimas paskatins augančią izoliuotų šynų ir aukštos{4} įtampos sujungimo sistemų paklausą. Tokios technologijos kaip EV šynų danga vaidins vis svarbesnį vaidmenį NEV maitinimo sujungimo sistemose.

 

Žvelgiant į ateitį, technologijos, susijusios su milteliniu būdu{0}}dengtomis varinėmis šynomis ir specializuotais šynų dengimo milteliais, paskatins NEV elektros sujungimo sistemas siekti didesnio patikimumo ir aukštesnio integravimo lygio.

 

Apibendrinant galima pasakyti, kad miltelinio dažymo technologija yra daugiau nei tik paviršiaus apdorojimo būdas; tai itin svarbus sprendimas saugiai projektuojant aukštos{0}}tampos sistemas NEV. Derinant medžiagų naujoves, automatizuotą gamybą ir struktūrų optimizavimą, miltelinės-izoliacijos technologija bus plačiai pritaikyta energijos baterijų sistemose, elektros pavaros įrenginiuose ir NEV infrastruktūroje.