Techninė štampavimo{0}}supjaustytų izoliacinių medžiagų, skirtų naujos energijos transporto priemonių akumuliatoriams, analizė: medžiagų pasirinkimo, apdorojimo metodų ir patikimumo dizaino vadovas

Kadangi pagrindinės sudedamosios dalys, kurioms būdinga aukšta įtampa ir didelis energijos tankis, naujos energijos transporto priemonės (NEV) galios akumuliatorių sistemoms kelia griežtus reikalavimus, susijusius su vidine izoliacija, apsauga, šilumos valdymu ir elektromagnetiniu suderinamumu. Atsiradus 800 V aukštos-įtampos platformoms, greitojo-įkrovimo technologijoms ir didelės-galios pavaros sistemoms, akumuliatorių paketai turi ne tik patenkinti pagrindinius elektros izoliacijos poreikius, bet ir užtikrinti visapusišką našumą-, įskaitant atsparumą karščiui, antipireną, atsparumą senėjimui ir ilgalaikį-patikimumą.

 

Supjaustytos izoliacinės medžiagos yra svarbūs pagalbiniai NEV akumuliatorių sistemų komponentai. Tai visų pirma apima polikarbonato (PC) izoliacinius lakštus, poliesterio (PET) plėveles, poliimido (PI) plėveles, izoliacines juostas, silikonines trinkeles, antipirenus putplasčius ir laidžias ekranavimo medžiagas. Tiksliai pjaustant-, laminuojant ir konstrukciją projektuojant, šios medžiagos naudojamos tarp akumuliatoriaus elementų, aukštos-įtampos jungčių zonose, ant šynų mazgų, valdymo modulių viduje ir akumuliatoriaus korpusų viduje, užtikrinant stabilią ir patikimą maitinimo akumuliatoriaus sistemos izoliacijos apsaugą.

 

NEV elektros jungčių sistemose izoliacinės medžiagos paprastai veikia kartu su aukštai -įtampai laidžiais komponentais-, pvz., laidžiomis jungtimis akumuliatoriaus moduliuose, maitinimo jungčių struktūromis ir energijos perdavimo šynų sistemomis. Tam tikros didelio našumo -izoliacinės konstrukcijos integruojamos su elektros jungčių sprendimais (pvz., EV kondensatorių šynomis), apimančiomis išsamias izoliacijos tarpo, erdvinių apribojimų ir įtampos atsparumo galimybes, kad būtų užtikrintas saugumas sudėtingomis eksploatavimo sąlygomis.

 

 

 

Atsižvelgiant į specifines funkcijas, NEV maitinimo baterijose naudojamas izoliacinės medžiagos gali būti suskirstytos į kelias grupes, įskaitant didelio -stiprumo izoliacines plėveles, elastines amortizuojančias medžiagas, lipnias kompozicines medžiagas ir elektromagnetines ekranavimo medžiagas.

 

Didelio stiprumo{0}}izoliacinės plėvelės visų pirma skirtos elektros izoliacijai ir apsaugai nuo įtampos atsparumo. Akumuliatoriaus modulio šoninėms plokštėms, apatinėms izoliacinėms zonoms ir konstrukcijų apsaugos taškams dažniausiai naudojami kompiuterių izoliaciniai lakštai, -pasižymintys dideliu mechaniniu atsparumu ir matmenų stabilumu-. Jų pranašumai yra puikus atsparumas smūgiams, leidžiantis atlaikyti vibracijas, patiriamas naudojant transporto priemonę.

 

PET plėvelės plačiai naudojamos kaip izoliacinės medžiagos maitinimo elementuose, vertinamos dėl vidutinės kainos, puikaus apdirbamumo ir didelio matmenų stabilumo.

 

Jie dažnai naudojami izoliacijai ir izoliacijai tarp akumuliatoriaus elementų, vidinių grandinių apsaugai ir izoliacijai laidžiose jungčių vietose. Standartinėje temperatūroje veikiančių akumuliatorių modulių PET medžiagos gali atitikti daugumą izoliacijos reikalavimų.

 

Dėl puikaus atsparumo aukštai -temperatūrai ir elektrinio stabilumo, PI (poliimido) plėvelės plačiai naudojamos aukštos-temperatūros zonose-, pvz., šalia aukštos-įtampos jungčių, elektrinių sąsajų ir šilumą{4}}generuojančių komponentų. Ilgalaikė -darbinė temperatūra dažnai viršija 200 laipsnių, todėl jie puikiai-tinka naudoti naujose energetinėse transporto priemonėse, kurioms reikalingas didelis patikimumas.

 

Maitinimo baterijų blokuose aukštos{0}}įtampos elektros jungčių komponentams paprastai reikalingos izoliacinės konstrukcijos, kad būtų apsaugota. Pavyzdžiui, naudojant automobilių šynas, šyną supančioje izoliacijos konstrukcijoje turi būti atsižvelgiama į vardinę įtampą, valkšnumo atstumą ir mechaninio surinkimo erdvę, kad būtų išvengta izoliacijos gedimo veikiant aukštai įtampai.
 

 

Be standžių izoliacinių lakštų, elastinės medžiagos yra labai svarbios naujų energetinių transporto priemonių akumuliatorių sistemų sudedamosios dalys.

 

Silikoninės trinkelės dažniausiai dedamos tarp akumuliatoriaus elementų ir aušinimo konstrukcijų, kurios atlieka dvigubą izoliaciją, šilumos laidumą ir amortizaciją. Eksploatacijos metu šios trinkelės sumažina mechaninį įtempį ir palengvina šilumos perdavimą iš elementų į aušinimo sistemą, taip padidindamos šiluminį stabilumą.

 

Ugnį -sulaikančios putos pirmiausia naudojamos vidiniams akumuliatorių modulių tarpams užpildyti; jis sugeria vibraciją, susidarančią transporto priemonės eksploatavimo metu, ir užtikrina tam tikrą antipireno{1}}izoliaciją. Įprastos medžiagos yra PU (poliuretanas), CR (chloropreno guma) ir PE (polietileno) putos.

 

Naujų energetinių transporto priemonių maitinimo akumuliatoriams putplasčio medžiagos turi būti ne tik elastingos, bet ir atitikti konkrečius atsparumo ugniai{0}}standartus.

 

Kadangi akumuliatorių sistemų energijos tankis ir toliau didėja, saugumas dėl šiluminio bėgimo tapo pagrindiniu projektavimo prioritetu. Todėl vidinės izoliacinės ir amortizacinės medžiagos paprastai turi atitikti UL94 V-0 atsparumo liepsnai įvertinimą ir išlaikyti patikimumo testus, susijusius su aukšta temperatūra, didele drėgme ir šiluminiais ciklais.

 

Didelės{0}}galios naujos energijos transporto priemonėse akumuliatoriaus išvesties gnybtai dažnai jungiami prie sudėtingų elektros sistemų,-pvz., EV šynų, kurios turi perduoti dideles sroves ribotose erdvėse. Todėl aplinkinės izoliacinės medžiagos turi turėti puikų atsparumą karščiui ir įtampai.
 

 

 

Izoliacinės juostos ir sudėtinės štampuotos{0}} dalys pirmiausia naudojamos komponentams tvirtinti, apsaugai ir vietinei izoliacijai pagerinti.

Dvipusės -PET juostos, PI juostos ir kitos aukštos{1} temperatūros lipnios medžiagos dažnai naudojamos izoliacijos lakštams pritvirtinti, grandinėms apsaugoti ir padėti įdiegti akumuliatoriaus valdymo sistemos (BMS) komponentus. Palyginti su tradiciniais rankinio tepimo metodais, tiksliai štampuoti-supjaustyti klijų komponentai užtikrina matmenų nuoseklumą ir padidina automatinio surinkimo efektyvumą.

 

Daugiasluoksniai kompozitiniai izoliacijos komponentai tampa vis labiau paplitę gaminant akumuliatorių paketus. Pavyzdžiui, kompozicinės konstrukcijos, sudarytos iš PET, PI, putplasčio ir klijų sluoksnių, vienu metu gali atitikti izoliacijos, apsaugos, amortizavimo ir konstrukcijos tvirtinimo reikalavimus.

 

Dėl aukštos{0}}įtampos elektros jungčių konstrukcijų naujose energijos transporto priemonėse-, pvz., HEV / EV variklių valdymo blokų plėvelinių kondensatorių šynų, izoliacijos sluoksniai turi užtikrinti ne tik elektros saugą, bet ir atlaikyti elektromagnetinius svyravimus bei šiluminius ciklus, susijusius su didelės-greičių perjungimo operacijomis.

 

 

Didėjant elektroninės integracijos naujose energijos transporto priemonėse lygiui, elektromagnetinio suderinamumo (EMC) problemos sulaukia vis daugiau dėmesio.

 

Aukštos{0}}įtampos srovės svyravimai akumuliatoriaus sistemoje sukelia tam tikrą elektromagnetinių trukdžių laipsnį; todėl tam tikrose srityse reikia ekranuoti naudojant tokias medžiagas kaip laidus audinys, laidžios putos, vario folijos juosta ir aliuminio folija.

 

Laidžios ekranavimo medžiagos paprastai naudojamos aplink BMS valdymo zonas, aukštos{0}}įtampos jungčių zonas ir signalų linijas. Sudarydami ištisinį laidųjį ekraną, jie sumažina išorinių trukdžių poveikį valdymo sistemoms.

 

Be to, naujų energetinių transporto priemonių maitinimo sistemose vyksta didelės spartos{0}}elektros energijos konversija tarp komponentų, pvz., kondensatorių, variklio valdiklių ir aukštos{1}}tampos šynų. Pavyzdžiui, EV DC-link plėvelinių kondensatorių varinės šynų konstrukcijos turi atitikti mažos varžos, labai patikimų jungčių ir izoliacijos saugos reikalavimus.

 

 

Renkantis izoliacines medžiagas reikia atlikti išsamų įvertinimą, kuris neapsiriboja vien tik sąnaudomis, atsižvelgiant į įtampą, darbinę temperatūrą, mechaninę aplinką ir ilgalaikį{0}}patikimumą.

 

Pirmasis veiksnys yra atsparumas įtampai.

 

Plėtojant 800 V platformas naujose energetinėse transporto priemonėse, energijos akumuliatorių sistemų darbinė įtampa kyla, todėl reikia naudoti aukštesnio dielektrinio stiprumo izoliacines medžiagas. Tokie veiksniai kaip medžiagos storis, konstrukcinis atstumas ir briaunų konstrukcija turi įtakos galutiniam izoliacijos našumui.

 

Aukštos{0}}įtampos akumuliatorių sistemose izoliacijos konstrukcija turi atitikti reikalavimus, susijusius su valkšnumo atstumu ir tarpu. Aukštos -įtampos jungčių konstrukcijų-, pvz., elektrinių transporto priemonių kondensatorių varinių šynų-konstrukcijos turi užtikrinti tinkamą izoliacijos atstumą tarp laidžių komponentų.

 

Antrasis veiksnys yra liepsnos slopinimas. Maitinimo baterijų vidinės medžiagos turi atlaikyti ekstremalias saugos situacijas; todėl izoliacijos lakštai, putos ir klijai paprastai turi atitikti UL94 V-0 antipireno standartus. Tam tikroms aukštos klasės{5}}programoms taip pat gali būti taikomi papildomi bandymai, pvz., švytėjimo-laidų bandymai, dūmų tankio bandymai ir ilgalaikio terminio senėjimo bandymai.

 

Trečias veiksnys yra šilumos valdymo galimybė.

 

Eksploatuojant naujas energetines transporto priemones, akumuliatoriaus vidinė temperatūra svyruoja priklausomai nuo įkrovimo ir iškrovimo būsenų. Izoliacinės medžiagos, esančios šalia šilumos šaltinių, turi turėti puikų atsparumą temperatūrai ir išlaikyti savo veikimą nepaisant ilgalaikio -terminio ciklo.

 

Pavyzdžiui, montuojant varines šynas ir plėvelinius kondensatorius, jungiančius akumuliatorių su galios elektronikos sistemomis, aplinkinės izoliacinės medžiagos turi atlaikyti kombinuotus šiluminius, elektrinius ir mechaninius įtempius.

 

 

 

Naujų energetinių transporto priemonių akumuliatorių vidinė erdvė yra labai kompaktiška; todėl štampuotų -izoliacijos komponentų apdirbimo tikslumas tiesiogiai veikia surinkimo patikimumą.

 

Didelis-tikslus štampavimo-pjovimas užtikrina tikslų izoliacijos lakštų ir akumuliatoriaus konstrukcijų prigludimą, neleidžiant instaliuoti trukdžių arba sumažinti valkšnumo atstumą, kurį sukelia matmenų nuokrypiai.

 

Paprastai maitinimo akumuliatoriaus izoliacijos komponentų matmenų leistinos nuokrypos turi būti kontroliuojamos ±0,1 mm tikslumu, o kai kurioms tikslioms konstrukcijoms reikia ±0,05 mm leistinų nuokrypių.

 

Pagrindiniai aspektai, kuriuos reikia kontroliuoti gamybos proceso metu, yra šie:

Pirmiausia reikia užkirsti kelią įbrėžimų susidarymui ant štampavimo{0}}kraštų. Metalo nuolaužos arba atplaišos gali sukelti vietinę elektrinio lauko koncentraciją ir taip sumažinti izoliacijos patikimumą.

 

Antra, medžiagos deformacija turi būti kontroliuojama. Itin plonos medžiagos, pvz., poliimido (PI) plėvelės, apdorojimo metu ypač linkusios susiraityti arba keisti matmenis.

 

Galiausiai turi būti užtikrintas sukibimo stiprumas tarp kompozitinių sluoksnių. Kelių-sluoksnių izoliacijos konstrukcijų atveju turi būti patikrintas ilgalaikis sukibimo stabilumas tarp skirtingų medžiagų.

 

 

Naujoms energetinėms transporto priemonėms tobulėjant link aukštesnės įtampos, didesnės galios ir didesnės integracijos, izoliacinės medžiagos taip pat tobulėja link lengvo dizaino, didelio našumo ir daugiafunkcinių kompozitų.

 

Ateityje elektros energijos baterijų sistemose izoliacinės konstrukcijos viršys savo, kaip paprastos izoliacinės medžiagos, vaidmenį; Vietoj to, jie taps neatskiriamais komponentais, palengvinančiais saugą, šilumos valdymą, elektromagnetinį suderinamumą ir struktūros optimizavimą. Pavyzdžiui, komponentams, tokiems kaip elektromobilių plėvelės kondensatorių varinės šynos ir naujų energijos transporto priemonių aukštos įtampos{1}}įtampos jėgos paskirstymo strypai, reikalingas izoliacinių medžiagų ir laidžių elementų sinerginis dizainas, kad būtų pasiektas didesnis efektyvumas, mažesni nuostoliai ir aukštesni saugos standartai.

 

Be to, vandenilinių -transporto priemonių, elektrinių statybinių mašinų ir išmaniosios transporto įrangos pažanga-ir jų reikalaujama specializuota darbo aplinka- skatina kurti izoliacines medžiagas, galinčias atlaikyti aukštesnę temperatūrą ir įtampą. Tokios programos kaipvarinės šynos, skirtos nuolatinės srovės{0}}jungties plėvelės kondensatoriamspvz., vandeniliu{0}} varomose transporto priemonėse nustatyti griežtesni -ilgalaikio izoliacijos sistemų patikimumo reikalavimai.

 

Ateityje plėtojant štampavimo{0}}technologiją, skirtą naujų energetinių transporto priemonių akumuliatorių izoliacijai, dėmesys bus sutelktas į tris pagrindines sritis:

Pirma, medžiagų eksploatacinių savybių patobulinimai: sistemos saugumo padidinimas kuriant medžiagas, pasižyminčias dideliu atsparumu karščiui, antipirenui ir dielektriniam stiprumui.

 

Antra, gamybos proceso atnaujinimai: masinės{0}}gamybos nuoseklumo gerinimas naudojant automatinį štampavimo-pjovimą, precizišką laminavimą ir pažangią patikrą.

 

Trečia, struktūrinė integracija: kompaktiškesnių ir efektyvesnių akumuliatorių sistemų išdėstymas naudojant sinergetinį izoliacinių dalių ir laidžių komponentų dizainą.

 

Naujų energetinių transporto priemonių akumuliatorių štampuotų izoliacinių medžiagų našumas yra esminis pagrindas saugiai{0}}aukštos įtampos sistemoms eksploatuoti, o tai tiesiogiai veikia visos transporto priemonės patikimumą. Tinkamai parenkant medžiagas, tiksliai apdorojant ir sistemingai tikrinant, energijos akumuliatorių sauga, stabilumas ir tarnavimo laikas gali būti veiksmingai padidintas, užtikrinant patikimą paramą tvariam naujų energetinių transporto priemonių pramonės vystymuisi.