Spona na viazanie autobatérie: Malý komponent s veľkou úlohou v bezpečnosti elektromobilov

Počas nedávnej návštevy na montážnej linke batériových modulov som sledoval, ako operátor pritlačí tenkú izolačnú podložku na prizmatický článok a nasunie malú plastovú sponu cez okraj. Celá operácia trvala asi dve sekundy a vyzerala takmer triviálne. Napriek tomu je táto malá spona časťou, ktorá drží izoláciu na mieste počas celej životnosti obalu - prostredníctvom vibrácií, tepelných cyklov a v najhoršom prípade tepelnej udalosti.

The klip na viazanie autobatérií je jedným z najlacnejších komponentov v batérii EV, ale má veľký vplyv na fixáciu článku, elektrickú izoláciu a tepelnú ochranu. Tento článok vysvetľuje, čo tento komponent vlastne robí, prečo si uchovávanie na úrovni buniek zaslúži väčšiu inžiniersku pozornosť, ako sa mu zvyčajne dostáva, a čo je potrebné overiť pred schválením klipu na viazanie na výrobu.

Čo je svorka na viazanie autobatérie?

V batériovom inžinierstve EV je spojovacia svorka – tiež nazývaná svorka na fixáciu článku alebo svorka na upevnenie izolácie – mechanická svorka používaná na úrovni článku na pripevnenie izolačných a ochranných materiálov k povrchu článku batérie. Typické aplikácie zahŕňajú pripevnenie tuhej sľudovej izolačnej podložky, flexibilnej tepelnej podložky alebo prizmatického krytu bunky k telu bunky tak, aby sa materiál nemohol posúvať, nadvihovať alebo hrčať.

Spona plní čisto mechanickú funkciu, ale jej poruchy sú elektrické a tepelné. Ak sa izolácia, ktorú si zachováva, posunie čo i len o niekoľko milimetrov, povrchová vzdialenosť medzi vysokonapäťovou svorkou a krytom modulu môže klesnúť pod konštrukčnú hodnotu. Ak sa spona časom uvoľní, tepelná podložka môže stratiť intímny kontakt s povrchom bunky, čo spomaľuje prenos tepla a oneskoruje detekciu teploty, keď je to najdôležitejšie.

Dobrý EIS umiestňuje spojovaciu sponu do svojho portfólia ochrany batériových článkov Thermex spolu s tepelnými podložkami GA100, GA200 a GA310, sľudovou podložkou zo sklenených vlákien GM02, tuhými sľudovými izolačnými podložkami a prizmatickými krytmi článkov. Spojovacia spona je navrhnutá tak, aby fungovala skôr ako súčasť tohto vrstveného systému než ako samostatná komodita.

Spona na viazanie Goode Thermex na vychýlenie plameňa článku batérie Táto spojovacia spona zaisťuje ochranné vrstvy a presmeruje plamene preč z citlivých oblastí batérie, čím podporuje vrstvený systém Thermex. Jeho tepelne odolný dizajn pomáha predchádzať šíreniu požiaru a vzniku elektrického oblúka v zostavách prizmatických článkov. Zobraziť produkt →

Prečo si fixácia na úrovni buniek zaslúži viac pozornosti

Ochranné materiály na úrovni buniek fungujú len vtedy, keď zostanú tam, kde boli overené. Sľudová podložka, ktorá je správne špecifikovaná, ale voľne držaná, môže spôsobiť presne ten druh problému, ktorému mala zabrániť.

Nižšie uvedená tabuľka sumarizuje najbežnejšie spôsoby zlyhania na úrovni buniek a úlohu, ktorú v každom prípade zohráva správne navrhnutá spojovacia svorka.

Žiadny z týchto spôsobov zlyhania nie je exotický. Sú to bežné následky vibrácií vozidla, rýchlych teplotných výkyvov a rozmerových zmien, ktorým články podliehajú počas nabíjania a vybíjania. Počas tepelnej udalosti môžu bunkové materiály zmäknúť a deformovať sa a dobre navrhnutá spojovacia spona oneskoruje oddelenie ochranných vrstiev a udržuje bariéru na mieste dlhšie, aj keď sa štruktúra bunky mení. Tento čas navyše môže byť rozhodujúci pri zabránení šírenia do susedných buniek. Spojovacia spona so správnou prídržnou silou, triedou materiálu a rozmerovým prispôsobením odstraňuje celú skupinu zlyhaní v teréne skôr, ako sa dostane k zákazníkovi.

Čo je potrebné skontrolovať pri výbere klipu na viazač

Pretože klip na viazač vyzerá jednoducho, nákupné tímy s ním často zaobchádzajú ako s nízkorizikovou komoditou. Tento predpoklad je zodpovedný za mnohé problémy s uchovaním, ktoré sa vyskytujú pri vrátení batérie. Pri hodnotení spojovacej spony pre váš dizajn batérie použite nasledujúci kontrolný zoznam.

Výber materiálu

• Teplotné hodnotenie. Spona musí vydržať nepretržitú prevádzku od približne -40 °C do 85 °C pre typické balenie osobných automobilov, s krátkymi výkyvmi vyššími, ak je umiestnená v blízkosti komponentov s vysokou teplotou. Typy polyamidu a PPS sa v tomto rozsahu správajú veľmi odlišne a lisovaný diel nikdy nefunguje presne ako technický list živice.
• Spomalenie horenia. Pre diely na úrovni buniek je spoločným základom materiálové hodnotenie UL94 V-0. Potvrďte hodnotenie na skutočnej lisovanej časti, nielen na certifikáte materiálu.

Mechanické prevedenie

• Retenčná sila. Dostatočne vysoká na to, aby udržala izoláciu pri vibráciách a mechanických otrasoch, no zároveň dostatočne kontrolovaná, aby nedošlo k namáhaniu alebo prasknutiu puzdra článku. Namiesto jednej minimálnej hodnoty zadajte prijateľné okno.
• Rozmerová tolerancia. Prizmatické bunky zo skutočných výrobných liniek sa líšia v šírke a hrúbke. Spona navrhnutá len pre menovité rozmery bude príliš voľná alebo príliš tesná nad skutočným tolerančným rozsahom článku.
• Starnutie a plazivé správanie. Polymérové ​​klipy sa časom uvoľnia. Overte prídržnú silu po tepelnom starnutí a po vystavení výparom elektrolytu, ktoré môžu urýchliť krehnutie a praskanie.

Pripravenosť výroby

• Kompatibilita zostavy. Či už je spona inštalovaná ručne alebo automatizovaným zariadením, sila vkladania a charakteristiky podávania musia vyhovovať linke. Časť, ktorá je nepohodlná na inštaláciu, bude nakoniec nainštalovaná nesprávne.
• Sledovateľnosť a kontrola kvality. Malé časti sa medzi dávkami ľahko miešajú. Potvrďte, že dodávateľ kontroluje šarže materiálu a poskytuje namerané údaje pre skutočnú zásielku.

Klip Binder v úplnej architektúre ochrany buniek

Účinná koncepcia ochrany buniek sa len zriedka spolieha na jediný materiál. Spája niekoľko vrstiev, pričom každá plní inú funkciu. Zvážte typický modul prizmatických buniek v rámci systému Thermex.

Pevná sľudová izolačná podložka poskytuje elektrickú izoláciu a odolnosť voči oblúku okolo svoriek článkov.

Izolačná podložka Goode Rigid Mica na oddelenie článkov batérie Pevná sľudová podložka ponúka tepelnú izoláciu a elektrickú izoláciu medzi bunkami, s vlastnosťami spomaľujúcimi horenie a štrukturálnou podporou. Pomáha predchádzať úniku tepla a predlžuje životnosť batérie v elektromobiloch a úložných systémoch. Zobraziť produkt →

Tepelná podložka, ako je GA100 – konštrukcia z PU peny, aerogélu a PET filmu – vypĺňa rozhranie a počas normálnej prevádzky odvádza teplo preč z článku.

Termálna podložka Goode GA100 s PU penou, aerogélom a PET filmom Táto flexibilná kompozitná podložka odvádza teplo od buniek a zároveň poskytuje odpruženie a spomaľuje horenie. Jeho lepiaca podložka a trhacie línie umožňujú presnú inštaláciu, čím sa zlepšuje efektívnosť montáže batériového modulu. Zobraziť produkt →

Prizmatický kryt bunky pridáva pokrytie tam, kde to geometria bunky potrebuje, a spojovacia spona drží všetky tieto vrstvy pripevnené k telu bunky.

V tomto usporiadaní je spojovacia spona to, čo robí koncept opakovateľným. Tepelná podložka, ktorá perfektne sedí počas montáže prototypu, bude migrovať počas 10-ročnej životnosti, pokiaľ ju niečo mechanické nebude držať na mieste. Aj na malej medzere záleží: vzduchová medzera o zlomku milimetra medzi tepelnou podložkou a povrchom článku merateľne zvyšuje tepelný odpor a spomaľuje odozvu systému správy batérie.

Rovnaký princíp pokračuje na úrovni modulov a balíkov. Spojovacia spona na úrovni buniek funguje spolu s krytmi modulov, koncovými doskami a ochranou na úrovni balenia, ako je ochrana podlahy krytu a ohňovzdornosť horného krytu, aby sa zabezpečila úplná tepelná ochrana. Túto logiku môžete sledovať z bunky do balenia v Goode's Sprievodca ochranou na úrovni balenia .

Výber dodávateľa pre malú časť s veľkou zodpovednosťou

Kompaktná veľkosť svorky na viazanie uľahčuje prehliadnutie pri výbere dodávateľa. Dôsledky zle navrhnutého klipu sú však drahé na objavenie, pretože majú tendenciu sa objaviť po dodaní vozidla vo forme posunutia izolácie, znížených dielektrických rezerv alebo zrýchleného ohrevu článkov.

Goode EIS , so sídlom v Suzhou s výrobnými závodmi v Binzhou, Luhe a Mexiku, vyvíja svorku na viazanie ako súčasť svojej rodiny riešení ochrany článkov, modulov a balení Thermex. Na tom v praxi záleží: spona je navrhnutá spolu so sľudovými podložkami a tepelnými podložkami, ktoré si má udržať, takže materiálové rozhrania, tvrdosť a trenie sa považujú skôr za systém ako za izolovaný.

Keď hodnotíte dodávateľa, vyžiadajte si správy o rozmerových meraniach pri skutočných extrémoch tolerancie buniek, údaje o sile udržania pred a po tepelnom starnutí a výsledky testov z profilu vibrácií na úrovni modulu. Ak ich dodávateľ nemôže poskytnúť, spona môže byť prijateľná ako plastová časť – a nepreukázaná ako súčasť batérie. Z hľadiska obstarávania je rozdiel v nákladoch medzi dobre navrhnutým klipom a klipom základnej komodity zanedbateľný v porovnaní s nákladmi na servis v teréne odstránenej bunky, takže výber samotnej jednotkovej ceny je zriedka racionálnym kompromisom.