عندما يتم تجميع حزمة البطارية، فإن الفجوة بين الخلية المنشورية أو الحقيبة ولوحة التبريد لا تكون أبدًا موحدة تمامًا. توجد وسادة حرارية للبطارية في تلك الفجوة. يجب أن يقوم بتوصيل الحرارة، وامتصاص تباين الأبعاد، والصمود تحت الضغط والاهتزاز والتدوير الحراري. الاستنتاج العملي واضح ومباشر: لا تختار وسادة باستخدام الموصلية الحرارية لورقة البيانات وحدها. يبدأ الاختيار الحقيقي بتفاوتات واجهة العبوة والمقاومة الحرارية عند ضغط العمل.
تشرح هذه المقالة ما تفعله الوسادة الحرارية للبطارية، والمعلمات التي تحدد ما إذا كانت ستؤدي عملها في الميدان، وكيف تم تصميم وسادات Goode's Thermex على مستوى الخلية وفقًا لهذه الحقائق.
A وسادة حرارية للبطارية عبارة عن طبقة تملأ الفجوات توضع بين خلايا توليد الحرارة وهياكل التبريد أو غلاف العبوة. وتتمثل مهمتها الأساسية في تقليل مقاومة التلامس التي من شأنها أن تحبس الحرارة في الخلية. ومن الناحية العملية، يتعين على الوسادة أيضًا التعامل مع الأسطح غير المستوية والأحمال الميكانيكية وتغيرات درجات الحرارة. قد تكون اللوحة ناعمة بدرجة كافية لتتوافق أو صلبة بدرجة كافية لدعم المكونات، اعتمادًا على تصميم الواجهة.
تم تحسين بعض الوسائد للتوصيل الحراري، بينما تم تصميم البعض الآخر لتأخير انتشار الحرارة في حالة الهروب الحراري. هذا الدور المزدوج هو السبب في أن عائلة المنتج نفسها يمكن أن تشمل كلاً من الحلول عالية التوصيل والعزل الثقيل. يسرد الجدول أدناه المعلمات المهمة عند تقييم لوحة لحزمة EV.
| المعلمة | ما تسيطر عليه |
|---|---|
| المعاوقة الحرارية (سم²·ك/وات) | المقاومة الفعلية من خلال الوسادة والواجهات، أقرب إلى أداء العبوة الحقيقية من الموصلية الخام. |
| الضغط والانحراف | يحدد مقدار تباين الفجوة الذي يمكن أن تمتصه اللوحة دون استخدام القوة المفرطة أو حدوث ضرر هيكلي. |
| الصلابة (شور 00) | تتوافق الوسادات الأكثر ليونة بسهولة أكبر ولكنها قد تتطلب معالجة دقيقة؛ تقاوم الوسادات الأكثر صلابة القص ولكنها تحتاج إلى تفاوتات أكثر إحكامًا. |
| مجموعة ضغط | يوضح ما إذا كانت الوسادة تحافظ على سمكها بعد دورة الحمل، مما يؤثر على الاتصال الحراري على المدى الطويل. |
| قوة عازلة | يؤكد ما إذا كانت اللوحة يمكنها توصيل العزل الكهربائي بأمان بين الخلايا وأجهزة التبريد. |
| نطاق درجة حرارة التشغيل | يتيح الأداء في ظل الظروف الساخنة أو الباردة المستمرة التي تظهر في دورات عمل السيارة الكهربائية. |
في برنامج الإنتاج، لا يتم تقييم هذه المعلمات بشكل منفصل. تعد اللوحة جزءًا من نظام يتضمن أسطح تبريد الخلايا، وإطارات الوحدات، وعلبة العبوة. قد يؤدي التغيير في نوع الخلية أو تصميم لوحة التبريد السائل إلى إعادة تقييم ضغط اللوحة والأداء الحراري.
تحدد تفاوتات ارتفاع الخلية، واستواء لوحة التبريد، وتسلسل التجميع، مقدار الانحراف الذي يجب أن توفره الوسادة. إذا كانت الوسادة رفيعة جدًا، فلن تتمكن من ملء الفجوة؛ إذا كان ناعمًا جدًا، فقد يصل إلى الأسفل أو يفقد الاتصال بعد ركوب الدراجة. بالنسبة للعديد من الواجهات، توفر الوسادة التي تجمع بين طبقة إسفنجية ناعمة مع قلب هوائي وفيلم PET نطاق ضغط متوازن. تم تصميم الوسادة الحرارية للبطارية Goode's GA100 حول هذا الهيكل.
وسادة حرارية للبطارية GA100 مع رغوة PU، وAerogel، وفيلم PET تجمع هذه الوسادة بين رغوة البولي يوريثان والإيروجيل وفيلم PET لتوفير ضغط متوازن وعزل حراري. يضمن هيكلها اتصالًا مستقرًا بين الخلايا وألواح التبريد، مما يعالج مشكلات تحمل الفجوة والضغط في حزم بطاريات السيارات الكهربائية. عرض المنتج → وبينما تملأ الوسادة الفجوة، يحتاج مصمم العبوة أيضًا إلى معرفة مقدار القوة التي تمارسها على الخلايا. الكثير من القوة يمكن أن تشوه السكن؛ الضغط القليل جدًا يترك مسارًا عالي المقاومة. تساعد اللوحة المزودة بمجموعة ضغط يمكن التحكم فيها على بقاء الواجهة مستقرة طوال عمر الحزمة.
يعد تحمل التجميع أيضًا مشكلة تتعلق بالتكلفة. قد تؤدي التفاوتات الصارمة على لوحة التبريد إلى تبسيط عملية اختيار الوسادة ولكنها تضيف تكلفة التصنيع أو التغليف. يمكن أن تقبل اللوحة المتوافقة نطاق تسامح أوسع، مما يؤدي غالبًا إلى تحسين التوازن الإجمالي لهندسة التكلفة دون التضحية بالأداء الحراري.
عادةً ما تعمل أوراق البيانات على تعزيز التوصيل الحراري، لكن اللوحة الموجودة في العبوة نادرًا ما تعمل بشكل مسطح ومثالي. تتضمن المعاوقة الحرارية مقاومة الواجهة بين اللوحة وكل سطح، والتي تعتمد على الضغط، والتسطيح، وصلابة الوسادة. يمكن للمواد ذات الموصلية العالية ولكن التوافق الضعيف أن تؤدي أداءً أسوأ من المواد الأكثر ليونة ذات الموصلية المنخفضة. ولهذا السبب يكون الاختبار على مستوى المنتج داخل وحدة تمثيلية أكثر فائدة من مقارنة أرقام التوصيلية الكهربية وحدها.
عند مراجعة نتائج الاختبار، اسأل ما إذا تم إجراء القياس بنسبة الضغط المقترحة وعلى أسطح مشابهة للوحة التبريد الفعلية. قد تتصرف الوسادة التي تبدو مثيرة للإعجاب على لوحة اختبار صلبة وناعمة بشكل مختلف عندما يتم ضغطها على لوحة ألومنيوم مختومة بنمط دوامي أو فجوة غير مستوية.
في العديد من تصميمات عبوات المركبات الكهربائية، توجد الوسادة الحرارية أيضًا بين الخلية وأجهزة التبريد المعدنية. وهذا يجعل قوة العزل الكهربائي معيارًا للسلامة، وليس مجرد خاصية مادية. يمكن أن توفر الوسادة ذات الطبقة المعززة حدًا عازلًا ثابتًا مع السماح بمرور الحرارة. تستخدم الوسادة الحرارية للبطارية GA200 من Goode إطارًا من السيليكون النانوي مع فيلم PET لدعم دور العزل هذا في واجهة مؤطرة ومضغوطة جزئيًا.
وسادة حرارية للبطارية GA200 مع إطار سيليكون نانو وفيلم PET تتميز هذه الوسادة بإطار من السيليكون النانوي وطبقة من البولي إيثيلين تيرفثالات، وتوفر قوة عازلة وتبطين ميكانيكي. فهو يوفر عزلًا ثابتًا ودعمًا للواجهات بين الخلايا والأجهزة المعدنية، مما يساعد في الإدارة الحرارية. عرض المنتج → يجب أن يشمل اختبار الموثوقية أيضًا التقادم والتدوير الحراري. إن الوسادة التي تفقد سُمكها أو تتصلب بمرور الوقت ستزيد من المقاومة الحرارية وتؤدي في النهاية إلى إنشاء نقطة ساخنة. تعد مجموعة الضغط وقيم صلابة Shore نقاط بداية مفيدة، ولكن يجب التحقق منها باستخدام مواد الخلية ولوحة التبريد المحددة التي يستخدمها برنامج الإنتاج.
بالنسبة للشراء، تعتبر الوسادة الحرارية مكونًا هندسيًا وليست سلعة. الخطوة الأولى هي التأكد من أن المورد يمكنه توفير سمك وصلابة متسقة عبر الدفعات. والثاني هو التحقق من استجابة اللوحة بعد التعتيق الحراري ودورة الحمل، لأن هذا هو المكان الذي تظهر فيه معظم حالات فشل المجال. يمكن أيضًا للمورد الذي يمكنه مشاركة البيانات المنظمة من Ecovadis أو مبادرات المعادن المسؤولة أن يمنح مزيدًا من الثقة في سلسلة حفظ المادة، ولكن يظل التحقق المادي هو العامل الحاسم.
تعمل عمليات الفحص هذه على تقليل مخاطر اختيار مادة تعمل في المختبر ولكنها تقدم أوضاع فشل أثناء الإنتاج التسلسلي.
على مستوى الخلية، يجب أن تحترم الوسادة الحرارية هندسة الخلية والبنية المحيطة بها. قد يتعين عليه أيضًا تحمل درجات الحرارة المرتفعة القريبة في حالة وقوع حدث حراري. يتضمن خط حماية الخلايا Thermex من Goode منصات تجمع بين أنظمة مواد مختلفة لهذا الغرض. على سبيل المثال، يمكن لإطار السيليكون بالإضافة إلى قلب الإيروجيل أن يضيف مرونة هيكلية مع الحد من انتقال الحرارة في الاتجاه المطلوب. تعد الوسادة الحرارية للبطارية Goode's GA310 أحد الأمثلة على هذا التكوين.
وسادة حرارية للبطارية GA310 بإطار من السيليكون وقلب Airgel تستخدم هذه الوسادة إطارًا من السيليكون وقلبًا هوائيًا للجمع بين عزل درجات الحرارة العالية والمرونة الهيكلية. يساعد في الحفاظ على الظروف الحرارية المستقرة والتوسيد، ومناسب لحماية الخلية إلى العبوة في تطبيقات البطارية الصعبة. عرض المنتج → يعتمد الاختيار بين الهياكل المصنوعة من الرغوة أو السيليكون على كيفية تجميع العبوة وما يجب أن تحميه الوسادة. قد توفر الوسادة ذات الطبقة الرغوية ذات الخلية المغلقة مزيدًا من التوافق تحت ضغط منخفض، في حين يمكن أن توفر الوسادة ذات الإطار السيليكون ثباتًا أفضل للأبعاد لحزمة الخلايا التي تتعامل مع أحمال القص العالية.
الاستراتيجية الحرارية لا تتوقف عند الخلية. تتحكم العناصر على مستوى الوحدة، مثل اللوحات الطرفية ولوحات التحرير، في المكان الذي يمكن أن تذهب إليه الحرارة أثناء الحدث الحراري. تشتمل الحماية على مستوى العبوة على عزل أرضية السكن والجدار الجانبي بالإضافة إلى واجهات لوحة التبريد السائلة. يمكن أن يؤدي اختيار لوحة حرارية دون النظر إلى هذه الطبقات المجاورة إلى تراكم حرارة كافٍ للتأثير على أداء العبوة، ولكن اختيار لوحة ذات سلوك واجهة واقعي يمكن أن يساعد في حماية السلسلة الكهربائية والحرارية الكاملة.
تم تصميم وحدة Goode's Thermex وخطوط حماية الحزمة للعمل في نفس سياق النظام مثل منصات مستوى الخلية. تحدد المجموعة المجمعة من العزل والمكونات الهيكلية والوسادات الحرارية كيفية أداء الحزمة في ظل ظروف التشغيل العادية وفي سيناريو الهروب الحراري.
يبدأ اختيار الوسادة الحرارية للبطارية بالفجوة وينتهي بالتحقق من الصحة. القرارات الأكثر أهمية هي تحمل الواجهة، والمقاومة الحرارية عند ضغط العمل، ومجموعة الضغط، وقوة العزل الكهربائي، ونطاق درجة حرارة التشغيل. هذه ليست قيمًا مستقلة؛ أنها تتفاعل مع هندسة الخلية، والانتهاء من لوحة التبريد، وقوة التجميع. قد تفشل اللوحة التي تبدو جيدة في ورقة البيانات في الحزمة بسبب عدم التطابق بين الصلابة وحجم الفجوة.
توفر حماية خلايا بطارية Goode's Thermex العديد من مسارات المواد لهذا الاختيار، بدءًا من تركيبات رغوة البولي يوريثان والهلام الهوائي إلى الهياكل ذات الإطارات المصنوعة من السيليكون. الاختيار الصحيح هو الذي يتم اختباره في الهندسة الفعلية. للحصول على منظور أوسع حول الإدارة الحرارية لبطارية السيارة الكهربائية، راجع دليلنا حول تعظيم الكفاءة والسلامة في التصميم الحراري لبطارية السيارة الكهربائية.
التطبيق الصغير
مركز الاتصال:
Tel:+86-0512-63263955
Email :[email protected]
حقوق الطبع والنشر © جود إي آي إس (سوتشو) كورب المحدودة
المواد المركبة العازلة وقطع الغيار لصناعة الطاقة النظيفة
cn