OEM-tilpassede batteribokser for elbiler

Hvorfor krever OEM-er egendefinerte batteribokser for EL-bilplattformer

Generiske løsninger holder rett og slett ikke mål når det gjelder å håndtere de utfordrende integrasjonsproblemene i elbilplattformer, og derfor vender stadig flere produsenter av opprinnelige utstyr seg til spesialdesignede batteribokser disse dager. Hver bil har også sine egne unike krav. Tenk på for eksempel hvordan rammen er formet, hvor vekten må fordeles på riktig måte og hvilke viktige områder som må absorbere støt under kollisjoner. Alt dette betyr at beskyttelsesboksene må passe innenfor svært strikte spesifikasjoner, målt ned til millimeteren. Vanlige seriemessig produserte kabinetter fungerer enkelt og greit ikke for bedrifter som bruker egne spesialutviklede battericeller eller som ønsker å forbedre sin evne til å hindre farlig overoppheting som kan føre til alvorlige problemer senere.

Tilpassing gir OEM-er mulighet til å:

• Oppnå strukturell samvirken ved å integrere kabinettet som en belastet kjøretøykomponent
• Optimalisere energitetthet via celle-til-pakke- eller celle-til-chassis-integrasjon
• Fremtidssikrede plattformer for 800 V+-arkitekturer og todireksjonell ladning

Når det gjelder å regulere varme i elektroniske systemer, finnes det egentlig ingen løsning som passer alle. Luftkjølte oppsett krever svært spesifikke luftstrømbaner for å fungere riktig, og dypkølingssystemer krever fullstendig forseglete beholdere som rett og slett ikke passer inn i standarddesigner. Reguleringene gjør tinga enda mer utfordrende disse dagene. Ta for eksempel UN GTR 20-kollisjonstester: de viser at vanlige ferdigproduserte kabinetter ofte splittes opp når de utsettes for ca. 40 G akselerasjon under ulykker. Tilpassede komponenter håndterer støt mye bedre, fordi de inneholder spesielle områder som deformeres kontrollert i stedet for å brekke plutselig. Produsenter som utelater nøye tilpassing risikerer ofte dyre produkttilbakekall senere i prosessen – enten på grunn av overopphetingsproblemer som sprer seg gjennom hele systemet eller på grunn av manglende opprettholdelse av lovpålagte støv- og vannbeskyttelsesstandarder.

Utforming av batteribokser med høy ytelse: strukturell integritet og vedlikeholdbarhet

Modulær kabinettarkitektur for skalerbare 400 V–800 V-plattformer

Modulære batteribokser lar bilprodusenter standardisere deler som de trenger gjentatte ganger, men likevel øke spenningsnivået mellom 400 V og 800 V etter behov. Designet innebär vanligvis å stable aluminiums- eller komposittdeler oppå hverandre med sterke laserlødder som tåler også kollisjoner. Når bedrifter skiller ut spenningsavhengige deler fra hovedkroppens struktur, reduseres utviklingsarbeidet med ca. 30 %, og produkter kan tas til markedet raskere, ifølge bransjerapporter. Hva som gjør dette systemet særlig alsidig, er at det fungerer med ulike battericeller, for eksempel prismatiske celler eller posebatterier. Denne fleksibiliteten betyr ikke at man må ofre styrke eller vernet mot vann, siden disse modulene oppfyller IP67- og IP6K9K-sertifiseringskravene for støv- og vannbestandighet.

Tjenestesentrert design: Hurtigtilgangspaneler og moduler som kan byttes ut uten verktøy

Batteribokser som er designet for serviceeffektivitet er utstyrt med enkle tilgangspaneler som ikke krever verktøy og skyvebaner for moduler, noe som betyr at reparasjoner tar omtrent 40 % mindre tid enn ved tradisjonelle sveiste kabinetter. Mekanikere kan bytte ut enkeltceller direkte fra fronten uten å måtte ta fra hverandre hele boksstrukturen, slik at tetningene forblir intakte og vann-tette. Koblelementene er alle standardstørrelser, og kablene er fargemerket ulikt, slik at ingen blander dem sammen under vedlikeholdsarbeid. For selskaper som driver store flåter av kjøretøyer er disse designvalgene svært viktige, fordi hver time en lastebil står stille koster penger. Et leveringsselskap vi snakket med rapporterte besparelser på flere tusen kroner bare ved å redusere tiden deres lastebiler bruker i verkstedet for batteribytte.

Reguleringssamsvar og sikkerhetsgodkjenning for batteribokser

Oppfyller UN GTR 20, ISO 6469-3 og OEM-spesifikke DFMEA-krav

Sertifiseringskravene for batteribokser til elbiler rundt om i verden krever etterlevelse av flere nøkkelstandarder. UN GTR 20-standarden tar opp sikkerhetsaspekter knyttet til kollisjoner, samtidig som den sikrer riktig innkapsling av farlige stoffer. Samtidig må produsenter følge ISO 6469-3-veiledningene, som dekker viktige aspekter som isolasjonsmotstandsnivåer og hva som utgjør akseptabel spenningsisolering. Originalutstyrsprodusenter (OEM-er) har egne, spesifikke DFMEA-prosesser på plass for å håndtere risikoer effektivt. Disse inkluderer sofistikerte systemer for forebygging av termisk løsrivelse, som er utformet for å håndtere ekstreme forhold opp til 1200 grader Celsius. For dokumentasjonsformål må bedrifter bevise at deres batterier kan inneholde elektrolytlekkasjer og forhindre kortslutninger gjennom hele temperaturområdet fra minus 40 grader Celsius til og med 85 grader Celsius under normal drift.

Valideringsprotokoller for kollisjon, brann og IP67/IP6K9K

Tre valideringspillarer sikrer integriteten til batteriboksen:

• Mechanisk : Simulerte kollisjonstester ved frontale påkjørsler med 50 km/t og mekanisk støtfasthet på 500 G
• Miljø : IP67/IP6K9K-sertifisering som bekrefter motstandsevne mot støvinntrengning og stråler av høytrykksvann
• Termiske : Direkte flammeeksponeringstester ved over 800 °C i mer enn 120 sekunder uten strukturell svikt
  Disse protokollene bekrefter at innkapslingsystemene forhindrer termisk spredning mellom moduler, og tredjepartssertifisering kreves før markedsinnføring.

Termisk styring og materialevalg i moderne batteribokser

Integrering av kjøleplate versus innbaddingsklare omsluttende design

De fleste elbiler bruker fremdeles væskekjøling for batteripakkene sine, der kalde plater trekker varme direkte ut av enkelte celler. Dette er virkelig viktig, for uten riktig kjøling kan disse tett pakka batteriene bli farlig varme. Imersjonskjøling har imidlertid noen fordeler. Den spreder varmen mer jevnt gjennom hele pakken og fjerner varme omtrent 40 prosent raskere enn det vi har gjort tidligere. Men det finnes også ulemper. Systemet krever spesielle tetninger og regelmessig vedlikehold av kjølevæsken, noe som øker kompleksiteten. Noen av de ledende produsentene har begynt å eksperimentere med såkalte fasendringsmaterialer – i praksis paraffinlignende stoffer plassert mellom battericellene. Disse materialene absorberer ekstra varme når belastningen stiger kraftig og hjelper til å holde temperaturen stabil, selv under tunge belastningsforhold.

Aluminiumsdominans og nye alternativer: GFPP, termoplastikk og hybridløsninger

Aluminium har ganske god termisk ledningsevne, ca. 200 W/mK, og er lett nok til batteribokser, noe som är grunnen till att det har varit så populärt. Men ting förändras snabbt inom materialvetenskapen idag. Ta till exempel glasfiberförstärkt polypropylen. Detta material minskar vikten med cirka 30 % jämfört med traditionella metaller, men behåller ändå den strukturella hållfastheten där den behövs. Termoplastiska material öppnar också upp nya möjligheter, eftersom de kan formas till de komplicerade geometrier som krävs för integrerade kylsystem. Vissa företag experimenterar nu med kombinationer av olika material. De placerar silikongbaserade termiska gränssnitt direkt mellan aluminiumhöljen och kompositpaneler för att sprida värmen bättre. När man arbetar under krävande förhållanden använder tillverkare ofta särskilda beläggningar som motverkar korrosion tillsammans med polymerer blandade med grafenpartiklar. Dessa kombinationer bibehåller utmärkt termisk prestanda samtidigt som de behåller den avgörande IP6K9K-klassningen mot vatten- och damminträngning.

Dongguan Yujiekej Electronic Technology Co., Ltd., med 22 års erfaring innen bil- og industrielektronikk, spesialiserer seg på OEM/ODM-tilpassede batteribokser for EV-er. Produktporteføljen omfatter også bryterpaneler, USB-bil-ladere, sikringsholdere og RV-deler, alle utviklet for å oppfylle globale standarder og tilpasses kundenes behov. Selskapet leverer skalerbare, høytytende løsninger for EV-produsenter, flåter og energilagringsapplikasjoner verden over.