Jan 10,2026
0
Ogólne rozwiązania po prostu nie spełniają wymogów w przypadku trudnych do rozwiązania problemów integracji w platformach pojazdów elektrycznych, dlatego tak wielu producentów sprzętu oryginalnego (OEM) odchodzi obecnie od nich na rzecz specjalnie zaprojektowanych obudów akumulatorów. Każdy samochód ma również swoje unikalne wymagania — należy np. uwzględnić kształt nadwozia, odpowiednie rozłożenie masy oraz kluczowe obszary, które muszą pochłaniać energię uderzenia podczas kolizji. Wszystko to oznacza, że obudowy ochronne muszą spełniać bardzo ścisłe specyfikacje, mierzone z dokładnością do milimetra. Standardowe, masowo produkowane obudowy po prostu nie nadają się do zastosowania w firmach wykorzystujących własne, specjalne komórki akumulatorowe lub dążących do lepszej zapobiegawczości przed niebezpiecznym przegrzewaniem, które może prowadzić do poważnych problemów w przyszłości.
Indywidualizacja umożliwia producentom OEM:
Gdy chodzi o zarządzanie ciepłem w systemach elektronicznych, nie ma takiego czegoś jak rozwiązanie uniwersalne. Układy chłodzone powietrzem wymagają bardzo konkretnych ścieżek przepływu powietrza, aby działać poprawnie, natomiast systemy chłodzenia przez zanurzenie potrzebują całkowicie uszczelnionych pojemników, które po prostu nie mieszczą się w standardowych konstrukcjach. Przepisy prawne czynią sytuację jeszcze trudniejszą w dzisiejszych czasach. Weźmy na przykład badania zgodności z normą UN GTR 20 w zakresie uderzeń – pokazują one, że typowe, dostępne na rynku obudowy mają tendencję do rozpadania się pod wpływem siły rzędu ok. 40G podczas wypadków. Komponenty wykonane na zamówienie znacznie lepiej radzą sobie z uderzeniami, ponieważ zawierają specjalne obszary zaprojektowane tak, aby odkształcać się celowo zamiast nagle pękać. Producentom, którzy pomijają odpowiednią personalizację, często zdarza się później drogie wycofanie produktów z rynku – albo z powodu problemów z przegrzewaniem rozprzestrzeniających się w całym systemie, albo z powodu nieprzestrzegania zapowiedzianych standardów odporności na pył i wodę.
Modularne obudowy akumulatorów pozwalają producentom samochodów na standaryzację części, których potrzebują wielokrotnie, ale jednocześnie umożliwiają skalowanie poziomu napięcia w zakresie od 400 V do 800 V zgodnie z wymaganiami. Projekt zwykle obejmuje składanie ze sobą elementów aluminiowych lub kompozytowych za pomocą wytrzymałych spawów laserowych, które zachowują swoje właściwości nawet po kolizji. Oddzielając części zależne od napięcia od głównej struktury obudowy, firmy oszczędzają zgodnie z raportami branżowymi około 30% nakładu pracy związanej z rozwojem oraz skracają czas wprowadzania produktów na rynek. To, co czyni ten system szczególnie uniwersalnym, to jego zgodność z różnymi typami ogniw akumulatorowych, takimi jak ogniwa pryzmatyczne czy ogniwa typu „pouch”. Cała ta elastyczność nie wiąże się jednak z rezygnacją z wytrzymałości ani standardów ochrony przed wodą – moduły te spełniają wymagania certyfikatów IP67 i IP6K9K dotyczących odporności na pył i wodę.
Pudełka akumulatorów zaprojektowane z myślą o wydajności serwisowej są wyposażone w łatwe w obsłudze panele dostępu, które nie wymagają użycia narzędzi, oraz szyny ślizgowe do modułów – dzięki czemu naprawy trwają około 40% krócej niż w przypadku tradycyjnych obudów spawanych. Mechanicy mogą wymieniać pojedyncze ogniwka bezpośrednio od przodu, bez konieczności rozbierania całej struktury pudełka, co pozwala zachować integralność uszczelek i ich szczelność wobec wody. Wszystkie złącza mają standardowe rozmiary, a przewody są oznaczone różnymi kolorami, aby uniknąć pomyłek podczas prac konserwacyjnych. Dla firm obsługujących duże floty pojazdów takie rozwiązania projektowe mają istotne znaczenie, ponieważ każdy godzina postoju ciężarówki wiąże się z kosztami. Firma kurierska, z którą rozmawialiśmy, zgłosiła oszczędności w wysokości kilku tysięcy jednostek waluty dzięki skróceniu czasu przebywania pojazdów w warsztacie na potrzeby wymiany akumulatorów.
Wymagania certyfikacyjne dotyczące obudów baterii pojazdów elektrycznych na całym świecie wymagają zgodności z kilkoma kluczowymi standardami. Standard UN GTR 20 dotyczy zagrożeń związanych ze zderzeniem oraz zapewnia odpowiednie zawieranie materiałów niebezpiecznych. Jednocześnie producenci muszą przestrzegać wytycznych ISO 6469-3, obejmujących istotne aspekty, takie jak poziomy oporności izolacji oraz kryteria akceptowalnej izolacji napięcia. Producentom sprzętu oryginalnego (OEM) przysługują własne, specyficzne procesy DFMEA służące skutecznemu zarządzaniu ryzykiem. Obejmują one zaawansowane systemy zapobiegania rozprzestrzenianiu się termicznemu, zaprojektowane do działania w ekstremalnych warunkach o temperaturze dochodzącej do 1200 stopni Celsjusza. W celach dokumentacyjnych firmy są zobowiązane udowodnić, że ich baterie są w stanie zawierać wycieki elektrolitu oraz zapobiegać zwaraniom w całym zakresie temperatur od minus 40 stopni Celsjusza do 85 stopni Celsjusza podczas normalnej eksploatacji.
Trzy filary walidacji zapewniają integralność obudowy baterii:
Większość pojazdów elektrycznych nadal korzysta z chłodzenia cieczowego pakietów akumulatorów, w którym płytki chłodzące odprowadzają ciepło bezpośrednio z poszczególnych ogniw. Jest to rzecz niezwykle ważna, ponieważ bez odpowiedniego chłodzenia gęsto upakowane akumulatory mogą osiągać niebezpiecznie wysokie temperatury. Chłodzenie przez zanurzenie ma jednak pewne zalety: zapewnia bardziej jednolite rozprowadzanie ciepła w całym pakiecie oraz usuwa ciepło około o 40 procent szybciej niż dotychczas stosowane metody. Istnieją jednak również wady: system wymaga specjalnych uszczeleń oraz regularnej konserwacji płynów chłodzących, co zwiększa jego złożoność. Niektórzy z czołowych producentów zaczynają eksperymentować z tzw. materiałami zmiany fazy – substancjami przypominającymi parafinę, umieszczanymi pomiędzy ogniwami akumulatorów. Materiały te pochłaniają nadmiar ciepła w przypadku nagłego wzrostu obciążenia i pomagają utrzymać stabilną temperaturę nawet przy dużych obciążeniach.
Aluminium charakteryzuje się dość dobrą przewodnością cieplną, wynoszącą około 200 W/mK, a ponadto jest wystarczająco lekki do zastosowania w obudowach akumulatorów, co sprawia, że od dawna cieszy się dużą popularnością. Jednak dzisiaj w nauce materiałowej szybko zmieniają się rzeczy. Weźmy na przykład polipropylen wzmocniony włóknem szklanym. Ten materiał pozwala zmniejszyć masę o około 30% w porównaniu z tradycyjnymi metalami, zachowując przy tym odpowiednią wytrzymałość konstrukcyjną tam, gdzie jest to niezbędne. Materiały termoplastyczne otwierają również nowe możliwości, ponieważ umożliwiają formowanie skomplikowanych kształtów wymaganych w systemach chłodzenia wbudowanych w konstrukcję. Niektóre firmy eksperymentują obecnie z połączeniem różnych materiałów: umieszczają interfejsy cieplne z silikonu bezpośrednio pomiędzy aluminiowymi obudowami a panelami kompozytowymi, aby lepiej rozpraszać ciepło. W warunkach ekstremalnych producenci często stosują specjalne powłoki odporno na korozję oraz polimery wzbogacone cząstkami grafenu. Takie kombinacje zapewniają doskonałą wydajność cieplną, zachowując przy tym kluczowy stopień ochrony IP6K9K przed przenikaniem wody i pyłu.
Dongguan Yujiekej Electronic Technology Co., Ltd., z 22-letnim doświadczeniem w dziedzinie elektroniki motocyklowej i przemysłowej, specjalizuje się w produkcji na zamówienie (OEM/ODM) niestandardowych obudów akumulatorów dla pojazdów EV. Do jej oferty należą również panele przełączników, samochodowe ładowarki USB, uchwyty bezpieczników oraz części do przyczep kempingowych (RV), wszystkie zaprojektowane zgodnie ze światowymi standardami i dopasowane do indywidualnych potrzeb klientów. Firma dostarcza skalowalnych, wysokowydajnych rozwiązań dla producentów pojazdów EV, flot pojazdów oraz aplikacji związanych z magazynowaniem energii na całym świecie.
EN