Оригінальні батарейні коробки під замовлення для електромобілів

Чому виробники автомобілів вимагають індивідуальні батарейні коробки для платформ EV

Універсальні рішення просто не підходять для вирішення складних проблем інтеграції в електромобільних платформах, тому сьогодні багато виробників оригінального обладнання звертаються до спеціально розроблених батарейних коробок. Кожен автомобіль має також свої унікальні вимоги. Подумайте, наприклад, про форму рами, розподіл ваги, а також критичні зони, які повинні поглинати удар під час зіткнень. Усе це означає, що захисні корпуси мають відповідати надзвичайно жорстким специфікаціям — з точністю до міліметра. Звичайні серійні корпуси просто не підходять компаніям, які використовують власні спеціалізовані акумуляторні елементи або намагаються покращити запобігання небезпечному перегріву, що згодом може призвести до серйозних проблем.

Індивідуальне проектування дозволяє виробникам автомобілів:

• Досягти структурної синергії шляхом інтеграції корпусу як напруженої конструктивної частини транспортного засобу
• Оптимізувати енергетичну щільність шляхом інтеграції «елемент-у-модуль» або «елемент-у-шасі»
• Платформи, готові до майбутнього для архітектур з напругою 800 В та вище й двонаправленого заряджання

Коли йдеться про керування теплом у електронних системах, існує справжній принцип «один розмір підходить усім». Системи охолодження повітрям вимагають дуже специфічних шляхів руху повітря для правильного функціонування, а системи охолодження шляхом занурення потребують повністю герметичних контейнерів, які просто не вписуються в типові конструкції. У сучасних умовах нормативні вимоги ускладнюють ситуацію ще більше. Наприклад, краш-тести за стандартом ООН GTR 20 показують, що звичайні готові корпуси, як правило, руйнуються під час аварій при навантаженні близько 40G. Компоненти, виготовлені на замовлення, набагато краще витримують ударні навантаження, оскільки в них передбачені спеціальні зони, що деформуються цілеспрямовано замість раптового руйнування. Виробники, які ігнорують необхідність належної індивідуалізації, часто згодом стикаються з дорогими відкликаннями продукції — або через проблеми перегріву, що поширюються по всій системі, або через невиконання заявленого рівня захисту від пилу та води.

Проектування високопродуктивних батарейних коробок: структурна міцність та ремонтопридатність

Модульна архітектура корпусів для масштабованих платформ 400–800 В

Модульні батарейні коробки дозволяють автовиробникам стандартизувати деталі, які потрібно використовувати знову й знову, але при цьому масштабувати рівень напруги в діапазоні від 400 В до 800 В за потреби. Зазвичай такий дизайн передбачає збирання алюмінієвих або композитних елементів у стопку за допомогою міцних лазерних зварних швів, які зберігають свою цілісність навіть після зіткнень. Коли компанії відокремлюють компоненти, спеціалізовані за напругою, від основної конструкції корпусу, вони скорочують обсяг робіт з розробки приблизно на 30 % і прискорюють виведення продуктів на ринок — згідно з галузевими звітами. Справжню універсальність цієї системи забезпечує її сумісність із різними типами акумуляторних елементів, зокрема з призматичними або «мішечковими» батареями. Усі ці можливості гнучкості не вимагають жодних компромісів щодо міцності чи вимог до захисту від води: модулі відповідають вимогам сертифікації IP67 та IP6K9K щодо захисту від пилу й води.

Дизайн, орієнтований на обслуговування: панелі з швидким доступом та заміна модулів без інструментів

Батарейні бокси, розроблені з урахуванням ефективності обслуговування, оснащені панелями легкого доступу, які не потребують інструментів, та ковзними рейками для модулів, що скорочує тривалість ремонтних робіт приблизно на 40 % порівняно з традиційними зварними корпусами. Слюсарі можуть замінювати окремі елементи безпосередньо з передньої частини, не розбираючи весь каркас боксу, тому ущільнення залишаються непошкодженими й герметичними. Всі роз’єми мають стандартні розміри, а проводи — різні кольори, щоб уникнути їх переплутування під час технічного обслуговування. Для компаній, що експлуатують великі автопарки, такі конструктивні рішення мають вирішальне значення, оскільки кожна година простою вантажівки обходиться у гроші. Компанія з доставки, з якою ми спілкувались, повідомила про економію тисяч доларів лише за рахунок скорочення часу, протягом якого їхні вантажівки перебувають у ремонтній майстерні для заміни акумуляторів.

Відповідність нормативним вимогам та сертифікація щодо безпеки батарейних боксів

Виконання вимог UN GTR 20, ISO 6469-3 та специфічних вимог OEM щодо DFMEA

Вимоги до сертифікації батарейних блоків для електромобілів у різних країнах світу передбачають відповідність кільком ключовим стандартам. Стандарт ООН GTR 20 стосується питань безпеки під час зіткнення, а також забезпечує належне утримання небезпечних матеріалів. У той самий час виробники повинні дотримуватися керівництва ISO 6469-3, яке охоплює важливі аспекти, зокрема рівні опору ізоляції та критерії припустимої ізоляції напруги. Виробники оригінального обладнання (OEM) мають власні спеціалізовані процеси DFMEA для ефективного управління ризиками. До них належать складні системи запобігання термічному розбіженню, розроблені для функціонування в екстремальних умовах з температурою до 1200 °C. Для документального підтвердження компанії зобов’язані довести, що їхні акумулятори здатні утримувати витік електроліту та запобігати коротким замиканням у всьому діапазоні робочих температур — від мінус 40 °C до +85 °C під час нормальної експлуатації.

Протоколи валідації стійкості до ударів, пожежі та ступеня захисту IP67/IP6K9K

Три стовпи перевірки забезпечують цілісність батарейного блоку:

• Механічний : Імітація зіткнень зі швидкістю 50 км/год при фронтальних ударах та стійкість до механічних ударів з прискоренням 500G
• Середовище : Сертифікація IP67/IP6K9K, що підтверджує стійкість до проникнення пилу та струменів води під високим тиском
• Термальний : Випробування на безпосереднє вплив полум’я при температурі понад 800 °C протягом 120+ секунд без руйнування конструкції
  Ці протоколи підтверджують, що системи утримання запобігають тепловому поширенню між модулями; перед виведенням на ринок обов’язкова незалежна сертифікація.

Тепловий менеджмент та вибір матеріалів у сучасних батарейних блоках

Інтеграція холодильної пластини порівняно з корпусними конструкціями, придатними для занурення

Більшість електромобілів досі використовують рідинне охолодження для своїх акумуляторних батарей, де холодні пластина відводять тепло безпосередньо з окремих елементів. Це дуже важливо, оскільки без належного охолодження такі щільно упаковані акумулятори можуть небезпечно перегріватися. Однак іммерсійне охолодження має й певні переваги: воно забезпечує більш рівномірне розподілення тепла по всьому блоку акумуляторів і відводить тепло приблизно на 40 % швидше порівняно з традиційними методами. Але є й недоліки: система потребує спеціальних ущільнень та регулярного обслуговування охолоджувальної рідини, що збільшує її складність. Деякі провідні виробники почали експериментувати з матеріалами зі зміною фазового стану — це, по суті, парафіноподібні речовини, розміщені між елементами акумуляторів. Ці матеріали поглинають надлишкове тепло під час піків навантаження й сприяють підтриманню стабільної температури навіть за умов значного навантаження.

Панування алюмінію та нові альтернативи: GFPP, термопластики та гібридні рішення

Алюміній має досить високу теплопровідність — близько 200 Вт/м·К — і достатньо легкий для використання у корпусах акумуляторів, що й пояснює його велику популярність. Однак у сфері матеріалознавства зараз швидко відбуваються зміни. Візьмемо, наприклад, поліпропілен, армований скловолокном. Цей матеріал зменшує вагу приблизно на 30 % порівняно з традиційними металами, але при цьому зберігає необхідну міцність у критичних зонах. Термопластичні матеріали також відкривають нові можливості, оскільки дозволяють формувати складні геометричні форми, необхідні для вбудованих систем охолодження. Деякі компанії зараз експериментують із комбінуванням різних матеріалів: вони розміщують силіконові теплопровідні прокладки безпосередньо між алюмінієвими корпусами та композитними панелями, щоб покращити розподіл тепла. У складних експлуатаційних умовах виробники часто наносять спеціальні корозійностійкі покриття разом із полімерами, що містять частинки графену. Такі комбінації забезпечують відмінну теплову продуктивність і водночас зберігають важливий ступінь захисту IP6K9K від проникнення води та пилу.

Компанія Dongguan Yujiekej Electronic Technology Co., Ltd. має 22-річний досвід роботи в галузі автомобільної та промислової електроніки й спеціалізується на виготовленні на замовлення (OEM/ODM) акумуляторних боксів для EV. До її асортименту також входять панелі перемикачів, USB-зарядні пристрої для автомобілів, тримачі запобіжників та компоненти для автодомів (RV), усі вони розроблені з урахуванням вимог міжнародних стандартів і адаптовані під індивідуальні потреби клієнтів. Компанія надає масштабовані й високопродуктивні рішення для виробників EV, автопарків та систем накопичення енергії по всьому світу.