انتخاب پد حرارتی باتری: معیارهای کلیدی برای مدیریت حرارتی باتری EV

هنگامی که یک بسته باتری مونتاژ می شود، شکاف بین یک سلول منشوری یا کیسه ای و صفحه خنک کننده هرگز کاملاً یکنواخت نیست. یک پد حرارتی باتری در آن شکاف قرار دارد. باید گرما را هدایت کند، تغییرات ابعادی را جذب کند و تحت فشار، ارتعاش و چرخه حرارتی نگه دارد. نتیجه عملی ساده است: یک پد را تنها با هدایت حرارتی برگه داده انتخاب نکنید. انتخاب واقعی با تلورانس های رابط بسته و مقاومت حرارتی در فشار کاری شروع می شود.

این مقاله توضیح می‌دهد که پد حرارتی باتری چه کار می‌کند، پارامترهایی که تعیین می‌کنند آیا در میدان عمل می‌کند یا خیر، و چگونه پدهای سطح سلولی Thermex گود بر اساس این واقعیت‌ها طراحی شده‌اند.

پد حرارتی باتری در واقع چه می کند

A پد حرارتی باتری یک لایه پرکننده شکاف است که بین سلول های مولد گرما و سازه های خنک کننده یا محفظه بسته قرار می گیرد. وظیفه اصلی آن کاهش مقاومت تماسی است که در غیر این صورت گرما را در سلول به دام می اندازد. در عمل، لنت باید با سطوح ناهموار، بارهای مکانیکی و تغییرات دما نیز مقابله کند. بسته به طراحی رابط، یک پد ممکن است به اندازه کافی نرم باشد که منطبق باشد یا به اندازه کافی سفت و سخت برای پشتیبانی از اجزا باشد.

برخی از پدها برای هدایت گرما بهینه شده اند، در حالی که برخی دیگر برای به تاخیر انداختن انتشار گرما در یک رویداد فرار حرارتی طراحی شده اند. این نقش دوگانه به همین دلیل است که خانواده محصول یکسان می تواند شامل راه حل های رسانایی بالا و عایق سنگین باشد. جدول زیر پارامترهایی را که هنگام ارزیابی یک پد برای یک پک EV اهمیت دارند فهرست می کند.

در یک برنامه تولید، این پارامترها به صورت مجزا ارزیابی نمی شوند. پد بخشی از یک سیستم است که شامل سطوح خنک کننده سلولی، قاب های ماژول و محفظه بسته است. تغییر در نوع سلول یا طراحی صفحه خنک کننده مایع ممکن است باعث ارزیابی مجدد تراکم و عملکرد حرارتی پد شود.

معیارهای انتخاب پدهای حرارتی باتری EV

با Interface Tolerance شروع کنید

تحمل ارتفاع سلول، صافی صفحه خنک کننده و ترتیب مونتاژ همگی تعیین می کنند که یک لنت چقدر انحراف باید داشته باشد. اگر پد خیلی نازک باشد، نمی تواند شکاف را پر کند. اگر خیلی نرم باشد، ممکن است پس از دوچرخه سواری پایین بیاید یا تماس خود را از دست بدهد. برای بسیاری از رابط‌ها، پدی که یک لایه فوم نرم را با یک هسته هواژل و یک فیلم PET ترکیب می‌کند، محدوده فشرده‌سازی متعادلی را ارائه می‌دهد. پد حرارتی باتری GA100 گود در اطراف این ساختار ساخته شده است.

پد حرارتی باتری GA100 با فوم PU، آئروژل و فیلم PET این پد فوم PU، آئروژل و فیلم PET را برای ایجاد فشرده سازی متعادل و عایق حرارتی ترکیب می کند. ساختار آن تماس پایدار بین سلول‌ها و صفحات خنک‌کننده را تضمین می‌کند و نگرانی‌های مربوط به تحمل شکاف و مجموعه فشرده‌سازی در بسته‌های باتری EV را برطرف می‌کند. مشاهده محصول →

در حالی که پد شکاف را پر می کند، طراح بسته نیز باید بداند که چه مقدار نیرو بر سلول ها وارد می کند. نیروی بیش از حد می تواند محفظه را مخدوش کند. فشار بسیار کم یک مسیر با مقاومت بالا را ترک می کند. یک پد با یک مجموعه فشرده سازی کنترل شده به رابط کمک می کند تا در طول عمر بسته ثابت بماند.

تحمل مونتاژ نیز یک مسئله هزینه است. تلورانس های سخت روی صفحه خنک کننده ممکن است انتخاب پد را ساده کند اما هزینه ماشینکاری یا بسته بندی را افزایش می دهد. یک پد سازگار می تواند باند تحمل وسیع تری را بپذیرد، که اغلب تعادل کلی مهندسی هزینه را بدون به خطر انداختن عملکرد حرارتی بهبود می بخشد.

هدایت حرارتی امپدانس حرارتی نیست

برگه های داده معمولاً هدایت حرارتی را افزایش می دهند، اما پد در یک بسته به ندرت در یک تماس صاف و کامل عمل می کند. امپدانس حرارتی شامل مقاومت رابط بین پد و هر سطح است که به فشار، صافی و سختی لنت بستگی دارد. یک ماده با رسانایی بالا اما سازگاری ضعیف می تواند بدتر از یک ماده نرم تر با رسانایی پایین تر عمل کند. به همین دلیل است که تست سطح محصول در داخل یک ماژول نماینده مفیدتر از مقایسه اعداد رسانایی به تنهایی است.

هنگام بررسی نتایج آزمایش، بپرسید که آیا اندازه گیری در درصد فشرده سازی پیشنهادی و روی سطوحی مشابه صفحه خنک کننده واقعی انجام شده است یا خیر. پدی که روی یک صفحه آزمایشی صلب و صاف ظاهری چشمگیر به نظر می رسد ممکن است وقتی در برابر یک صفحه آلومینیومی مهر و موم شده با الگوی چرخشی یا شکاف ناهموار فشرده می شود، رفتار متفاوتی داشته باشد.

عایق الکتریکی و مقاومت دی الکتریک

در بسیاری از طرح‌های بسته EV، پد حرارتی بین سلول و سخت‌افزار خنک‌کننده فلزی قرار می‌گیرد. این باعث می شود که قدرت دی الکتریک یک پارامتر ایمنی باشد، نه فقط یک ویژگی مواد. یک پد با یک لایه تقویت کننده می تواند یک مرز عایق ثابت ایجاد کند و در عین حال اجازه عبور گرما را بدهد. پد حرارتی باتری GA200 گود از یک قاب سیلیکونی نانو با یک لایه PET برای پشتیبانی از این نقش عایق در یک رابط قاب دار و نیمه فشرده استفاده می کند.

پد حرارتی باتری GA200 با قاب نانو سیلیکونی و فیلم PET این پد دارای یک قاب سیلیکونی نانو و فیلم PET است، این پد مقاومت دی الکتریک و بالشتک مکانیکی را ارائه می دهد. این عایق و پشتیبانی ثابت برای رابط بین سلول ها و سخت افزار فلزی فراهم می کند و به مدیریت حرارتی کمک می کند. مشاهده محصول →

تست قابلیت اطمینان نیز باید شامل کهنگی و چرخه حرارتی باشد. پدی که ضخامت خود را از دست می دهد یا به مرور زمان سفت می شود، مقاومت حرارتی را افزایش می دهد و در نهایت یک نقطه داغ ایجاد می کند. مجموعه فشرده سازی و مقادیر سختی Shore نقطه شروع مفیدی هستند، اما آنها باید با سلول های خاص و مواد صفحه خنک کننده مورد استفاده در برنامه تولید تأیید شوند.

آنچه در ارزیابی تامین کننده باید تایید شود

برای خرید، پد حرارتی یک جزء مهندسی شده است، نه یک کالا. اولین گام تأیید این است که تأمین‌کننده می‌تواند ضخامت و سختی ثابتی را در سرتاسر دسته‌ها ارائه دهد. دوم، بررسی پاسخ پد پس از پیری حرارتی و چرخه بار است، زیرا در آنجا بیشتر خرابی‌های میدان ظاهر می‌شوند. تامین‌کننده‌ای که می‌تواند داده‌های ساختاریافته از Ecovadis یا ابتکارات معدنی مسئول را به اشتراک بگذارد، ممکن است اعتماد بیشتری به زنجیره نگهداری مواد بدهد، اما اعتبارسنجی فیزیکی عامل تعیین‌کننده باقی می‌ماند.

• درخواست نمونه از تعداد زیادی تولید، نه تنها یک نمونه دستی انتخاب شده.
• ارتفاع و سختی پد را قبل و بعد از تست فشرده سازی اندازه گیری کنید.
• لنت را با هندسه واقعی سلول و صفحه خنک کننده آزمایش کنید.
• در صورتی که معماری بسته ایجاب می کند، نحوه رفتار پد را در شبیه سازی فرار حرارتی بررسی کنید.

این بررسی‌ها خطر انتخاب ماده‌ای را کاهش می‌دهد که در آزمایشگاه کار می‌کند اما حالت‌های شکست را در طول تولید سریال معرفی می‌کند.

چگونه پدهای باتری Thermex Goode's مدیریت حرارتی را نشان می دهند

پدهای سطح سلولی

در سطح سلول، یک پد حرارتی باید به هندسه سلول و ساختار اطراف آن احترام بگذارد. همچنین ممکن است در صورت وقوع یک رویداد حرارتی، دماهای نزدیک به پایان بالا را تحمل کند. خط حفاظت سلولی گودز Thermex شامل پدهایی است که سیستم های مواد مختلف را برای این منظور ترکیب می کند. به عنوان مثال، یک قاب سیلیکونی به همراه هسته ایروژل می تواند انعطاف پذیری ساختاری را افزایش دهد و در عین حال انتقال حرارت را در جهت مورد نیاز محدود کند. پد حرارتی باتری Goode's GA310 یکی از نمونه های این پیکربندی است.

پد حرارتی باتری GA310 با قاب سیلیکونی و هسته ایروژل این پد از یک قاب سیلیکونی و هسته ایروژل برای ترکیب عایق در دمای بالا با انعطاف پذیری ساختاری استفاده می کند. این به حفظ شرایط حرارتی و بالشتک پایدار کمک می کند، که برای محافظت از سلول به بسته در کاربردهای باتری سخت مناسب است. مشاهده محصول →

انتخاب بین ساختارهای مبتنی بر فوم یا سیلیکون به نحوه مونتاژ بسته و آنچه که پد باید محافظت کند بستگی دارد. یک پد با یک لایه فوم سلول بسته ممکن است سازگاری بیشتری را تحت فشار کم ایجاد کند، در حالی که یک پد با قاب سیلیکونی می‌تواند ثبات ابعادی بهتری را برای بسته سلولی که بارهای برشی بالا را تحمل می‌کند، ارائه دهد.

حفاظت در سطح ماژول و بسته

استراتژی حرارتی در سلول متوقف نمی شود. عناصر در سطح ماژول، مانند صفحات انتهایی و صفحات آزاد کننده، کنترل می کنند که گرما در طول یک رویداد حرارتی کجا می رود. حفاظت در سطح بسته شامل عایق کف بدنه و دیواره جانبی و همچنین رابط های صفحه خنک کننده مایع است. انتخاب یک پد حرارتی بدون در نظر گرفتن این لایه‌های مجاور می‌تواند انباشت گرمای کافی را ایجاد کند تا بر عملکرد بسته تأثیر بگذارد، اما انتخاب یک پد با رفتار رابط واقعی می‌تواند به محافظت از زنجیره کامل الکتریکی و حرارتی کمک کند.

خطوط حفاظتی پک و ماژول Thermex Goode به گونه ای طراحی شده اند که در زمینه سیستمی مشابه پدهای سطح سلولی کار کنند. مجموعه ترکیبی عایق، اجزای ساختاری و پدهای حرارتی نحوه عملکرد یک بسته را در شرایط عملیاتی عادی و در یک سناریوی فرار حرارتی تعیین می کند.

انتخاب پد حرارتی باتری با فاصله شروع می شود و با اعتبارسنجی پایان می یابد. تصمیماتی که بیشترین اهمیت را دارند عبارتند از تحمل رابط، امپدانس حرارتی در فشار کاری، مجموعه فشرده سازی، مقاومت دی الکتریک و محدوده دمای عملیاتی. اینها ارزشهای مستقلی نیستند. آنها با هندسه سلول، پایان صفحه خنک کننده و نیروی مونتاژ تعامل دارند. پدی که در صفحه داده خوب به نظر می رسد ممکن است به دلیل عدم تطابق بین سختی و اندازه شکاف در بسته خراب شود.

محافظ سلول باتری گودز Thermex چندین مسیر مواد را برای این انتخاب ارائه می دهد، از ترکیب فوم PU و ایروژل گرفته تا ساختارهای قاب سیلیکونی. انتخاب درست همان انتخابی است که در هندسه واقعی آزمایش شود. برای دیدگاه گسترده تر در مورد مدیریت حرارتی باتری EV، به راهنمای ما در مورد به حداکثر رساندن کارایی و ایمنی در طراحی حرارتی باتری EV مراجعه کنید.