כיצד לבחור SMC עבור מארזי סוללות EV: עמידות בפני להבה, חוזק ודרישות דפוס

מארזי סוללות לרכב חשמלי חייבים להגן על מודולי סוללה מפני שריפה, פגיעות, רעידות, לחות, פסולת כביש וסכנות חשמליות. במקביל, יצרני הרכב נמצאים בלחץ מתמיד להפחית משקל, לאחד חלקים ולשפר את יעילות הייצור.

תרכובת דפוס יריעות, המכונה בדרך כלל SMC , מציעה אלטרנטיבה יעילה לבתי סוללות פלדה, אלומיניום ותרמופלסטיים. שנוסח כהלכה SMC מעכב בעירה  משלב חוזק מכני, בידוד חשמלי, עמידות בפני קורוזיה וגמישות עיצובית ברכיב מעוצב בדחיסה.

עם זאת, לא כל ניסוח SMC מתאים למארז סוללות EV. יש לבחור את החומר בהתאם לתכנון המתחם, יעד בטיחות האש, תנאי העומס, טמפרטורת ההפעלה, עובי הדופן ותהליך הדפוס.

מדריך זה מסביר את הגורמים העיקריים שמהנדסים וצוותי רכש צריכים להעריך בעת בחירת SMC עבור מארזי סוללות EV.

מדוע להשתמש ב-SMC עבור מארזי סוללות EV?

מארז סוללת EV עשוי לכלול מכסה עליון, מגש תחתון, מבני הגנה צדדיים, מחיצות פנימיות, כיסויי שירות ורכיבי הגנה חשמליים. בהתאם לעיצוב, ניתן להשתמש ב-SMC עבור הדיור השלם או בשילוב עם מבנה תומך מאלומיניום או פלדה.

בהשוואה למתכות קונבנציונליות, SMC מחוזק בסיבי זכוכית  מספק מספר יתרונות.

בידוד חשמלי

SMC אינו מוליך מטבעו כאשר הוא מנוסח כראוי. זה יכול לעזור לבודד את רכיבי הסוללה במתח גבוה ולהפחית את הסיכון למגע חשמלי בין תאים, פסים, המתחם וגוף הרכב.

זה חשוב במיוחד סביב מחברים, ניתוקי שירות ורכיבי מתח גבוה. תקן ISO 6469-3 מתייחס להגנה מפני התחשמלות ותקריות תרמיות במעגלים מסוג מתח B, מה שהופך את הבידוד החשמלי לחלק חשוב מבטיחות הרכב הכוללת.

עם זאת, המתחם המוגמר עדיין חייב להיות מאומת כמערכת שלמה. ערך דיאלקטרי טוב בגיליון נתונים של SMC אינו מוכיח אוטומטית כי מארז הסוללות המורכב עומד בדרישות הבטיחות החשמלית ברמת הרכב.

עמידות בפני קורוזיה ועמידות כימית

בניגוד לפלדה, SMC אינו מחליד. הוא יכול לעמוד בפני חשיפה למלח כביש, לחות, מים ניתזים ונוזלי רכב רבים כאשר מערכת השרף נבחרת בצורה נכונה.

זה יכול להפחית את הצורך בטיפולים משניים נגד קורוזיה. זה גם עוזר לשמור על ביצועי המתחם לאורך חיי השירות של הרכב, במיוחד באזורי חוף או בשווקים שבהם נעשה שימוש נרחב במלח כבישים.

בדיקה כימית צריכה לשקול את החומרים הצפויים בפועל ביישום, כגון:

·  תערובות נוזל קירור וגליקול

·  חומרי סיכה ונוזלים הידראוליים

·  חומרי ניקוי

·  מלח דרכים

·  אלקטרוליט סוללה

·  דלקים ושמנים לרכב

הפחתת משקל

ל-SMC יש בדרך כלל צפיפות נמוכה יותר מאשר פלדה. החיסכון בפועל במשקל תלוי בפורמולציה, בתכולת הסיבים, בגיאומטריית החלק, בצלעות, בתוספות והאם רכיב ה-SMC מחליף כיסוי מתכת או מגש מבני.

השוואה ישירה של צפיפות חומר אינה מספיקה. מהנדסים צריכים להשוות את המשקל של חלקים שלמים, שווים מבחינה תפקודית. היתרון הגדול ביותר של SMC נובע לעתים קרובות משילוב של מספר רכיבי מתכת מוטבעים או מרותכים לחלק יצוק אחד.

שילוב חלק

יציקת דחיסה מאפשרת לשלב צלעות, בוסים, חריצי איטום, תכונות הרכבה, מעברי כבלים וחיזוק מקומי במתחם.

זה יכול להפחית:

·  מספר הרכיבים הנפרדים

·  פעולות ריתוך והידוק

·  זמן הרכבה

·  שונות ממדי בין חלקים מחוברים

·  מסלולי דליפה פוטנציאליים

שילוב חלקים שימושי במיוחד עבור מכסי סוללה גדולים ולוחות הגנה מורכבים.

יציבות מימדית

ניסוח SMC לרכב מעוצב היטב יכול לספק הצטמקות נמוכה, ממדים יציבים ואיכות משטח עקבית. תכונות אלו חשובות לאיטום אוגנים, עמדות מחברים ומשטחים שטוחים גדולים.

מכיוון שמארזי הסוללה עשויים להיות גדולים במידה ניכרת מבתי חשמל סטנדרטיים, יש להעריך את העיוות ואת שונות העובי המקומית במהלך זרימת עובש ופיתוח כלי עבודה.

1. הגדר את דרישת העמידות בפני אש

ביצועי אש הם בדרך כלל הדאגה הראשונה בעת בחירת א מארז סוללת EV SMC.

אירועי סוללת ליתיום-יון עלולים לחשוף מתחם ללהבה, גז חם, לחץ, חלקיקים מותכים וטמפרטורות עולות במהירות. החומר חייב לעזור לעכב את התפשטות האש ולשמור על מחסום מגן מספיק זמן כדי לתמוך באסטרטגיית הבטיחות של ערכת הסוללות.

UL 94 V-0 הוא סיווג חומרים - לא הגנה מלאה על הסוללה

UL 94 V-0 מתבקש לעתים קרובות עבור פלסטיקים וחומרים מרוכבים מעכבי בעירה. לפי בדיקה זו, חומר חייב להפסיק להתלקח בגבולות מוגדרים ואסור לו לשחרר טפטופים בוערים שמציתים את המחוון שמתחתיו.

עבור יישומים תובעניים יותר, לקוחות עשויים לשקול UL 94 5VA או 5VB. בדיקת 5V משתמשת בחשיפה ללהבה חמורה יותר. בבדיקת הפלאק, 5VA אינו מאפשר צריבה, בעוד 5VB יכול לאפשר חור. UL מתאר את UL 94 כקבוצה של בדיקות בקנה מידה קטן המעריכה את נטייתו של חומר לכבות או להפיץ להבה לאחר ההצתה.

שני כישורים הם קריטיים:

1. דירוג UL 94 מחובר לניסוח שנבדק ולעובי הדגימה.

2. UL 94 אינו משחזר אירוע שלם של בריחת סוללת EV.

אין לתאר אוטומטית דרגת SMC בדירוג V-0 ב-3 מ'מ כ-V-0 ב-1.5 מ'מ. בקש תמיד את דוח הבדיקה או האישור לעובי השווה או מתחת לעובי דופן הייצור.

שקול את תרחיש השריפה המלא

יצרן ערכת הסוללות צריך להגדיר אם רכיב SMC חייב להתנגד:

·  אש דלק חיצונית

·  בריחת תא פנימית תרמית

·  פגיעה ישירה של להבה

·  סילוני גז בטמפרטורה גבוהה

·  השפעת חלקיקים

·  חום זוהר

·  לחץ שנוצר בתוך החפיסה

·  התפשטות אש בין מודולים

·  צריבה לתקופה מוגדרת

תקנה מס' 100 של UNECE כוללת דרישות בטיחות למערכות אחסון אנרגיה חשמלית נטענת, המכסות מתחים מכניים, תרמיים, חשמליים וסביבתיים. הדרישות שלו חלות על מערכת ה-REESS והרכב במקום מתן תאימות בהתבסס על חומר דיור אחד. סקירת בדיקות UNECE R100

SAE J2464 מספק באופן דומה מסגרת לבדיקת שימוש לרעה של מערכות אחסון אנרגיה נטענות בתנאים מחוץ לטווח הפעולה הרגיל שלהן.

לכן, מפרט SMC לא אמור להיעצר ב'מעכב בעירה' הוא צריך לכלול את שיטת הבדיקה המיועדת, עובי הדגימה, תנאי החשיפה וקריטריוני הקבלה.

מאפיינים חשובים הקשורים לאש לבקש

בעת השוואת תרכובות SMC מעכבי בעירה , בקש נתונים זמינים עבור:

·  סיווג UL 94 ועובי נבדק

·  הגבלת מדד החמצן, אם ישים

·  התנהגות צריבה אופקית ואנכית

·  זמן הצתה

·  התנהגות מפזרת להבות

·  צפיפות עשן

·  דרישות גז רעיל

·  ביצועים לשחרור חום

·  עמידות בפני צריבה

·  שמירה מכנית לאחר חשיפה לחום

·  מוליכות תרמית והעברת חום

·  חשיפה מרבית לטמפרטורה לטווח קצר

השילוב הנדרש תלוי אם ה-SMC משמש ככיסוי עליון, מגש תחתון, מחסום פנימי או רכיב חשמלי שאינו מבני.

2. ציין ביצועים מכניים לפי מקרה עומס

מארז סוללה הוא לא רק קופסה. ייתכן שיהיה עליו לשאת את מודולי המצבר, להתנגד לרטט של הרכב, להגן מפני פגיעות ולשמור על משטח האטימה שלו לאורך כל חיי הרכב.

מסיבה זו, בחירת SMC המבוססת רק על חוזק מתיחה אינה מספיקה.

ביצועי מתיחה וכיפוף

חוזק מתיחה מציין כיצד החומר מגיב לעומסי משיכה, בעוד חוזק הכיפוף רלוונטי במיוחד ללוחות רחבים הנתונים לכיפוף.

המפרט הטכני צריך לכלול:

·  חוזק מתיחה ומודול מתיחה

·  חוזק כיפוף ומודול כיפוף

·  התארכות בהפסקה

·  חוזק השפעה מחורץ ולא מחורץ

·  ביצועי גזירה במידת הצורך

עבור כיסוי סוללה גדול, קשיחות עשויה להיות חשובה יותר מחוזק מתיחה אולטימטיבי. קשיחות לא מספקת עלולה לאפשר לפאנל להסטות, להשפיע על אטם האטם או ליצור מגע עם רכיבים פנימיים.

עמידות בפני השפעה

מארזי סוללות תחתון יכולים להיחשף לפגיעת אבנים, חפצים שנפלו, פסולת כביש ועומסי חדירה מקומיים. ייתכן שגם כיסויים עליונים יצטרכו לעמוד בעומסי שירות והרכבה.

ניסוח SMC, אורך סיבי זכוכית, תכולת סיבים וכיוון סיבים יצוקים כולם משפיעים על התנהגות ההשפעה. ציון בעל ערך גבוה ממבחן קופון פשוט עשוי עדיין לדרוש חיזוק מקומי באזורים פגיעים.

מהנדסים צריכים להעריך את הרכיב היצוק בתנאי השפעה מייצגים במקום להסתמך רק על דגימות חומר סטנדרטיות.

רטט ועייפות

ערכות סוללות EV חוות רטט מתמשך וטעינה מכנית חוזרת ונשנית. מיקומי תקלות פוטנציאליים כוללים:

·  חורי אטבים

·  מוסיף מתכת

·  פינות חדות

·  צמתים צלעות

·  מעברים דק לעבה

·  נקודות הרכבה

·  קצוות מסביב לפתחים גדולים

ביצועי העייפות תלויים בניסוח החומר, איכות הדפוס ועיצוב הרכיבים. ספק SMC צריך לבדוק אזורים קריטיים יחד עם מעצב התבניות ויצרן חבילת הסוללות.

שימור זחילה והידוק

כיסויי סוללה מוברגים לעתים קרובות למגש מתכת. עומסי מהדק מתמשכים עלולים לגרום לזחילה או להרפיית מתח מקומי בחומרים מבוססי פולימרים.

העיצוב עשוי לדרוש:

·  שטחי חלוקת עומס גדולים יותר

·  מגבילי דחיסה ממתכת

·  תוספות מעוצבות

·  מומנט הידוק מבוקר

·  עובי דופן מקומי עולה

·  חיזוק סביב נקודות הרכבה

יש לבצע בדיקות משיכה, מומנט, הרפיה ורכיבה תרמית על מערכת ההוספה וההידוק המוצעת.

3. אשר את דרישות החשמל והתרמיות

אחד היתרונות העיקריים של חומר בית סוללות SMC  הוא האיזון שלו בין ביצועים מבניים ובידוד חשמלי.

מאפיינים חשמליים רלוונטיים עשויים לכלול:

·  חוזק דיאלקטרי

·  התנגדות נפח

·  התנגדות פני השטח

·  מדד מעקב השוואתי

·  התנגדות קשת

·  עמידות לבידוד לאחר חשיפה ללחות

יש לבדוק את ערכי הבדיקה בעובי המיועד ולאחר מיזוג סביבתי. לחות, זיהום, טמפרטורה גבוהה והזדקנות עלולים להשפיע על הביצועים החשמליים.

יש להגדיר בקפידה גם דרישות תרמיות. SMC לא נבחר בדרך כלל להוליך חום מהתאים באותו אופן כמו אלומיניום. אם המתחם הוא חלק ממערכת הניהול התרמית, על המתכנן לשקול את המוליכות התרמית ואת נתיב העברת החום של החומר.

בעיצובים מסוימים, מוליכות תרמית נמוכה מועילה מכיוון שהיא מאטה את העברת החום. באחרים, הסוללה זקוקה לפיזור חום מבוקר באמצעות לוחות קירור ייעודיים. לכן יש לתאם את בחירת SMC עם התכנון המלא של הניהול התרמי.

4. התאם את נוסחת SMC לתהליך הדפוס

SMC הוא חומר מוכן לתבנית המורכב בעיקר משרף, סיבי זכוכית קצוצים, חומרי מילוי מינרליים, תוספים ומערכת עיבוי. זה בדרך כלל יצוק דחיסה תחת חום ולחץ.

הניסוח הנכון חייב לספק גם ביצועים של חלק מוגמר וגם עיבוד יציב.

מערכת שרף

מערכות פוליאסטר ויניל אסטר בלתי רווי נמצאות בשימוש נרחב ב-SMC. השרף משפיע על ביצועים מכניים, עמידות כימית, התכווצות, התנהגות תרמית ועלות.

אין להשתמש ב-SMC סטנדרטי בדרגה חשמלית עבור מארז EV. ייתכן שיהיה צורך להתאים את הניסוח עבור:

·  התנגדות פגיעה גבוהה יותר

·  עמידות בפני להבות משופרת

·  הצטמקות נמוכה

·  עמידות כימית טובה יותר

·  צפיפות מופחתת

·  עמידות גבוהה יותר בחום

·  פליטות נמוכות

·  דרישות משטח רכב

תכולת סיבי זכוכית ואורך סיבים

תכולת זכוכית גבוהה יותר יכולה לשפר את החוזק והקשיחות, אך היא יכולה גם להשפיע על הזרימה, מראה פני השטח ומילוי העובש.

במהלך דפוס דחיסה, כיוון הסיבים מתפתח כאשר מטען ה-SMC זורם דרך החלל. זה יכול לייצר תכונות שונות בכיוונים שונים. לכן יש להעריך את גודל המטען, מיקום המטען ומרחק הזרימה במהלך פיתוח התהליך.

עבור אזורים עמוסים מאוד, חיזוק מקומי או מבנה היברידי עשויים להיות יעילים יותר מאשר פשוט להגדיל את תכולת הזכוכית לאורך החלק כולו.

זרימת עובש

מארז סוללות EV גדול עשוי להכיל צלעות, קטעים עמוקים, תעלות איטום ותוספות מתכת. ה-SMC חייב לזרום רחוק מספיק כדי למלא את החלל ללא הפרדת סיבים מוגזמת, קווי ריתוך או אוויר כלוא.

משתני דפוס חשובים כוללים:

·  טמפרטורת עובש

·  לחץ דפוס

·  משקל טעינה

·  דפוס טעינה וכיסוי

·  מהירות סגירה

·  זמן ריפוי

·  אוורור

·  עובי חלק

·  מרחק זרימה

·  מיקום הכנס

יש לבחון את הציון באמצעות גיאומטריה מייצגת במידת האפשר.

קיבולת כלי עבודה ולחץ

מכסי סוללה גדולים דורשים מכבש עם גודל פלטת מספיק, אור יום, בקרת סגירה וטונאז'. כוח הלחיצה הנדרש תלוי בשטח החלק המוקרן ובלחץ היציקה - לא רק במשקל החלק.

כלי עבודה צריך להתייחס ל:

·  חימום אחיד

·  פינוי אווירי

·  בקרת פלאש

·  מידות איטום-אוגן מדויקות

·  פירוק מבנה

·  מיקום הכנס

·  חלוקת לחץ מקומית

הדמיית זרימת עובש וסקירת ייצור מוקדמת יכולים למנוע שינויים יקרים לאחר השלמת כלי הייצור.

זמן מחזור וריפוי

ה-SMC חייב להתרפא באופן עקבי על פני קטעים עבים ודקים כאחד. ריפוי לא מספק יכול להפחית את עמידות החום, החוזק והיציבות הממדית. זמן ריפוי מוגזם, לעומת זאת, מוריד את יעילות הייצור.

ניסויי ייצור צריכים לאשר:

·  זמן ריפוי יציב מינימלי

·  ריפוי ליבה ומשטח

·  התנהגות הורדת מבנה

·  שינוי ממדי לאחר עובש

·  עיוות

·  פגמים פני השטח

·  עקביות מכנית-נכסית

5. הערכת עמידות סביבתית

מארזי סוללות EV פועלים בתנאי טמפרטורה, לחות וכביש משתנים. תוכנית ההסמכה לחומר צריכה לייצג את שוק הרכב המיועד.

הערכות מומלצות עשויות לכלול:

·  חשיפה לטמפרטורה גבוהה ונמוכה

·  רכיבה תרמית

·  הזדקנות טמפרטורה ולחות

·  ספיגת מים

·  חשיפה לתרסיס מלח

·  טבילה כימית

·  חשיפת UV לחלקים הנראים כלפי חוץ

·  פגיעת חצץ ואבן

·  רטט לאחר הזדקנות סביבתית

·  ביצועי חותם לאחר רכיבה על אופניים

כמו כן יש להעריך את החומר יחד עם ציפויים, דבקים, אטמים, תוספות ומחברים. הבדלים בהתפשטות תרמית בין רכיבי SMC ורכיבי מתכת יכולים להשפיע על עומסי המפרק וביצועי האיטום.

6. בקרת עובי, עיוות ומשטחי איטום

איטום מארז הסוללה חיוני למניעת כניסת מים, אבק ומזהמים לחבילה. כיסויים יצוקים גדולים חייבים לשמור על שטוחות אוגן ודיוק ממדים לאחר יציקה ורכיבה תרמית.

העיצוב צריך למנוע שינויים מיותרים בעובי. מעברים פתאומיים יכולים ליצור זרימה לא אחידה, מתח פנימי, סימני שקיעה ועיוות.

אמצעי עיצוב שימושיים כוללים:

·  מעברי עובי הדרגתיים

·  סידורי צלעות מאוזנים

·  פינות פנימיות מעוגלות

·  גיאומטריית אוגן עקבית

·  זוויות טיוטה נכונות

·  יחסי צלע לקיר מבוקרים

·  הצבת מטען אסטרטגי

·  חיזוק כללי מקומי ולא מוגזם

יש להגדיר את מערכת האטם, מרווח הברגים והטיית האוגן המותרת לפני סיום חלק ותבנית ה-SMC.

רשימת סימון לבחירת SMC עבור מארזי סוללות EV

טעויות בחירה נפוצות של SMC

מספר טעויות עלולות לעכב פרויקט של מארז סוללות EV:

1. בחירת חומר רק מנתוני UL 94 V-0.
V-0 אינו מייצג את כל תרחיש הבריחה התרמית או שריפה ברכב.

2. התעלמות מהעובי שנבדק.
ייתכן שדירוג דליקות או ערך דיאלקטרי לא יחולו על קיר ייצור דק יותר.

3. שימוש בחוזק הקופון כמפרט המבני המלא.
זרימת סיבים, צלעות, קווי ריתוך ותוספות משפיעים על ביצועי הרכיבים בפועל.

4. ציון חוזק מרבי מבלי להתחשב בזרימת עובש.
ניסוח חייב למלא את הכלי בצורה מהימנה וכן לעמוד בדרישות מכניות.

5. התייחסות לכיסוי SMC כאל עותק דרופ-אין של חלק מתכתי.
חלקים מרוכבים דורשים עיצוב צלע, אוגן, הידוק ועובי משלהם.

6. אימות החומר אך לא המתחם המורכב.
אטמים, חיבורים, תוספות וממשקים קובעים לעתים קרובות את ביצועי החבילה הסופיים.

פתרונות SMC מותאמים אישית מבית JLON

JLON מספקת תרכובות SMC מותאמות אישית  ליישומי חשמל, רכב ותחבורה. מכיוון שלמערכות סוללות EV יש ארכיטקטורות שונות של מארז ומטרות אימות, יש להתאים את נוסחת ה-SMC לפרויקט הבודד במקום לבחור מתוך כיתה אחת לשימוש כללי.

כיווני פיתוח זמינים כוללים:

·  SMC מעכב בעירה 

·  בידוד חשמלי SMC 

·  סיבי זכוכית SMC חוזק גבוה 

·  SMC בעל כיווץ נמוך 

·  SMC עמיד בחום 

·  SMC עמיד בפני קורוזיה 

·  SMC לכיסויי סוללות EV 

·  SMC למגשי סוללות ולוחות מגן 

·  SMC למארזים חשמליים במתח גבוה 

·  SMC לרכב בצבע מותאם אישית 

כדי להמליץ ​​על ניסוח מתאים, JLON בודקת בדרך כלל את המידע הבא:

·  ציור חלק או מודל תלת מימד

·  יישום מיועד

·  תקן אש נדרש

·  עובי דופן ייצור מינימלי

·  מטרות מכניות-נכסיות

·  דרישות ביצועי חשמל

·  טמפרטורות הפעלה ושיא

·  תנאי חשיפה לכימיקלים

·  משקל חלק ומידות

·  מידע ללחוץ ולעצב

·  ביקוש שנתי

·  נדרשים דוחות בדיקה או אישורי רכב

יציקת אב טיפוס ובדיקת רכיבים מייצגים מומלצים בחום לפני אישור הייצור.

מַסְקָנָה

בְּחִירָה SMC עבור מארז סוללות EV  דורש יותר מאשר השוואת חוזק מתיחה או בקשה לדרגת מעכב בעירה כללית. החומר חייב לעבוד כחלק ממערכת שלמה הכוללת את הגיאומטריה של המארז, עיצוב האיטום, התוספות, מערכת הקירור, מודולי המצברים ומבנה הרכב.

הניסוח הטוב ביותר של SMC צריך לספק איזון מעשי של:

·  עמידות להבה וחום

·  חוזק ונוקשות מכאניים

·  עמידות פגיעה ורעידות

·  בידוד חשמלי

·  עמידות בפני קורוזיה וכימיקלים

·  יציבות מימדית

·  זרימת עובש אמינה

·  זמן מחזור ייצור תחרותי

והכי חשוב, יש לאמת תביעות אש, מבנה וחשמל בעובי הדופן המיועד ולאחר מכן לאמת על המתחם המוגמר.

עבור פרויקט חדש של מארז סוללות EV SMC  , צור קשר עם JLON עם השרטוט שלך, דרישות הביצועים ותנאי הדפוס שלך. הצוות שלנו יכול לעזור להעריך את הניסוח הנדרש ולהכין פתרון חומר SMC מותאם אישית.