Hogyan válasszuk ki az SMC-t az EV-akkumulátorházakhoz: lángállóság, szilárdság és formázási követelmények

Az elektromos járművek akkumulátorházának meg kell védenie az akkumulátormodulokat tűztől, ütéstől, vibrációtól, nedvességtől, úttörmeléktől és elektromos veszélyektől. Ugyanakkor a járműgyártókra állandó nyomás nehezedik a tömeg csökkentésére, az alkatrészek összevonására és a gyártási hatékonyság javítására.

Lemezformázó keverék, közismert nevén Az SMC hatékony alternatívát kínál az acél, alumínium és hőre lágyuló akkumulátorházak helyett. A megfelelően összeállított égésgátló SMC  egyesíti a mechanikai szilárdságot, az elektromos szigetelést, a korrózióállóságot és a tervezési rugalmasságot egy préselt komponensben.

Mindazonáltal nem minden SMC készítmény alkalmas elektromos járművek akkumulátorának burkolatára. Az anyagot a burkolat kialakítása, a tűzbiztonsági cél, a terhelési feltételek, az üzemi hőmérséklet, a falvastagság és a formázási eljárás szerint kell kiválasztani.

Ez az útmutató elmagyarázza azokat a fő tényezőket, amelyeket a mérnököknek és a beszerzési csapatoknak értékelniük kell, amikor az SMC-t választják az elektromos járművek akkumulátorházaihoz.

Miért érdemes SMC-t használni elektromos járművek akkumulátorházaihoz?

Az elektromos járművek akkumulátorháza tartalmazhat felső fedelet, alsó tálcát, oldalsó védőszerkezeteket, belső válaszfalakat, szervizfedelet és elektromos védőelemeket. Kiviteltől függően az SMC használható a teljes házhoz, vagy kombinálható alumínium vagy acél tartószerkezettel.

A hagyományos fémekhez képest Az üvegszál erősítésű SMC  számos előnnyel rendelkezik.

Elektromos szigetelés

Az SMC eredendően nem vezető, ha megfelelően van összeállítva. Segíthet a nagyfeszültségű akkumulátor-alkatrészek elkülönítésében, és csökkentheti a cellák, a gyűjtősínek, a burkolat és a jármű karosszériája közötti elektromos érintkezés kockázatát.

Ez különösen értékes a csatlakozók, szervizleválasztók és nagyfeszültségű alkatrészek esetében. Az ISO 6469-3 a B feszültségosztályú áramkörökben az áramütés és a hő okozta események elleni védelemmel foglalkozik, így az elektromos szigetelés a jármű általános biztonságának fontos részévé válik.

A kész burkolatot azonban teljes rendszerként kell érvényesíteni. Az SMC adatlapon szereplő jó dielektromos érték nem bizonyítja automatikusan, hogy az összeszerelt akkumulátorcsomag megfelel a járműszintű elektromos biztonsági követelményeknek.

Korrózió és vegyszerállóság

Az acéllal ellentétben az SMC nem rozsdásodik. Jól megválasztott gyantarendszer esetén ellenáll az útsónak, a nedvességnek, a fröccsenő víznek és számos járműfolyadéknak.

Ez csökkentheti a másodlagos korróziógátló kezelések szükségességét. Ezenkívül segít fenntartani a burkolat teljesítményét a jármű élettartama alatt, különösen a tengerparti régiókban vagy piacokon, ahol széles körben használják az útsót.

A kémiai vizsgálatok során figyelembe kell venni a kérelemben várható tényleges anyagokat, mint például:

·  Hűtőfolyadék és glikol keverékek

·  Kenőanyagok és hidraulikafolyadékok

·  Tisztítószerek

·  Útsó

·  Akkumulátor elektrolit

·  Gépjármű-üzemanyagok és olajok

Súlycsökkentés

Az SMC általában kisebb sűrűségű, mint az acél. A tényleges súlymegtakarítás a összetételtől, a száltartalomtól, az alkatrész geometriától, a bordáktól, a betétektől és attól függ, hogy az SMC alkatrész fémburkolatot vagy szerkezeti tálcát helyettesít-e.

A közvetlen anyagsűrűség összehasonlítás nem elegendő. A mérnököknek össze kell hasonlítaniuk a teljes, funkcionálisan egyenértékű alkatrészek tömegét. Az SMC legnagyobb előnye gyakran abban rejlik, hogy több sajtolt vagy hegesztett fém alkatrészt egyetlen fröccsöntött alkatrészbe egyesít.

Alkatrész integráció

A kompressziós fröccsöntés lehetővé teszi bordák, kiemelkedések, tömítőhornyok, rögzítési jellemzők, kábeljáratok és helyi megerősítések beépítését a burkolatba.

Ez csökkentheti:

·  A különálló komponensek száma

·  Hegesztési és rögzítési műveletek

·  Összeszerelési idő

·  Méretváltozás az összeillesztett részek között

·  Lehetséges szivárgási utak

Az alkatrészintegráció különösen hasznos nagy akkumulátorfedelek és összetett védőpanelek esetén.

Méretstabilitás

A jól megtervezett autóipari SMC készítmény alacsony zsugorodást, stabil méreteket és egyenletes felületi minőséget biztosít. Ezek a tulajdonságok fontosak a karimák tömítéséhez, a rögzítőelemek helyzetéhez és a nagy sík felületekhez.

Mivel az akkumulátorházak jóval nagyobbak lehetnek, mint a szabványos elektromos házak, a deformációt és a helyi vastagságváltozást értékelni kell a formaáramlás és a szerszámok fejlesztése során.

1. Határozza meg a tűzállósági követelményt

A tűzvédelmi teljesítmény általában az első szempont a kiválasztás során EV akkumulátorház SMC.

A lítium-ion akkumulátorral kapcsolatos események lángnak, forró gáznak, nyomásnak, olvadt részecskéknek és gyorsan emelkedő hőmérsékletnek tehetik ki a burkolatot. Az anyagnak késleltetnie kell a tűz terjedését, és elég hosszú ideig fenn kell tartania a védőkorlátot ahhoz, hogy támogassa az akkumulátorcsomag biztonsági stratégiáját.

Az UL 94 V-0 anyagbesorolás – nem teljes akkumulátorvédelem

Az UL 94 V-0 szabványt gyakran kérik égésgátló műanyagokhoz és kompozitokhoz. E vizsgálat során az anyagnak meg kell szüntetnie a lángolást meghatározott határokon belül, és nem szabad kiengednie olyan lángoló cseppeket, amelyek meggyújtják az alatta lévő indikátort.

Igényesebb alkalmazásokhoz az ügyfelek megfontolhatják az UL 94 5VA vagy 5VB típust. Az 5V-os teszt erősebb lángterhelést használ. A plakk tesztben az 5 VA nem teszi lehetővé az átégést, míg az 5 VB engedélyezi a lyukat. Az UL az UL 94-et kis léptékű tesztek csoportjaként írja le, amelyek felmérik, hogy az anyag mennyire hajlamos kialudni vagy lángot terjeszteni gyulladás után.

Két minősítés kritikus:

1. Az UL 94 minősítés a vizsgált összetételhez és a minta vastagságához kapcsolódik.

2. Az UL 94 nem reprodukálja az elektromos járművek akkumulátorának teljes hőkifutási eseményét.

A V-0 besorolású SMC 3 mm-nél nem írható le automatikusan V-0-nak 1,5 mm-nél. Mindig kérje a vizsgálati jegyzőkönyvet vagy tanúsítványt a gyártási falvastagsággal megegyező vagy az alatti vastagságra.

Fontolja meg a tűz teljes forgatókönyvét

Az akkumulátorcsomag gyártójának meg kell határoznia, hogy az SMC komponensnek ellenállnia kell-e:

·  Külső tüzelőanyag

·  Belső cella termikus kifutása

·  Közvetlen láng becsapódása

·  Magas hőmérsékletű gázsugarak

·  Részecskehatás

·  Sugárzó hő

·  Nyomás keletkezik a csomagoláson belül

·  A tűz terjedése a modulok között

·  Átégés meghatározott ideig

Az ENSZ-EGB 100. számú előírása biztonsági követelményeket tartalmaz az újratölthető elektromos energiatároló rendszerekre vonatkozóan, beleértve a mechanikai, termikus, elektromos és környezeti igénybevételeket. Követelményei inkább a REESS-re és a járműrendszerre vonatkoznak, nem pedig egyetlen házanyag alapján biztosítják a megfelelőséget. UNECE R100 tesztelés áttekintése

A SAE J2464 hasonlóképpen keretet biztosít az újratölthető energiatároló rendszerek visszaélés-vizsgálatához, normál működési tartományukon kívüli körülmények között.

Ezért az SMC-specifikáció nem állhat meg a 'égésgátlónál'. Tartalmaznia kell a tervezett vizsgálati módszert, a minta vastagságát, az expozíciós feltételeket és az elfogadási kritériumokat.

A tűzzel kapcsolatos legfontosabb ingatlanok kérésre

összehasonlításakor Az égésgátló SMC-vegyületek kérjen rendelkezésre álló adatokat:

·  UL 94 besorolás és tesztelt vastagság

·  Ha szükséges, korlátozza az oxigénindexet

·  Vízszintes és függőleges égési viselkedés

·  Gyulladási idő

·  Lángterjedési viselkedés

·  Füst sűrűsége

·  Mérgező gázokra vonatkozó követelmények

·  Hőleadó teljesítmény

·  Átégési ellenállás

·  Mechanikai visszatartás hőhatás után

·  Hővezetőképesség és hőátadás

·  Maximális rövid távú hőmérsékleti expozíció

A szükséges kombináció attól függ, hogy az SMC-t felső burkolatként, alváz tálcaként, belső akadályként vagy nem szerkezeti elektromos alkatrészként használják.

2. Adja meg a mechanikai teljesítményt terhelési eset szerint

Az akkumulátorház nem egyszerűen egy doboz. Lehetséges, hogy hordoznia kell az akkumulátormodulokat, ellenállnia kell a jármű vibrációjának, védenie kell az ütésektől, és meg kell őriznie tömítőfelületét a jármű teljes élettartama alatt.

Emiatt nem elegendő az SMC kiválasztása csak a szakítószilárdság alapján.

Szakító és hajlítási teljesítmény

A szakítószilárdság azt jelzi, hogy az anyag hogyan reagál a húzó terhelésekre, míg a hajlítószilárdság különösen fontos a hajlításnak kitett széles paneleknél.

A műszaki specifikációnak tartalmaznia kell:

·  Szakítószilárdság és szakító modulus

·  Hajlítószilárdság és hajlítási modulus

·  Szakadási nyúlás

·  Vágott és bevágás nélküli ütőszilárdság

·  Nyírási teljesítmény adott esetben

Nagy akkumulátorfedél esetén a merevség fontosabb lehet, mint a végső szakítószilárdság. Az elégtelen merevség miatt a panel elhajolhat, ami befolyásolhatja a tömítés tömítését, vagy érintkezhet a belső alkatrészekkel.

Ütésállóság

A karosszéria alatti akkumulátorházak ki lehetnek téve kőütéseknek, leejtett tárgyaknak, úttörmeléknek és helyi behatolási terhelésnek. Előfordulhat, hogy a felső burkolatoknak is ki kell állniuk a szervizelési és összeszerelési terheléseket.

Az SMC összetétele, az üvegszál hossza, a száltartalom és a fröccsöntött szál tájolása egyaránt befolyásolja az ütközési viselkedést. Egy egyszerű kupontesztből származó magas értékű osztályzat továbbra is helyi megerősítést igényelhet a veszélyeztetett területeken.

A mérnököknek reprezentatív ütési körülmények között kell értékelniük a fröccsöntött alkatrészt, ahelyett, hogy csak szabványos anyagmintára hagyatkoznának.

Rezgés és fáradtság

Az elektromos járművek akkumulátorai folyamatos vibrációt és ismétlődő mechanikai terhelést tapasztalnak. A lehetséges hibahelyek a következők:

·  Rögzítő lyukak

·  Fémbetétek

·  Éles sarkok

·  Bordák kereszteződései

·  Vékony-vastag átmenetek

·  Rögzítési pontok

·  Szélek a nagy nyílások körül

A kifáradási teljesítmény az anyagösszetételtől, a fröccsöntés minőségétől és az alkatrészek kialakításától függ. Az SMC beszállítójának a formatervezővel és az akkumulátorcsomag gyártójával együtt át kell tekintenie a kritikus területeket.

Kúszás és rögzítés visszatartás

Az akkumulátorfedelek gyakran egy fémtálcához vannak csavarozva. A tartós szorítóterhelések kúszást vagy helyi feszültséglazulást okozhatnak polimer alapú anyagokban.

A tervezéshez szükség lehet:

·  Nagyobb teherelosztó területek

·  Fém kompresszióhatárolók

·  Öntött betétek

·  Szabályozott meghúzási nyomaték

·  Növekszik a helyi falvastagság

·  Megerősítés a rögzítési pontok körül

A javasolt betéten és rögzítési rendszeren kihúzási, nyomatéki, relaxációs és hőciklusos vizsgálatokat kell végezni.

3. Erősítse meg az elektromos és hőtechnikai követelményeket

egyik fő előnye Az SMC akkumulátorház anyagának  a szerkezeti teljesítmény és az elektromos szigetelés közötti egyensúly.

A vonatkozó elektromos tulajdonságok a következők lehetnek:

·  Dielektromos szilárdság

·  Térfogat-ellenállás

·  Felületi ellenállás

·  Összehasonlító követési index

·  Ívállóság

·  Szigetelési ellenállás nedvességnek való kitettség után

A vizsgálati értékeket a tervezett vastagságnál és a környezeti kondicionálás után felül kell vizsgálni. A nedvesség, a szennyeződés, a magas hőmérséklet és az öregedés befolyásolhatja az elektromos teljesítményt.

A hőigényeket is gondosan meg kell határozni. Az SMC-t általában nem úgy választják ki, hogy az alumíniumhoz hasonló módon elvezesse a hőt a celláktól. Ha a burkolat a hőkezelési rendszer része, a tervezőnek figyelembe kell vennie az anyag hővezető képességét és hőátadási útját.

Egyes kialakításoknál az alacsony hővezető képesség előnyös, mert lassítja a hőátadást. Más esetekben az akkumulátornak szabályozott hőelvezetésre van szüksége a dedikált hűtőlemezeken keresztül. Az SMC kiválasztását ezért össze kell hangolni a teljes hőkezelési tervvel.

4. Illessze az SMC készítményt a formázási folyamathoz

Az SMC egy öntésre kész anyag, amely főleg gyantából, aprított üvegszálból, ásványi töltőanyagokból, adalékanyagokból és sűrítőrendszerből áll. Általában préseléssel öntik hő és nyomás alatt.

A megfelelő összetételnek biztosítania kell a kész alkatrész teljesítményét és a stabil feldolgozást.

Gyanta rendszer

A telítetlen poliészter és vinil-észter rendszereket széles körben használják az SMC-ben. A gyanta befolyásolja a mechanikai teljesítményt, a vegyszerállóságot, a zsugorodást, a termikus viselkedést és a költségeket.

Szabványos elektromos minőségű SMC-t nem szabad automatikusan használni az EV-házhoz. Lehetséges, hogy a készítményt módosítani kell a következők miatt:

·  Magasabb ütésállóság

·  Jobb lángállóság

·  Alacsony zsugorodás

·  Jobb vegyszerállóság

·  Csökkentett sűrűség

·  Magasabb hőállóság

·  Alacsony károsanyag-kibocsátás

·  Autóipari felületi követelmények

Üvegszál-tartalom és szálhossz

A magasabb üvegtartalom javíthatja a szilárdságot és a merevséget, de hatással lehet a folyásra, a felület megjelenésére és a formakitöltésre is.

A préselés során a szálak orientációja alakul ki, ahogy az SMC töltés átáramlik az üregen. Ez különböző irányokban eltérő tulajdonságokat eredményezhet. Ezért a folyamatfejlesztés során értékelni kell a töltés méretét, pozícióját és áramlási távolságát.

Erősen terhelt területeken a helyi megerősítés vagy a hibrid szerkezet hatékonyabb lehet, mint az üvegtartalom egyszerű növelése a teljes részben.

Penészfolyás

A nagyméretű elektromos járművek akkumulátorháza bordákat, mély részeket, tömítőcsatornákat és fémbetéteket tartalmazhat. Az SMC-nek elég messzire kell áramolnia ahhoz, hogy túlzott szálválás, hegesztési vezetékek vagy levegő beszorulása nélkül kitöltse az üreget.

A fontos formázási változók a következők:

·  Forma hőmérséklet

·  Formázási nyomás

·  Töltősúly

·  Töltési minta és lefedettség

·  Zárási sebesség

·  Kötési idő

·  Szellőztetés

·  Alkatrész vastagság

·  Áramlási távolság

·  Beillesztési pozíció

A minőséget lehetőleg reprezentatív geometriával kell kipróbálni.

Szerszámozás és préskapacitás

A nagy akkumulátorfedelek megfelelő méretű nyomólemezt, nappali fényt, zárási vezérlést és űrtartalmú prést igényelnek. A szükséges préserő a tervezett alkatrészfelülettől és a fröccsöntő nyomástól függ – nem csak az alkatrész súlyától.

A szerszámoknak a következőkre kell vonatkozniuk:

·  Egységes fűtés

·  Levegő evakuálás

·  Vakuvezérlés

·  Pontos tömítőkarima méretei

·  Bontás

·  Helyezés beszúrása

·  Helyi nyomáseloszlás

A formaáramlás-szimuláció és a gyártás korai felülvizsgálata megakadályozhatja a költséges módosításokat a gyártóeszköz elkészülte után.

Ciklusidő és kikeményedés

Az SMC-nek konzisztensen kell keményednie vastag és vékony szakaszokon egyaránt. A nem megfelelő kikeményedés csökkentheti a hőállóságot, a szilárdságot és a méretstabilitást. A túlzott keményedési idő azonban csökkenti a gyártás hatékonyságát.

A gyártási kísérleteknek meg kell erősíteniük:

·  Minimális stabil kötési idő

·  Mag- és felületkezelés

·  Lebontó viselkedés

·  Formázás utáni méretváltozás

·  Vezetés

·  Felületi hibák

·  Mechanikai-tulajdonsági konzisztencia

5. Értékelje a környezeti tartósságot

Az elektromos járművek akkumulátorházai változó hőmérséklet, páratartalom és útviszonyok mellett is működnek. Az anyagminősítési programnak a tervezett járműpiacot kell képviselnie.

Az ajánlott értékelések a következők lehetnek:

·  Magas és alacsony hőmérsékletű expozíció

·  Termikus kerékpározás

·  A hőmérséklet és a páratartalom miatti öregedés

·  Vízfelvétel

·  Só-spray expozíció

·  Vegyi bemerítés

·  UV-sugárzás a kívülről látható részeken

·  Kavics és kő becsapódás

·  Rezgés a környezet öregedése után

·  Tömítési teljesítmény kerékpározás után

Az anyagot a bevonatokkal, ragasztókkal, tömítésekkel, betétekkel és kötőelemekkel együtt is értékelni kell. Az SMC és a fém alkatrészek közötti hőtágulási különbségek befolyásolhatják a hézagterhelést és a tömítési teljesítményt.

6. Ellenőrizze a vastagságot, a vetemedést és a tömítőfelületeket

Az akkumulátorház tömítése elengedhetetlen, hogy megakadályozza a víz, por és szennyeződések bejutását a csomagba. A nagy öntött burkolatoknak meg kell őrizniük a karima laposságát és méretpontosságát a fröccsöntés és a termikus ciklus után.

A tervezés során kerülni kell a szükségtelen vastagságváltozásokat. A hirtelen átmenetek egyenetlen áramlást, belső feszültséget, süllyedésnyomokat és vetemedést okozhatnak.

A hasznos tervezési intézkedések a következők:

·  Fokozatos vastagsági átmenetek

·  Kiegyensúlyozott bordaelrendezés

·  Lekerekített belső sarkok

·  Következetes karimageometria

·  Megfelelő merülési szögek

·  Szabályozott borda-fal arány

·  Stratégiai töltéselhelyezés

·  Helyi, nem pedig túlzott általános megerősítés

A tömítésrendszert, a csavarok távolságát és a karima megengedett elhajlását az SMC alkatrész és a forma véglegesítése előtt meg kell határozni.

SMC-választási ellenőrzőlista az elektromos járművek akkumulátorházaihoz

Gyakori SMC-kiválasztási hibák

Számos hiba késleltetheti az elektromos járművek akkumulátorház-projektjét:

1. Anyag kiválasztása csak az UL 94 V-0 adatokból.
A V-0 nem reprezentálja a teljes termikus kifutó vagy járműtűz forgatókönyvet.

2. A vizsgált vastagság figyelmen kívül hagyása.
A gyúlékonysági besorolás vagy a dielektromos érték nem vonatkozik vékonyabb gyártófalra.

3. A kupon erőssége teljes szerkezeti specifikációként.
A száláramlás, a bordák, a hegesztési vonalak és a betétek befolyásolják az alkatrész tényleges teljesítményét.

4. A maximális szilárdság megadása a penészfolyás figyelembevétele nélkül.
A készítménynek megbízhatóan meg kell töltenie a szerszámot, és meg kell felelnie a mechanikai követelményeknek.

5. Az SMC burkolat kezelése egy fém alkatrész bedobható másolataként.
A kompozit alkatrészekhez saját borda, karima, rögzítés és vastagság kialakítása szükséges.

6. Az anyag érvényesítése, de nem az összeszerelt burkolat.
A tömítések, illesztések, betétek és interfészek gyakran meghatározzák a végső csomag teljesítményét.

Egyedi SMC megoldások a JLON-tól

A JLON szállít egyedi SMC-keverékeket  elektromos, autóipari és közlekedési alkalmazásokhoz. Mivel az elektromos járművek akkumulátorrendszerei eltérő házarchitektúrával és érvényesítési célokkal rendelkeznek, az SMC összetételét az egyedi projekthez kell igazítani, ahelyett, hogy egyetlen általános célú minőségből kellene kiválasztani.

Az elérhető fejlesztési irányok a következők:

·  Lángálló SMC 

·  Elektromos szigetelés SMC 

·  Nagy szilárdságú üvegszálas SMC 

·  Alacsony zsugorodású SMC 

·  Hőálló SMC 

·  Korrózióálló SMC 

·  SMC az elektromos járművek akkumulátorfedeléhez 

·  SMC akkumulátortálcákhoz és védőpanelekhez 

·  SMC nagyfeszültségű elektromos házakhoz 

·  Egyedi színű autóipari SMC 

A megfelelő készítmény ajánlásához a JLON általában a következő információkat tekinti át:

·  Alkatrész rajz vagy 3D modell

·  A tervezett alkalmazás

·  Megkövetelt tűzvédelmi szabvány

·  Minimális gyártási falvastagság

·  Mechanikai-tulajdonsági célok

·  Elektromos teljesítménykövetelmények

·  Üzemi és csúcshőmérséklet

·  Vegyi expozíciós feltételek

·  Alkatrész súlya és méretei

·  Sajtó- és formainformáció

·  Éves kereslet

·  Szükséges vizsgálati jelentések vagy gépjármű-engedélyek

A prototípus formázás és a reprezentatív alkatrészek tesztelése erősen ajánlott a gyártás jóváhagyása előtt.

Következtetés

Kiválasztás Az EV akkumulátorház SMC-hez  többre van szükség, mint a szakítószilárdság összehasonlítására vagy az általános égésgátló minőség megkövetelésére. Az anyagnak egy teljes rendszer részeként kell működnie, amely magában foglalja a burkolat geometriáját, a tömítési kialakítást, a betéteket, a hűtőrendszert, az akkumulátormodulokat és a jármű szerkezetét.

A legjobb SMC készítménynek a következők gyakorlati egyensúlyát kell biztosítania:

·  Láng- és hőállóság

·  Mechanikai szilárdság és merevség

·  Ütés- és rezgésállóság

·  Elektromos szigetelés

·  Korrózió- és vegyszerállóság

·  Méretstabilitás

·  Megbízható formaáramlás

·  Versenyképes gyártási ciklusidő

A legfontosabb, hogy a tűz, szerkezeti és elektromos állításokat a tervezett falvastagságnál ellenőrizni kell, majd a kész burkolaton érvényesíteni kell.

Egy új EV akkumulátorház SMC  projekthez forduljon a JLON-hoz rajzával, teljesítménykövetelményeivel és formázási feltételeivel. Csapatunk segít felmérni a szükséges összetételt és személyre szabott SMC anyagmegoldást készíteni.