Odabir toplinske podloge baterije: ključni kriteriji za upravljanje toplinom baterije EV

Kada se sklopi baterija, razmak između prizmatične ili vrećice ćelije i ploče za hlađenje nikada nije savršeno ravnomjeran. Termalna podloga za bateriju nalazi se u tom otvoru. Mora provoditi toplinu, apsorbirati dimenzionalne varijacije i izdržati pod pritiskom, vibracijama i toplinskim ciklusima. Praktični zaključak je jednostavan: ne birajte jastučić samo na temelju toplinske vodljivosti iz podatkovne tablice. Pravi odabir počinje s tolerancijama sučelja paketa i toplinskim otporom pri radnom tlaku.

Ovaj članak objašnjava što baterijski termalni jastučić radi, parametre koji odlučuju hoće li raditi na terenu i kako su Goodeovi Thermex jastučići na razini ćelija dizajnirani u skladu s tim stvarnostima.

Što baterijski termalni jastučić zapravo radi

A termalna podloga za bateriju je sloj za popunjavanje praznina postavljen između ćelija koje generiraju toplinu i rashladnih struktura ili kućišta paketa. Njegov primarni zadatak je smanjiti kontaktni otpor koji bi inače zarobio toplinu u ćeliji. U praksi, jastučić se također mora nositi s neravnim površinama, mehaničkim opterećenjima i promjenama temperature. Podloga može biti dovoljno mekana da se prilagodi ili dovoljno čvrsta da podupre komponente, ovisno o dizajnu sučelja.

Neki su jastučići optimizirani za provođenje topline, dok su drugi dizajnirani da odgode širenje topline u slučaju toplinskog odlaska. Ta dvostruka uloga je razlog zašto ista obitelj proizvoda može uključivati ​​i rješenja visoke vodljivosti i rješenja koja imaju visoku izolaciju. U tablici u nastavku navedeni su parametri koji su važni pri procjeni jastučića za EV paket.

U proizvodnom programu ti se parametri ne ocjenjuju zasebno. Podloga je dio sustava koji uključuje površine za hlađenje ćelija, okvire modula i kućište paketa. Promjena tipa ćelije ili dizajna ploče za hlađenje tekućinom može prisiliti ponovnu procjenu kompresije i toplinske izvedbe jastučića.

Kriteriji odabira toplinskih jastučića za EV baterije

Počnite s tolerancijom sučelja

Tolerancije visine ćelija, ravnost ploče za hlađenje i redoslijed sastavljanja određuju koliki otklon podloga mora pružiti. Ako je jastučić pretanak, ne može ispuniti prazninu; ako je premekan, može doći do dna ili izgubiti kontakt nakon ciklusa. Za mnoga sučelja, jastučić koji kombinira sloj mekane pjene s jezgrom aerogela i PET folijom nudi uravnotežen raspon kompresije. Goodeova GA100 baterijska toplinska podloga izgrađena je oko ove strukture.

GA100 baterijska termalna podloga s PU pjenom, aerogelom i PET folijom Ova podloga kombinira PU pjenu, aerogel i PET foliju kako bi se osigurala uravnotežena kompresija i toplinska izolacija. Njegova struktura osigurava stabilan kontakt između ćelija i ploča za hlađenje, rješavajući problem tolerancije razmaka i kompresije u paketima baterija za EV. Pogledajte proizvod →

Dok jastučić popunjava prazninu, dizajner pakiranja također mora znati koliko sile djeluje na stanice. Previše sile može iskriviti kućište; premali pritisak ostavlja put visokog otpora. Jastučić s kontroliranom kompresijom pomaže da sučelje ostane stabilno tijekom životnog vijeka pakiranja.

Tolerancija montaže je također troškovno pitanje. Uske tolerancije na rashladnoj ploči mogu pojednostaviti odabir jastučića, ali povećati troškove strojne obrade ili pakiranja. Sukladna podloga može prihvatiti širi raspon tolerancije, što često poboljšava ukupnu ravnotežu troškova i inženjeringa bez žrtvovanja toplinske izvedbe.

Toplinska vodljivost nije toplinska impedancija

Liste s podacima obično promoviraju toplinsku vodljivost, ali jastučić u pakiranju rijetko radi u ravnom, savršenom kontaktu. Toplinska impedancija uključuje otpor sučelja između jastučića i svake površine, koji ovisi o pritisku, ravnosti i tvrdoći jastučića. Materijal s visokom vodljivošću, ali slabom konformabilnošću može raditi lošije od mekšeg materijala s nižom vodljivošću. Zbog toga je testiranje na razini proizvoda unutar reprezentativnog modula korisnije od usporedbe samih brojeva vodljivosti.

Kada pregledavate rezultate testa, pitajte je li mjerenje obavljeno pri predloženom postotku kompresije i na površinama sličnim stvarnoj rashladnoj ploči. Ploča koja izgleda impresivno na krutoj, glatkoj ispitnoj ploči može se ponašati drugačije kada se pritisne na utisnutu aluminijsku ploču s vrtložnim uzorkom ili neravnim razmakom.

Električna izolacija i dielektrična čvrstoća

U mnogim dizajnima EV paketa, toplinska podloga također se nalazi između ćelije i metalnog hardvera za hlađenje. To čini dielektričnu čvrstoću sigurnosnim parametrom, a ne samo svojstvom materijala. Jastučić s ojačavajućim filmom može pružiti dosljednu izolacijsku granicu dok još uvijek dopušta prolaz topline. Goodeov GA200 baterijski termalni jastučić koristi nano silikonski okvir s PET filmom za podršku ovoj ulozi izolacije u uokvirenom, djelomično komprimiranom sučelju.

GA200 termalna podloga za bateriju s nano silikonskim okvirom i PET folijom Uz okvir od nano silikona i PET foliju, ovaj jastučić nudi dielektričnu čvrstoću i mehaničku amortizaciju. Omogućuje dosljednu izolaciju i podršku za sučelja između ćelija i metalnog hardvera, pomažući u upravljanju toplinom. Pogledajte proizvod →

Ispitivanje pouzdanosti također treba uključiti starenje i toplinske cikluse. Jastučić koji s vremenom gubi debljinu ili se stvrdne povećat će otpornost na toplinu i na kraju stvoriti vruću točku. Vrijednosti kompresije i tvrdoće po Shoru korisne su polazne točke, ali ih je potrebno provjeriti sa specifičnim materijalima ćelija i ploča za hlađenje koji se koriste u proizvodnom programu.

Što potvrditi u ocjeni dobavljača

Za nabavu, termalni jastučić je projektirana komponenta, a ne roba. Prvi korak je potvrditi da dobavljač može osigurati dosljednu debljinu i tvrdoću u svim serijama. Drugi je provjera odziva jastučića nakon toplinskog starenja i ciklusa opterećenja, jer se tu pojavljuje većina kvarova na terenu. Dobavljač koji može dijeliti strukturirane podatke iz Ecovadis-a ili odgovornih mineralnih inicijativa također može dati više povjerenja u lanac nadzora materijala, ali fizička provjera ostaje odlučujući faktor.

• Zatražite uzorke iz više proizvodnih serija, a ne samo ručno odabrani primjerak.
• Izmjerite visinu i tvrdoću jastučića prije i nakon ispitivanja kompresije.
• Ispitajte funkcionalnu podlogu sa stvarnom geometrijom ćelije i ploče za hlađenje.
• Pregledajte kako se jastučić ponaša u simulaciji termalnog odlaska ako to zahtijeva arhitektura pakiranja.

Ove provjere smanjuju rizik odabira materijala koji funkcionira u laboratoriju, ali uvodi načine kvara tijekom serijske proizvodnje.

Kako Goode's Thermex Battery Pads rješavaju upravljanje toplinom

Jastučići na razini ćelije

Na razini ćelije, termalna podloga mora poštovati geometriju ćelije i okolne strukture. Možda će također morati tolerirati visoke krajnje temperature u slučaju toplinskog događaja. Goodeova Thermex linija za zaštitu stanica uključuje jastučiće koji u tu svrhu kombiniraju različite sustave materijala. Na primjer, silikonski okvir plus jezgra od zračnog gela mogu dodati strukturnu otpornost dok ograničavaju prijenos topline u potrebnom smjeru. Goodeov GA310 termalni jastučić za bateriju jedan je primjer ove konfiguracije.

GA310 Baterijska termalna podloga sa silikonskim okvirom i aerogel jezgrom Ovaj jastučić koristi silikonski okvir i aerogel jezgru za kombiniranje izolacije pri visokim temperaturama sa strukturnom otpornošću. Pomaže u održavanju stabilnih toplinskih uvjeta i amortizacije, pogodan za zaštitu od ćelije do paketa u zahtjevnim baterijskim primjenama. Pogledajte proizvod →

Izbor između struktura na bazi pjene ili silikona ovisi o tome kako je torbica sastavljena i što jastučić treba zaštititi. Jastučić sa slojem pjene sa zatvorenim ćelijama može pružiti veću prilagodljivost pod niskim tlakom, dok jastučić sa silikonskim okvirom može ponuditi bolju dimenzionalnu stabilnost za ćelijski paket koji podnosi velika posmična opterećenja.

Zaštita na razini modula i paketa

Toplinska strategija ne zaustavlja se na ćeliji. Elementi na razini modula, kao što su završne ploče i ploče za oslobađanje, kontroliraju gdje toplina može ići tijekom toplinskog događaja. Zaštita na razini pakiranja uključuje izolaciju poda i bočnih stijenki kućišta kao i sučelja ploča za hlađenje tekućinom. Odabir toplinske podloge bez razmatranja ovih susjednih slojeva može stvoriti dovoljno topline da utječe na izvedbu pakiranja, ali odabir podloge s realističnim ponašanjem sučelja može pomoći u zaštiti cijelog električnog i toplinskog lanca.

Goodeov Thermex modul i zaštitne linije paketa dizajnirane su za rad u istom kontekstu sustava kao i jastučići na razini ćelije. Kombinirana hrpa izolacije, strukturnih komponenti i toplinskih jastučića određuje kako će se pakiranje ponašati u normalnim radnim uvjetima iu scenariju toplinskog odstupanja.

Odabir termalne podloge za bateriju počinje prazninom i završava provjerom valjanosti. Odluke koje su najvažnije su tolerancija sučelja, toplinska impedancija pri radnom tlaku, kompresija, dielektrična čvrstoća i raspon radne temperature. To nisu neovisne vrijednosti; oni su u interakciji s geometrijom ćelije, završnom obradom ploče za hlađenje i silom sklapanja. Jastučić koji dobro izgleda na podatkovnoj tablici može zakazati u paketu zbog neusklađenosti između tvrdoće i veličine razmaka.

Goodeova Thermex zaštita baterijskih ćelija nudi nekoliko puteva materijala za ovaj izbor, od kombinacija PU pjene i aerogela do struktura uokvirenih silikonom. Pravi izbor je onaj koji je ispitan u stvarnoj geometriji. Za širu perspektivu upravljanja toplinom baterije EV pogledajte naš vodič za povećanje učinkovitosti i sigurnosti toplinskog dizajna baterije EV.