Mencegah Larian Termal dalam Bateri

Ancaman terbesar kepada bateri ialah pelarian haba, di mana haba yang dihasilkan melebihi kadar pelesapan, mencetuskan satu siri tindak balas eksotermik. Ini boleh menyebabkan kebakaran dan kegagalan bateri sepenuhnya, menjejaskan komponen kenderaan lain. Untuk mengelakkan dan mengandungi pelarian haba, reka bentuk bateri menggabungkan pad mampatan, penutup modul dan selongsong bateri. Pad mampatan diletakkan di antara sel untuk mengelakkan penyebaran haba, manakala modul mengepung sel kumpulan untuk mengandungi pelarian haba dalam modul. Akhir sekali, modul ini ditempatkan dalam selongsong bateri untuk melindungi bahagian lain kenderaan daripada kesan lari haba.

Reka Bentuk Penutup Bateri

Penutup bateri kenderaan elektrik berbeza dengan ketara dalam reka bentuk, bentuk dan saiz, bergantung pada jenis bateri, keperluan penyejukan, pengedaran modul dan aplikasi. Secara amnya, kepungan modul terdiri daripada:

1. Perumahan asas,

2. Selongsong luar,

3. Plat sambungan yang menghubungkan komponen dalaman dan luaran,

4. Injap ekzos untuk keseimbangan tekanan atau pelepasan gas semasa pelarian haba.

Pemilihan Bahan untuk Penutup Bateri

Bahan yang digunakan untuk penutup bateri mesti mempunyai prestasi haba yang tinggi, sifat mekanikal yang baik dan ringan. Secara tradisinya, aluminium dan keluli telah diutamakan kerana rintangan haba dan kesesuaiannya untuk pengeluaran besar-besaran. Walau bagaimanapun, jisim bahan logam tidak boleh dikawal dengan baik, terutamanya untuk kenderaan hibrid dan elektrik, di mana jisim kenderaan yang lebih rendah bermakna ketumpatan tenaga yang lebih tinggi dan jarak yang lebih panjang. Pada masa ini, bateri boleh menyumbang sehingga 50% daripada jumlah jisim kenderaan.

Bahan Komposit

Bahan komposit menawarkan alternatif yang ringan dan berpotensi mengatasi logam dalam banyak aspek, walaupun ia lebih kompleks dan mahal. Sebagai contoh, kandang polimer bertetulang gentian karbon yang dibangunkan untuk pelanggan sukan permotoran menggantikan kandang aluminium seberat 6.7 kg (14.8 lbs) dengan kandang komposit seberat hanya 616 gram (1.35 lbs), mencapai pengurangan berat sebanyak 91%. Prepregs termoset gentian karbon telah digunakan untuk prestasi terma dan mekanikal yang tinggi. Gentian karbon memberikan kekuatan dan ketegaran, manakala sistem resin gred tinggi, seperti epoksi, pra-impregnat. Walau bagaimanapun, proses susun atur manual, masa penyembuhan yang lama dan pergantungan pada autoklaf mengehadkan pengeluaran penutup bateri prepreg.

Satu lagi kelebihan bahan komposit ialah keupayaan untuk mengoptimumkan orientasi gentian untuk memenuhi keperluan beban khusus setiap kepungan bateri. Analisis unsur terhingga (FEA) digunakan secara meluas dalam proses reka bentuk untuk menentukan arah gentian dan bilangan lapisan yang diperlukan, memastikan ketegaran dan kekuatan yang tinggi sambil mengekalkan berat ringan. Sifat isotropik logam masih memberikan kelebihan, sering digunakan di sekeliling sambungan berbolted untuk menawarkan kekuatan dan kekakuan tambahan. Perisian seperti Hypermesh dan Optistruct mensimulasikan bahan komposit anisotropik penutup bateri.

Penebat Elektrik

Penebat elektrik adalah satu lagi pertimbangan semasa membangunkan penutup bateri. Oleh kerana gentian karbon bersifat konduktif, lapisan gentian kaca disepadukan ke dalam lamina untuk melindungi komponen elektronik tertentu.

Pensijilan

Untuk memastikan prestasi haba bateri dan penutup, ia mesti lulus pelbagai ujian keselamatan dan piawaian untuk pensijilan. Piawaian pertama ialah UN38.8, yang memastikan keselamatan bateri litium semasa pengangkutan melalui lapan ujian, termasuk simulasi ketinggian, ujian haba, getaran, kejutan, litar pintas luaran, hentaman dan remuk, cas berlebihan dan pelepasan paksa. Bateri juga memerlukan pensijilan di bawah ECE R100 REV2, yang menggariskan ujian yang diperlukan untuk bateri litium yang dipasang dalam kenderaan elektrik beroda empat untuk mengangkut orang atau barang. Dalam penerbangan, piawaian lain seperti DO311A dan DO160G mesti dipertimbangkan.

Simulasi Terma Bateri

Untuk penutup bateri, bahan komposit mesti memenuhi piawaian keselamatan mudah terbakar UL94, yang melibatkan beberapa ujian pembakaran permukaan, menegak dan mendatar. Nyalaan terkawal digunakan pada bahan berbilang kali dalam tempoh tertentu, dan masa pembakaran berterusan bahan, serta bukti titisan terbakar atau nyala, menentukan sama ada ia memenuhi penilaian V0, V1 atau V2 UL94. Lebih cepat nyalaan padam sendiri, lebih kuat rintangan bahan, dengan V0 merupakan penarafan tertinggi, padam dalam masa 10 saat tanpa titisan api.