Pięć kwestii projektowych przy wyborze zoptymalizowanego rozwiązania do odpowietrzania akumulatora

Shane Campbell, Menedżer ds. produktu, Donaldson

Dzisiejsze zmieniające się trendy w projektowaniu i standardy przemysłu motoryzacyjnego wpływają na wygląd, trwałość i wydajność nowych modeli pojazdów elektrycznych – nawet w zakresie konstrukcji otworów wentylacyjnych akumulatorów. Wraz ze wzrostem zapotrzebowania konsumentów na pojazdy elektryczne (EV) rośnie również zapotrzebowanie na innowacyjne akumulatory, które zapewniają większą moc i większy zasięg.

Jako że akumulatory stają się coraz bardziej wyrafinowane, potrzeba ich ochrony przed siłami natury nigdy nie była większa. Inżynierowie zajmujący się akumulatorami rozumieją zastosowania pojazdów i łącząc je z odpowiednią technologią odpowietrzania, pomagają zwiększyć wydajność pojazdów elektrycznych.

Poniżej przedstawiamy pięć ważnych kwestii, które firma Donaldson uwzględnia podczas projektowania rozwiązania, które pomaga zmaksymalizować wydajność zestawu akumulatorów pojazdu: 

1. Zapewnienie wyrównania ciśnienia

2. Inżynier ds. ochrony przed wnikaniem

Chociaż wymagania dotyczące przepływu powietrza mają kluczowe znaczenie dla zarządzania poziomami ciśnienia w zestawach akumulatorów, ważnym czynnikiem jest również ochrona przed wnikaniem zanieczyszczeń. Kluczowym parametrem do wykorzystania w fazie projektowania i testowania jest stopień ochrony przed wnikaniem (IP), który wskazuje na skuteczność uszczelniania obudowy przed ciałami obcymi i wilgocią.

Typowe zanieczyszczenia, przed którymi otwór wentylacyjny akumulatora musi chronić, to woda (rozpylona i zanurzona), olej, kurz i cząsteczki piasku. Dwustopniowe otwory wentylacyjne akumulatora firmy Donaldson wykorzystują unikalną konstrukcję korpusu i membranę Tetratex™ ePTFE — zastrzeżony materiał filtracyjny — zapewniający wyjątkową ochronę akumulatora.

W miarę zwiększania stopnia ochrony, przepływ powietrza odgazowywania awaryjnego może ulec zmniejszeniu, dlatego w odpowiednich rozwiązaniach odpowietrzających należy znaleźć optymalną równowagę między ochroną przed wnikaniem a przepływem powietrza odgazowującego.

3. Przypadki skrajne

Zestawy i obudowy akumulatorów EV są tworzone z myślą o obsłudze nieoczekiwanych przypadków skrajnych, czyli zdarzeń występujących przy ekstremalnych parametrach pracy. Chociaż przypadki skrajne występują rzadko, ważne jest, aby rozwiązanie odpowietrzające było zoptymalizowane, aby zmniejszyć ryzyko uszkodzenia zestawu akumulatorów i awarię komponentów lub kosztowną naprawę.

Poniżej przedstawiamy kilka skrajnych scenariuszy, z którymi Donaldson testuje swoje produkty:

• Szybkie ładowanie prądem stałym — ten proces ładowania jest znacznie szybszy niż w przypadku zwykłych stacji ładowania i generuje dodatkowe ciepło oraz ciśnienie w akumulatorze pojazdu elektrycznego.
• Podjazdy pod górę – konkurencyjny sport wyścigów pod górę powoduje nagłą zmianę wysokości oraz zwiększa ciśnienie i temperaturę w akumulatorze pojazdu.
• Water Fording – jazda w terenie przez potok może narazić rozgrzany akumulator na szok termiczny i spowodować gwałtowne odessanie zimnej wody.
• Transport lotniczy — na pojazd transportowany samolotem będą oddziaływać zmiany ciśnienia wynikające ze zmiany wysokości.
• Uderzenie w skałę – skały lub inne twarde zanieczyszczenia uderzające w podwozie pojazdu mogą spowodować skok ciśnienia wewnątrz akumulatora.

Proces testowania firmy Donaldson obejmuje kompleksową analizę przyczyn i skutków awarii projektu. W niej analizujemy dotkliwość i częstotliwość możliwych przypadków skrajnych i śledzimy je w planie walidacji.

Ponadto Donaldson współpracuje z klientami, aby zrozumieć, w jakich ekstremalnych warunkach mogą znaleźć się ich pojazdy i jakie wymagania są potrzebne, aby zachować wydajność jazdy w razie nagłego przypadku.

4. Łagodzenie zdarzeń związanych z odgazowaniem awaryjnym

Podobnie jak w razie przypadków skrajnych, Donaldson projektuje otwory wentylacyjne zestawu akumulatorów, aby lepiej zarządzać ich ciśnieniem podczas zdarzeń awaryjnego odgazowania, takich jak ucieczka termiczna, która ma miejsce, gdy ciśnienie wzrasta do niepokojącego poziomu, a gaz musi zostać natychmiast uwolniony z zestawu.

Dwustopniowe rozwiązania odpowietrzania firmy Donaldson zostały zaprojektowane tak, aby pomóc w radzeniu sobie z takimi eskalacjami. Jeśli coś takiego się zdarzy, drugi stopień całkowicie się otwiera, aby umożliwić kontrolowaną ucieczkę szybko rozprężających się gazów. Ten mechanizm pomaga zapobiegać dalszemu uszkodzeniu ogniw akumulatora lub obudowy zestawu.

5. Przeprowadzenie walidacji pełnego zakresu temperatur

Donaldson projektuje otwory wentylacyjne akumulatorów tak, aby działały w różnych temperaturach roboczych. Zespół inżynierów w firmie Donaldson często przeprowadza testy w pełnym zakresie ekstremalnych temperatur, aby sprawdzić, jak ich otwory wentylacyjne radzą sobie z ciśnieniem rozrywającym, odgazowaniem awaryjnym, cyklem ciśnieniowym, cyklem termicznym, wygrzewaniem, szokiem termicznym i wibracjami.

Rozwiązania wentylacji dwustopniowej