当今不断变化的设计趋势和汽车行业标准正在影响新电动汽车模型的外观、耐用性和性能,甚至影响其电池组通风孔的设计。随着消费者对电动汽车(EV)需求的持续增长,市场对能提供更大功率和更长续航里程的创新电池也在上升。
随着电池日益复杂,防止它们受到自然环境(如风、雨、温度等)的损害的需求比以往任何时候都更迫切。电池组工程师了解车辆应用,并将其与适当的防水透气技术相结合,帮助提升电动汽车性能。
以下是唐纳森在设计有助于最大限度地提高汽车电池组性能的解决方案时考虑的五个重要注意事项:
1. 提供压力均衡
温度和海拔变化会导致封装体内的压力变化。通风孔允许空气流入和流出外壳,这有助于平衡压力。较高速的透气量能实现较高的平衡速度和较低的最大压差。随着工作系统中压力的增加,最薄弱的环节会受到影响,而设计合理的防水透气产品可以抵消车辆内敏感部件的压力并保持适当的透气量。
压力变化的速度也应该考虑。压力变化通常由环境条件、充电和放电引起的电池组内部温度变化所驱动。随着压力变化率的增加,需提供较高的透气量。
为了应对压力波动,在开发之初就需要考虑通风孔的大小和数量、膜的类型、气流特性和外部条件。采用适当类型和数量的电池组通风口,有助于在不同工况下管理其内部压力。
2. 防护等级工程师
虽然气流要求对于管理电池组的压力水平至关重要,但防止污染物进入的防护措施也是一个重要的考虑因素。设计和测试阶段的关键参数是防护等级(IP),它表明外壳密封防止异物和水分侵入的效果。
电池通风孔必须防范的典型污染物包括水(喷雾和浸没)、油、灰尘和沙粒。唐纳森的双级电池防水透气装置采用独特的本体设计和 Tetratex™ ePTFE 膜(一种专有的过滤介质),为电池组提供卓越保护。
随着入口保护的增强,紧急脱气气流可能会减少,因此适当的防水透气解决方案需要在入口保护和脱气气流之间找到最佳平衡。
3. 考虑边缘案例
电动汽车电池组和外壳旨在处理意外边缘情况,即在极端运行参数下发生的事件。虽然极端情形很少发生,但重要的是,应对防水透气解决方案进行优化,以帮助降低电池组受损的风险,减少组件故障及昂贵的维修。
唐纳森用来测试其产品的一些边缘情况如下:
- 直流快速充电 — 这种充电过程比普通充电站快得多,并且会对电动汽车电池产生额外的热量和压力。
- 爬山 — 上坡竞速这项竞技运动会导致海拔突然变化,并增加车辆电池中的压力和温度。
- Water Fording — 越野行驶穿过小溪会使温暖的电池组受到热冲击,并导致冷水迅速产生真空现象。
- 航空运输 — 飞机运输的车辆将受到高度变化引起的压力变化的影响。
- 岩石撞击 – 车辆底部被岩石或其他硬碎片击中可能导致电池组内压力骤增。
唐纳森的测试流程包括针对设计的失效模式与影响分析。该分析着眼于可能边缘用例的严重程度和频率,并在验证计划中对其进行跟踪。
此外,唐纳森与客户合作,了解他们的车辆可能会遇到什么极端条件,以及在突发的极端情况下保持驾驶性能需要哪些要求。
4. 缓解紧急脱气事件
与边缘情况一样,唐纳森为电池组设计的通风孔旨在帮助在紧急脱气事件(例如热失控)期间管理压力,这类事件发生在压力升至令人担忧的水平且需要立即从电池组释放气体时。
唐纳森的双级防水透气解决方案旨在帮助管理这些不断升级的情况。万一发生,第二级将完全打开,允许快速膨胀的气体以受控的方式逸出。这种机制有助于防止进一步损坏电池或电池组外壳。
5. 执行全温度范围验证
唐纳森设计的电池组通风孔能在各种工作温度下均能正常工作。唐纳森的工程团队经常在各种极端温度下进行测试,以了解其通风口如何应对爆破压力、紧急脱气、压力循环、热循环、热浸泡、热冲击和振动。
双级防水透气解决方案
双级防水透气有助于优化 EV 电池设计。第一级防水透气产品平衡压力,同时防止水和污染物的侵入。在压力和热量快速累积的情况下,第二级防水透气产品完全打开以便膨胀气体逸出,减少对剩余电池造成进一步损坏。在大多数情况下,单个防水透气组件均可实现这两个功能。
唐纳森的双级防水透气解决方案提供密封和防护、压力均衡、有效通风,并在发生热失控时缓解气体。
唐纳森已经提供了超过 10 亿只防水透气产品,用于保护设备免受压力波动、液体和有害污染物的影响。从汽车电池组通风口到户外照明和助听器,唐纳森的差异化解决方案有助于满足关键组件需求并支持包括快速增长的电动汽车和混合动力汽车市场在内的各种行业的工业制造流程。