Izgledi primjene praškastih premaza u električnim vozilima

Sa globalnim konsenzusom o ubrzanju elektrifikacije transporta, industrija novih energetskih vozila postigla je skok u razvoju u posljednjih nekoliko godina. Čak iu pozadini globalne pandemije i nestašice čipova koji značajno utječu na tradicionalno automobilsko tržište, nova energetska vozila zadržala su snažan zamah rasta, postajući ključni pokretač nove prodaje u globalnoj automobilskoj industriji. Kako prodor na tržište nastavlja da raste, električna vozila prelaze iz "faze proširenja razmjera" na "fazu duboke optimizacije sigurnosti i pouzdanosti sistema", u kojoj je dizajn izolacije visoko-naponskih električnih sistema postao jedno od ključnih tehničkih pitanja.

 

 

Trenutni mainstream proizvodi za električna vozila pokrivaju više tehničkih pravaca, uključujući HEV, PHEV, EREV i čistu električnu energiju, sa nivoima napona visokog{0}}napona u sistemu općenito u rasponu od 200V do 800V. Pod trendom dizajna visoko integrirane arhitekture vozila i prostora koji se stalno smanjuje, kako postići pouzdano, stabilno i masovno{4}}proizvodljivo rješenje električne izolacije unutar ograničenog strukturalnog prostora postalo je pravi izazov u dizajnu sistema baterija za napajanje.

 

U trenutnom standardnom sistemu sigurnosti električnih vozila, pouzdanost izolacije visoko-komponenti je direktno povezana sa zaštitom osoblja od strujnog udara, funkcionalnom sigurnošću i mogućnostima zaštite od grešaka u sistemu. Kao jezgro energije visokog{2}}napona, dizajn izolacije sistema baterija za napajanje ne utiče samo na sigurnost pojedinačnih ćelija, već također određuje stabilnost sistema na modulu baterije, baterijskom paketu, pa čak i na cijelom nivou vozila.

 

 

U ranim fazama proizvodnje energetskih baterija, vanjska izolacija ćelija uglavnom se oslanjala na premaz. Međutim, kako su baterijski moduli evoluirali prema visokoj integraciji, automatizaciji i CTP-u (Cell to Pack), tradicionalni materijali za premazivanje postepeno su otkrili ograničenja u smislu prilagodljivosti automatizacije, konzistentnosti montaže i dugoročne-pouzdanosti.

 

U tom kontekstu, premazivanje prahom, kao zreli industrijski materijal za premazivanje, postepeno je uvedeno u dizajn izolacije ćelija energetskih baterija. Formiranje kontinuiranog i gustog izolacijskog sloja kroz nanošenje sprejom učinkovito izbjegava probleme zračnog raspora i posjeduje karakteristike kao što su stabilno prianjanje, otpornost na oštećenja i pogodnost za potpuno automatiziranu proizvodnju. Za veliku-proizvodnju, nezavisan proces nanošenja spreja ćelija pomaže u postizanju stabilne kontrole kvaliteta izolacije u fazi izvora, pružajući pouzdanu osnovu za naknadno sastavljanje modula i paketa.

 

 

U prizmatičnim strukturama baterija, budući da potencijal kućišta leži između pozitivne i negativne elektrode, sama ćelija je inherentno napunjena na nivou projektovanja. Da bi se spriječila korozija ili sigurnosni rizici uzrokovani kontaktom između kućišta i vanjskih strukturnih komponenti, efikasna izolacija mora biti postignuta vanjskom izolacijom. U ovoj primjeni, praškasti premazi u suštini stvaraju "izolacijski premaz" za ćeliju, osiguravajući električnu sigurnost uz poboljšanje ukupne pouzdanosti konstrukcije.

 

U poređenju sa tradicionalnim rešenjima, premazi u prahu nude uravnoteženije performanse u smislu otpornosti na koroziju, otpornosti na vlažnu toplotu i zadržavanja performansi nakon termičkog udara. Nadalje, njihov proces primjene je lakši za automatizaciju, ispunjavajući dvostruke zahtjeve efikasnosti i konzistentnosti u proizvodnji energetskih baterija.

 

 

Kako složenost visokonaponskih-sistema električnih vozila nastavlja da raste, primjena praškastih premaza se postepeno proširila sa izolacije ćelija na širi električni ekosistem, uključujući strukturne komponente unutrašnjeg paketa baterija, sisteme upravljanja toplinom, sklopove kućišta, sisteme motora i visoko-naponske priključne komponente.

 

U scenarijima jako-strujnog prijenosa, sabirnički sistemi postepeno zamjenjuju tradicionalne visoko{1}}kablove, postajući jezgra provodne strukture u energetskim baterijama i električnim pogonskim sistemima. Uvođenjem praškastog premaza na površinu izolirane bakrene sabirnice, može se postići stabilna električna izolacija bez značajnog povećanja strukturnih dimenzija. Rješenja predstavljena sabirnicama premazanim prahom uravnotežuju performanse izolacije i zahtjeve za rasipanje topline, pomažući u smanjenju toplotnih rizika sistema.

 

U praktičnim primjenama, oblici kao što su epoksidni sprej bakrene sabirnice, sabirnice obložene epoksidnim prahom, nikl-izolovane sabirnice obložene niklom i izolovane sabirnice obložene kalajem-, koriste se u različitim nivoima napona i okruženjima instalacije. Ove tehnologije premazivanja sabirnica formiraju gust izolacijski sloj kroz prah za izolaciju sabirnica ili boju za izolaciju sabirnica, omogućavajući sabirnici da održi stabilne performanse pod visokim temperaturama, visokom vlagom i uvjetima termičkog udara.

 

 

Iz perspektive sigurnosti sistema, sabirnica sa izolacionim premazima formirana praškastim premazima efikasno potiskuje rizik od struje curenja i smanjuje verovatnoću toplotnog odlaska izazvanog pogrešnom upotrebom električne energije. Iz proizvodne perspektive, njegove karakteristike da ne sadrže isparljive organske spojeve i da imaju raspršeni prah koji se može reciklirati su u skladu sa zahtjevima automobilske industrije za zelenu proizvodnju i održivu proizvodnju.

 

U sistemima za hlađenje baterija, sabirnica sa epoksidnim premazom u prahu i izolovanom bakrenom sabirnicom sa epoksidnim premazom, koja koristi epoksidne sisteme, može poboljšati otpornost na koroziju i mehaničku stabilnost, istovremeno osiguravajući električnu izolaciju, prilagođavajući se dugotrajnim-uslovima termičkog ciklusa. Slične tehnologije **Epoxy Power Coating Insulated Busbars** tehnologije postaju jedan od važnih fundamentalnih procesa u visokonaponskim-sistemima.

 

 

Kako se električna vozila razvijaju prema platformama višeg napona, većoj gustoći energije i dužim vijekovima trajanja, značaj dizajna električne izolacije će postati još izraženiji. Praškasti premazi, sa svojom zrelom osnovom procesa, stabilnim svojstvima izolacije i dobrom prilagodljivošću automatiziranoj proizvodnji, postaju nezamjenjiva ključna tehnologija u visokonaponskim sistemima baterija i sabirničkih struktura.

 

Pronalaženje ravnoteže između sigurnosti, performansi i troškova ostaje dugoročni-izazov za proizvođače vozila i dobavljače komponenti. Gledajući trenutne tehnološke trendove, kontinuirana optimizacijaPraškasto premazivanje izolacije sabirnicai visokonaponske izolacione strukture-zauzet će sve važniju poziciju u budućem lancu industrije električnih vozila.