چشم انداز کاربرد پوشش های پودری در وسایل نقلیه الکتریکی

با اجماع جهانی در مورد تسریع برقی کردن حمل و نقل، صنعت خودروهای انرژی جدید در چند سال گذشته به توسعه جهشی دست یافته است. حتی در پس زمینه همه‌گیری جهانی و کمبود تراشه‌ها که به‌طور قابل‌توجهی بر بازار خودروهای سنتی تأثیر می‌گذارد، خودروهای انرژی جدید شتاب رشد قوی خود را حفظ کرده‌اند و به محرک اصلی فروش جدید در صنعت خودروسازی جهانی تبدیل شده‌اند. با ادامه افزایش ضریب نفوذ بازار، خودروهای الکتریکی از "مرحله گسترش مقیاس" به "مرحله بهینه سازی عمیق ایمنی و قابلیت اطمینان سیستم" می روند، که در آن طراحی عایق-سیستم های الکتریکی ولتاژ بالا به یکی از مسائل فنی کلیدی تبدیل شده است.

 

 

محصولات اصلی فعلی خودروهای الکتریکی مسیرهای فنی متعددی از جمله HEV، PHEV، EREV، و الکتریکی خالص را پوشش می‌دهند، با سطوح ولتاژ بالای سیستم-شان که معمولاً از 200 ولت تا 800 ولت متغیر است. تحت روند طراحی معماری بسیار یکپارچه خودرو و به طور مداوم کوچک شدن فضا، چگونگی دستیابی به یک راه حل عایق الکتریکی قابل اعتماد، پایدار و انبوه{4} در فضای ساختاری محدود به یک چالش واقعی در طراحی سیستم های باتری قدرت تبدیل شده است.

 

در سیستم استاندارد ایمنی خودروهای الکتریکی فعلی، قابلیت اطمینان عایق{0}}قطعات ولتاژ بالا مستقیماً با حفاظت از شوک الکتریکی کارکنان، ایمنی عملکردی و قابلیت‌های حفاظت از خطای سیستم مرتبط است. به عنوان هسته انرژی ولتاژ بالا، طراحی عایق سیستم باتری قدرت نه تنها بر ایمنی سلول‌های جداگانه تأثیر می‌گذارد، بلکه پایداری سیستم را در ماژول باتری، بسته باتری و حتی کل سطح خودرو تعیین می‌کند.

 

 

در مراحل اولیه تولید باتری های قدرت، عایق خارجی سلول ها عمدتاً به پوشش متکی بود. با این حال، همانطور که ماژول‌های باتری به سمت یکپارچگی بالا، اتوماسیون و CTP (Cell to Pack) تکامل یافتند، مواد پوشش سنتی به تدریج محدودیت‌هایی را از نظر سازگاری خودکار، سازگاری مونتاژ و قابلیت اطمینان طولانی مدت آشکار کردند.

 

در برابر این پس زمینه، پوشش پودری، به عنوان یک ماده پوشش صنعتی بالغ، به تدریج در طراحی عایق سلول های باتری قدرت معرفی شده است. تشکیل یک لایه عایق پیوسته و متراکم از طریق پوشش اسپری به طور موثری از مشکلات شکاف هوا جلوگیری می کند و دارای ویژگی هایی مانند چسبندگی پایدار، مقاومت در برابر آسیب و مناسب بودن برای تولید کاملاً خودکار است. برای تولید در مقیاس بزرگ، یک فرآیند پوشش اسپری سلولی مستقل به دستیابی به کنترل پایدار کیفیت عایق در مرحله منبع کمک می کند و پایه ای قابل اعتماد برای مونتاژ ماژول و بسته بعدی فراهم می کند.

 

 

در ساختارهای سلول باتری منشوری، به دلیل اینکه پتانسیل پوشش بین الکترودهای مثبت و منفی قرار دارد، خود سلول ذاتاً در سطح طراحی شارژ می شود. برای جلوگیری از خوردگی یا خطرات ایمنی ناشی از تماس بین بدنه و اجزای ساختاری خارجی، باید از طریق عایق خارجی به عایق کاری مؤثر رسید. در این کاربرد، پوشش‌های پودری اساساً یک "روکش عایق" برای سلول ایجاد می‌کنند و ایمنی الکتریکی را تضمین می‌کنند و در عین حال قابلیت اطمینان کلی ساختار را بهبود می‌بخشند.

 

در مقایسه با محلول های سنتی، پوشش های پودری عملکرد متعادل تری از نظر مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت در برابر حرارت مرطوب و حفظ عملکرد پس از شوک حرارتی ارائه می دهند. علاوه بر این، فرآیند کاربرد آن‌ها به‌طور خودکار آسان‌تر است و نیازهای دوگانه راندمان و سازگاری در تولید باتری‌های قدرت را برآورده می‌کند.

 

 

با افزایش پیچیدگی سیستم‌های ولتاژ بالا{0}خودروهای الکتریکی، استفاده از پوشش‌های پودری به تدریج از عایق سلولی به اکوسیستم الکتریکی گسترده‌تر، از جمله اجزای ساختاری بسته باتری داخلی، سیستم‌های مدیریت حرارتی، مجموعه‌های پوشش، سیستم‌های موتور، و اجزای اتصال ولتاژ بالا{1} گسترش یافته است.

 

در سناریوهای انتقال جریان بالا، سیستم‌های شینه به تدریج جایگزین کابل‌های ولتاژ بالا می‌شوند و به ساختار رسانای هسته در باتری‌های قدرت و سیستم‌های محرک الکتریکی تبدیل می‌شوند. با وارد کردن یک پوشش پودری بر روی سطح میله مسی عایق شده، می توان بدون افزایش قابل توجه ابعاد ساختاری، ایزولاسیون الکتریکی پایدار را به دست آورد. راه‌حل‌هایی که توسط باسبار با پوشش پودری ارائه شده‌اند، عملکرد عایق و الزامات اتلاف گرما را متعادل می‌کنند و به کاهش خطرات حرارتی سیستم کمک می‌کنند.

 

در کاربردهای عملی، اشکالی مانند باس بار باتری مسی اسپری اپوکسی، شینه‌های با روکش پودری اپوکسی، میله اتوبوس‌های عایق‌کاری شده نیکل-و باس بار عایق‌شده قلع{1}}در سطوح مختلف ولتاژ و محیط‌های نصب مورد استفاده قرار می‌گیرند. این فناوری‌های پوشش باسبار یک لایه عایق متراکم را از طریق پودر پوشش عایق باسبار یا رنگ عایق باسبار تشکیل می‌دهند و شین را قادر می‌سازد تا عملکرد پایدار را در شرایط دمای بالا، رطوبت بالا و شوک حرارتی حفظ کند.

 

 

از منظر ایمنی سیستم، شینه پوشش های عایق تشکیل شده توسط پوشش های پودری به طور موثری خطر نشتی جریان را سرکوب می کند و احتمال فرار حرارتی ناشی از استفاده نادرست الکتریکی را کاهش می دهد. از منظر تولید، ویژگی‌های آن در عاری بودن از ترکیبات آلی فرار و داشتن پودر اسپری شده قابل بازیافت با الزامات صنعت خودرو برای تولید سبز و تولید پایدار مطابقت دارد.

 

در سیستم‌های خنک‌کننده باتری، پوشش پودری باسبار اپوکسی و شینه مسی عایق‌شده با پوشش پودر اپوکسی، با استفاده از سیستم‌های اپوکسی، می‌توانند مقاومت در برابر خوردگی و پایداری مکانیکی را بهبود بخشند و در عین حال از عایق الکتریکی اطمینان حاصل کنند و با شرایط چرخه حرارتی طولانی‌مدت سازگار شوند. فناوری‌های مشابه **شینه‌های عایق‌دار با پوشش برق اپوکسی** در حال تبدیل شدن به یکی از فرآیندهای اساسی مهم در سیستم‌های ولتاژ بالا- هستند.

 

 

همانطور که وسایل نقلیه الکتریکی به سمت پلت فرم های ولتاژ بالاتر، تراکم انرژی بالاتر و عمر طولانی تر توسعه می یابند، اهمیت طراحی عایق الکتریکی حتی برجسته تر می شود. پوشش‌های پودری، با پایه فرآیندی بالغ، خواص عایق پایدار، و سازگاری خوب با تولید خودکار، در حال تبدیل شدن به یک فناوری کلیدی ضروری در سیستم‌های باتری ولتاژ بالا و ساختارهای شینه هستند.

 

یافتن تعادل بین ایمنی، عملکرد و هزینه همچنان یک چالش طولانی مدت برای سازندگان خودرو و تامین کنندگان قطعات-است. با نگاهی به روندهای فعلی تکنولوژی، بهینه سازی مستمرشینه عایق پوشش پودریو ساختارهای عایق ولتاژ بالا-موقعیت فزاینده‌ای در زنجیره صنعت خودروهای الکتریکی آینده خواهند داشت.