התפקיד האסטרטגי של העברת Resin מוליד בייצור EV סוללה Enclosure

חבילת הסוללה ברכב חשמלי סוללה (BEV) מייצגת את מרכז העלות הגדול ביותר ואת מערכת המשנה הכבדה ביותר. Reducing המסה שלה ללא הקרבה של קשיחות מבנית, נחיתות, או בטיחות תרמית היא מטרה הנדסית ראשונית. Resin Transferding (RTM) התפתחה מקצבי שטח ואופנועים נמוכים לתוך שיטת ייצור גבוהה מתאים עבור רכב גדול, עבור תרכובות משולבת, כגון סוללות מורכבות משולבת, עם מחזורי אחסון מורכבים עם מחזורי רכב משולבים עם נפחים מורכבים, עם מחזורי רכב מורכבים, עם מחזורי שטח עם מחזורי סוללה, עם תרכובות מורכבות משולבת, עם מחזורי שטח מתכת מורכבים, עם מחזורי שטח מתכת עם נפח מתכת מורכבים, עם מחזורי שטח עם תרכובות מורכבות, עם מחזורי שטח מתכת מורכבים עם תרכובת מורכבת, עם מחזורי שטח מתכת עם מחזורי רכב משולבים עם מחזורי שטח עם נפח מתכת עם נפח מתכת עם נפח מתכת מורכבים, עם נפח מתכת עם מחזורי רכב משולבים עם תרכובות גבוהה, עם מחזורי רכב משולבים עם מחזורי תערובת משולבת עם מחזור משולב, עם תרכובות משולבת עם תרכובת מורכבת, עם מחזור משולב, עם מחזור משולב, עם מחזורי שטח מתכתי שטח עם מחזורי שטח מתכת מורכבים, עם מחזורי שטח מתכת מורכבים, עם מחזור רב-מולקולנוע משולבת,

RTM הוא תהליך סגור-מתוק שבו preform סיבים יבש ממוקם בתוך משטח עובש מחומם, ו resin נוזל מוזרק תחת לחץ כדי לאגור את חיזוק.לאחר ריפוי, החלק מודמו עם ממדים נטו-shape ואיכות משטח גבוהה.תהליך זה מגבה את הפער בין המאפיינים מכניים קיצוניים של preprepregsed-cured prepregs ו- high-the-ume-inated תפקוד נמוך יותר של מחזור חיים סוללה מעולה.

RTM לעומת תהליכי ייצור חלופיים

מהנדסים הבודקים שיטות ייצור של המתחם חייבים לשקול עסקאות בזמן מחזור, השקעה הון, מורכבות חלקית וביצועים מכניים. עובש קומפרסון של SMC מציע זמני מחזור מהיר ועלויות חומר נמוך אבל סובל מאורך סיבים מוגבלים וכוח ספציפי נמוך יותר. עיבוד נוגדנים אוטומטי מספק את התכונות המכאניות הגבוהות ביותר אבל לכפות תקופות ארוכות, צריכת אנרגיה גבוהה, גמישות מוגבלת של גלוקוזית TM עקב מגבלות.

High-Pressure RTM (HP-RTM), באמצעות לחץ הזרקת של 80-120 בר, מאפשר הפחתה מהירה של עיוותים עבים, מורכבים תוך שמירה על שבריר סיבים של 55 עד 60 אחוזים.תהליך זה מצמצם את התוכן הריק ואת היווצרות נקודה יבש, ייצור חלקים עם התנהגות מכנית עקבית.

מערכות חומרים קריטיות עבור סוללות Enclosures

בחירת השילוב הנכון של אדריכלות חיזוק, כימיה שרף וחומרים הליבה היא ההחלטה העיצובית הזמנית ביותר עבור מתחם סוללה RTM.מערכת החומרית חייבת לטפל בעומסים מבניים, ניהול תרמי, בטיחות אש, תאימות אלקטרומגנטית (EMC), ועמידות ארוכת טווח בסביבות רכב קשות.

אדריכלות סיבים

פרפור סיבים משמש כעמוד השדרה המבני של המתחם. non-Crimp הבדים (NCFs) עשויים סיבי פחמן הם הבחירה הסטנדרטית עבור מחסנים ביצועים גבוהים בשל יחס כוח גבוה שלהם משקל ויכולת להיות מותאם עבור שבילים מסוימים עומס. NCFs כולל שכבות מרובות של סיבים חד-צדדיים תפרים יחד, המאפשרים מהנדסים או סיבים רגישים 0, 90 מעלות צלזיוס כדי להפחית את עלויות קריטיות כדי להפחית את יעילות פחמן או עמידות, 000.

מרקי Woven מציעים יכולת גבוהה יותר עבור משטחים מורכבים, כגון הפינות והמעברים של צינור סוללה, אבל הם מציגים סיבים מצטמצמים את חוזקם של עשרות ודחוסים על ידי 10-20% בהשוואה NCFs עם משקל שווה ערך. â € ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ â ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ⁇ ⁇ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ⁇ ⁇ ¢ ¢ ⁇ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ⁇ ¢ ¢ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

כימיה: Balancing Flow, Toughness, Fire Resistance

מערכת השרף חייבת לזרום בקלות לתוך חלל עובש, רטוב את הסיבים preform לחלוטין, לרפא במהירות ללא יצירת חום אקסותרמי מוגזם שיכול לקרוע את החומר או ליצור מתחים שאריות. עבור סוללת הרכב, epoxy resins לשלוט הנוף בשל האיזון המעולה שלהם של תכונות מכניות, תכונות דבק, ויציבות תהליכים.

מערכות אפיקס שונו עם תוספי להבה - כגון אלומיניום trihydroxide (ATH), מגנזיום hydroxide (MDH), או תרכובות מבוסס זרחן - יכול להפחית באופן משמעותי את שיעורי שחרור חום ודור עשן במהלך אירוע תרמי.עבור טמפרטורות שירות גבוהות יותר או עמידות לא פנימית, פנואל או benzoxazines לספק רדומים מצוינים היווצרות תרמית נמוכה התנהגות גמישה.

ניהול תרמי הוא פונקציה קריטית נוספת של מערכת השרף.על ידי הוספת מלאכי התנהגות תרמיים כגון בורון nitride, alumina, או גרפיט, הממטריקס יכול לעזור dissipate חום שנוצר על ידי תאי הסוללה במהלך פעולה נורמלית ובמהלך טעינה מהירה. זה תוסף תרמי פעיל קירור מערכות הפעלה ומסייע לשמור על אחידות תאים, להאט את ההתקדמות של ריצה תרמית.

חומרי גלם עבור מבנה סנדוויץ'

כדי להשיג את הנוקשות הגבוהה הנדרשת עבור רחבות לא נתמך על פני השטח בעוד minimizing משקל, מבנים כריכים עם קצף או ליבות דבש משולבים לעתים קרובות לתוך ה RTM cu. Closed-d-cell קצף פולימר עשוי פוליתמיד (PEI), פולימטמיאטמיאקריד (PMI), או פוליאתילן terephtha (ET) לספק כוח מצוין ועייפות מ דחיסות דחוסות לפני דחיסות ליבה של 200 ק"ג'ר.

ליבת עץ Balsa, למרות כבד יותר ורגיש יותר לקליטת לחות, להציע התנגדות אש מעולה ומשמשים בכמה עיצובים מורכבים כדי לעמוד בסטנדרטים של רגישות מחמירה.בטיחות דבשקום בנוי מאלומיניום או נייר ארמידי לספק את היחס הנוקשות הגבוהה ביותר למשקל, אך אתגרים נוכחיים ב RTM בשל הסיכון של שרף בתוך התאים, אשר מוסיף מסה לא רצויה.

עיצוב מבני ו- Multi-Physics Simulation

העיצוב של מתחם סוללה RTM דורש אופטימיזציה במקביל של ביצועים מבניים, התנהגות תרמית, וכדאיות ייצור.אנליזה של רכיב פינטיט (FEA) וכלים בסימולציה זרימה הם הכרחיים לנבא התנהגות חלקית לפני ביצוע כלי יקר.

אפשרויות לRoverworthness and Load Paths

מתחם הסוללה אינו רק ארגז המכיל; הוא מרכיב מבני שמשתתתת במערכת ניהול ההתרסקות של הרכב.זה חייב להתנגד לחדירה מלפנים, מהצד, והשפעות אחוריות, להגן על התאים מפני פסולת קרקעית, ולשמור על השלמות שלה במהלך אירוע רולובר.מהנדסים חייבים לתכנן מסלולי עומסים שמפיצים אנרגיה באמצעות סיבים חזקים, רציפה, ו perip של תסרוקת אנרגיה מתקדמת (A) מאשר עיצוב יעיל של סוללות אנרגיה.

הממשק בין המתחם לבין גוף הרכב חייב להיות מתוכנן עם הוספת מתכת או flanges שיכולים לעמוד כוחות עתק גבוה ולהעביר עומסי Shear. Co-olding אלה מתכתיים במהלך תהליך RTM מבטל פעולות אג"ח משנית ויוצר ממשק חסינה-הגנה. Finite משלבת נטיות ply מפורטות, ערימה אפקטים, והתנהגות אג"ח המאפשרת מהנדסי לסימולציה וביצועים של קיר פולשני.

ניהול התרחבות תרמית ולחצים סובסידיים

חומרים Composite מציגים מקדם של התרחבות תרמית (CTE) כי הוא לעתים קרובות סדר גודל נמוך יותר מאשר אלומיניום או פלדה. כאשר המתחם הוא תקוע מודולים מתכתיים, מחזורי טמפרטורה - החל מהצטננות קיצונית מתחיל לתנאי נהיגה גבוהים - חינוך התרחבות שונה שיכולה לייצר מתח פנימי גדול, מוביל פוטנציאלי לשחיקה, מתפתל, או איטום.

פתרונות עיצוב כוללים שימוש בלחמניות ממשק גמישות, חיזוק סלקטי עם סיבים המוכוונים ב ±45 מעלות כדי להתאים את רפורמציה של Shear, וליישם את כרטיסי גז אלסטומריים שיכולים לספוג תוכנת סימולציה תנועה יחסית.תרופה אשר מדגימה את התגובה האנטישמית ואת השלב הבא של קירור לאחור מאפשר למעצבים לחזות התפלגות מתח חיווריבי ואופטימיזציה של מחזור כדי למזער סימולציה חלקית.

המונחים: Electromagnetic Compatibility Shielding

סיבים פחמן מורכבים הם מוליכים חשמלית, המציע רמה של התערבות אלקטרומגנטית טבועה (EMI) מגן.עם זאת, מוליכות של כיפת פחמן-פיבר הוא בדרך כלל נמוך יותר מאשר זה של מתכת מוצקה, פערים ב Seams, הכניסות, או מזרז יכול ליצור נתיבי דליפה. כדי להבטיח תאימות עם מערכת ניהול סוללות רגיש (BMS) אלקטרוניקה למנוע התערבות עם מערכות תקשורת, אסטרטגיות ייעודיות.

גישות נפוצות כוללות כיפוף מרש מתכת או מורחב לתוך פני השטח הפנימי של המתחם, החל צבע התנהגות או ציפוי ריסוס במהלך פעולות משניות, או באמצעות שכבת קדם-פור נפרד של סיבי פחמן מצופים ניקל או מרש נחושת.הבחירה של שיטת מגן תלויה יעילות מגן הנדרשת (SE) ב decibels, את טווח התפעולי של מוצרי האלקטרוניקה, העלות והמטרות המוחזקות של כלי המקררים.

עיצוב ישן והנדסת תהליכים

RTM מוצלח עבור תסרוקות סוללות גדולות דורשות כלי ממונדס בקפידה התומך הזרקת רזסין מהירה, חימום אחיד וחלק יעיל להרוס.עיצוב כלי משפיע ישירות על זמן מחזור, איכות חלקית ועלות הייצור.

הזריקה ואסטרטגיות הנדודות

הפריסה של שערי הזריקה ונמלי האוורור קובעת את נתיב זרימת השרף ואת היכולת ליישב לחלוטין את המבוא ללא מלכודת אוויר. עבור מחסניות מרובעות - אשר לעתים קרובות מאופקים דק (< 5 מ"מ) עם משטחים גדולים של פלאאר - נקודת הזריקה מרכזית בשילוב עם vental venting הוא תוכנת סימולציה נפוצה.

שערי הזריקה מרובים עשויים להיות נדרשים עבור מתחמים גדולים מאוד כדי להפחית את זמן מילוי ולמנוע זריקה מוקדמת.סיונטית, שבו השערים פתוחים ברצף שנקבע מראש על בסיס חיישנים הקדמיים זרימה, מבטיח שלם רטוב לחלוטין תוך צמצום היווצרות קו הנדפס. סיוע Vacuum החל בנמלי האוור שואב אוויר מן העמידות עובש לפני ובמהלך ההזרקה, צמצום התוכן מתחת ל-1% מתחמיצים.

כלים ואסטרטגיות Heating

כלי ייצור עבור HP-RTM הוא בדרך כלל מכונה מ- P20, 4140, או H13 פלדה כלי פלדה, אשר יכול לעמוד בלחץ הזריקה גבוה ורכיבה תרמית ללא עיוות.עבור ייצור נמוך יותר או אב-טיפוס פועל, אלומיניום או כלים ניקל מציעים כתמים מהירים יותר חום וקצב קירור עקב מוליכות תרמית גבוהה שלהם, צמצום זמן מחזור על חשבון כלי החיים.

הרס חלקים גדולים, מחוספסים ללא פגיעה משטחים העדין או אוויר מלכוד בממשק בין החלק לבין עובש דורש מערכות שחרור חזקות. Semi-permanent עובש סוכנים הם מוחל לפני כל מחזור, אבל עבור ייצור גבוה כרכים, ציפוי שחרור קבוע או טיפולים פני השטח כלי (כגון ציפוי TiN או DLC) יכול להאריך את המרווחים בין סוכן לקצור.

זמן מחזורי לאספקת כלי רכב

ייצור הרכב דורש פעמים מחזור נמדד בתוך דקות, לא שעות. Achieving מהר RTM מחזורי עבור מחסניות גדולות סוללה דורש שילוב של מערכות רזסין מהיר, בקרת טמפרטורה אגרסיבית, וציוד הזריקה מהיר. epoxy או מערכות פוליאורטן יכול להשיג הדגמה של פעמים של 3-7 דקות כאשר התבנית נשמרת ב 120- 150 מעלות צלזיוס מוקדם יותר מהתחממות את המייבשים לפני המטענים התרמיצים לתוך הירכיים לתוך הירכיים לתוך הירכיים ולהפחית את הירכיים לתוך הירכיים באופן כללי.

⁇ אוטומטית ממטר, ערבוב ומערכות הזריקה עם גודל יורה מעל 10 ק"ג ורמת שערי עד 200 גרם /s זמינים מסחרית, מסוגל למלא עובש גדול בתוך 30 שניות.רובוטים לבצע טיפול טרוםפור, טעינה של תוספות, והדגמה, הסרת כוח הפעלה ושיפור בטיחות.

תקני בטיחות והסמכת

אולמות סוללה חייבים לציית לסטנדרטים של בטיחות קפדנית, כולל אלה שנקבעו על ידי FLT:0 ,SAE InternationalureFLT:1 (כגון SAE J2464 עבור בדיקות למניעת שימוש בסוללות), האו"ם ECE R100 סטנדרטי, ואת ה- Underwritings מעבדות UL 2590 סטנדרטי עבור סוללות גדולות של תחנת כוח.תקנים אלה לרשום בדיקות שימוש מכני (crush, ירידה, , שטף), מבחנים תרמיים (חשיפה, לחץ דם תרמי (חשיפה, מעגל מטען תרמי), חימום תרמי).

הסמכה של מתחם סוללה מורכב דורש להוכיח כי חלק RTM שומר שלמות מבנית וכיסוי אש מעבר להקדשה של כשל תאים. בדיקות התנגדות אש, כגון חשיפת המתחם לאש בנזין או טמפרטורת להבה מוגדרת של 590 מעלות צלזיוס במשך שתי דקות, הם דרישות סטנדרטיות.מערכת רזין, חומר ליבה, וכל ציפויים אינפיניים חייבים למנוע באופן קולקטיבי של להבה וחום לתוך תאים סמוכים למשך זמן מוגדר.

הברית האירופית לבאטדורות 1 (FLT:0) מדגישה את הצורך בפרוטוקולים סטנדרטיים לבדיקת סטנדרט כדי להאיץ את אימוץ חומרים מתקדמים.כפי שיצרנים עובדים כדי לאשר את המתחם, שיתוף פעולה הדוק עם מעבדות בדיקה וגופים רגולטוריים מבטיח כי העיצוב עומד בכל הדרישות החלות לפני ההשקה.

כיוונים עתידיים: RTM ו- Cell-to-Pack

הגבול הבא בייצור סוללת הוא Thermoplastic Resin Transferding (T-RTM) על ידי שימוש במונומרים בעלי עוצמה נמוכה - כגון caprolactam עבור פולימיד 6 (PA6) או מערכות פולימידיות יון - T-RTM מאפשר החלפת פולימריזציה ממוחזר בתוך התבנית, ומייצרת מאטרוזיס תרמופלסטי לחלוטין.

ארכיטקטורות (CTP) ותא-to-chassis (CTC) אשר מבטלות את הצורך במודולים ושילוב ישירות של תאי סוללה לתוך מבנה הרכב, מקום אפילו דרישות גדולות יותר על המתחם.הההתחמור חייב לשמש כחבר מבני הראשי בעת מתן דחיסה מדויקת של התאים והתרחבות תרמית מצטברת באופן ישיר.

קיימות היא גם פיתוח תהליך נהיגה.ביו מבוסס epoxy resins נגזר משמן lignin או ירקות, בשילוב עם חיזוק סיבי פחמן ממוחזר, מציעים נתיב כדי להפחית את טביעת הרגל פחמן של יעילות תהליכים, כולל צמצום הפסולת בשלב ההכנה והגבלת צריכת האנרגיה במהלך הריפוי, לשפר את הפרופיל הסביבתי של תרכובות RTM.

מסקנה

העברת Resin המצורף מספקת מסגרת ייצור אשר מתייחסת ישירות לדרישות הסכסוך המוטלות על אולמות הסוללה: הצורך בחשיבה קיצונית, ביצועים מבניים חזקים, בטיחות תרמית ואש, וייצור מדרגי, על ידי בחירת ארכיטקטורת חיזוק, כימיה רזסין, וחומרים ליבת, ועל ידי אופטימיזציה של תבנית ותהליכי תהליכים באמצעות סימולציה, מהנדסים יכולים לספק אולמות עמידה בתנאי רכב מחמירים תוך צמצום המוניות על ידי 30–5 מבנים מקבילים.

השינוי לקראת שילוב תאים-to-pack, חומרים תרמופלסטיים, ומזינים בר קיימא מרחיב את המעטפה של מה אפשרי עם RTM חברות להשקיע בהבנה את הממשק בין עיצוב, חומרים, והנדסת תהליכים היום יהיה להציב לספק מערכות סוללות בטוחות יותר, קלות יותר ויעילות יותר כמו שוק הרכב החשמלי ממשיך לגדול.