Складная прокладка решает проблемы с герметизацией аккумуляторной батареи

Jul 06, 2023

Амир Яздани и Андреас Прокш исследуют, как новая складная прокладка Datwyler решает проблемы существующих технологий

Безопасность и эффективность являются ключевыми моментами для современных разработчиков аккумуляторных систем. Аккумуляторы для новых транспортных решений представляют собой новые проблемы по сравнению с аккумуляторами, используемыми в двигателях внутреннего сгорания (ДВС). Такие проблемы, как температурный разгон и коррозия компонентов батареи, могут привести к ситуациям, которые подвергают опасности пассажиров или значительно сокращают срок службы батареи. Надлежащая герметизация аккумулятора внутри корпуса необходима для снижения этих рисков, поскольку герметизация является первой линией защиты от нежелательных негативных воздействий. Аккумулятор должен быть правильно запечатан во избежание попадания пыли и влаги. При электрическом заземлении крышки также необходимо учитывать электропроводность уплотнения.

Для герметизации корпусов батарей обычно используются существующие прокладки, в основном на основе клеев и силиконовых эластомеров, а также растворы «форма на месте» (FIP), которые впрыскиваются в корпус и оставляются для отверждения. Оба представляют проблемы с точки зрения обращения во время установки, расположения на лотке, эффективности после отверждения и способности облегчить как текущее обслуживание, так и возможность переработки по окончании срока службы. В результате компания Datwyler разработала инновационное решение — складную прокладку, которая обеспечивает герметичность аккумуляторных блоков и устраняет все эти проблемы. Решение сочетает в себе современные эластомерные материалы с тонкими металлическими пластинами, складными в точках и жесткими в целом, которые можно задавать и размещать с интервалами в соответствии с уникальной геометрией детали, что позволяет осуществлять точный монтаж вручную или с помощью робота.

Обычно для корпуса батареи и связанных с ним уплотнений допуски очень строгие и должны соответствовать IP6x или эквивалентным параметрам защиты от проникновения. Любые зазоры не допускаются, поэтому при проектировании металлической вставки компания Datwyler может точно контролировать размеры с минимальной погрешностью. Инженеры используют очень точные эластичные свойства резинового материала Datwyler для выполнения требований в пределах параметров, требуемых на определенной высоте. В отличие от прокладок FIP, здесь нет начального или конечного участка, где необходимо следить за тем, чтобы не было небольшого канала для защиты от воздействия коррозии.

Точная и надежная установка складной прокладки имеет ключевое значение, поскольку производители аккумуляторов создают аккумуляторные системы более высокой плотности, а их корпуса становятся все более сложными и разнообразными. Эти более сложные конструкции нуждаются в более точной прокладке, чтобы обеспечить целостность уплотнения, и металлический элемент решения гарантирует это. Металл обычно тот же, что и сам корпус, а поверхность анодирована и обработана для обеспечения прочного соединения с эластомерным компонентом. Результатом является уплотнительное решение, которое обеспечивает повышенную долговечность, а также электропроводность, что означает, что электричество может легко передаваться от верхней крышки к нижнему корпусу через прокладку, что позволяет избежать коррозии, вызванной накоплением электричества. Автономные растворы чистого каучука и FIP не обладают такой способностью.

Наконец, электромагнитные помехи (ЭМП), которые могут повлиять на такие компоненты, как датчики или критически важные блоки управления, также можно уменьшить с помощью материалов, экранирующих ЭМП, которые можно использовать для изготовления резинового элемента складной прокладки.

Численное моделирование герметизирующих свойств складных прокладок является ключевым элементом всего процесса проектирования. Такое моделирование позволяет понять точное механическое и термическое поведение уплотнения в экстремальных условиях, обеспечивая эффективность и надежность уплотнения в различных критических ситуациях. Эта работа начинается с двухмерной конечно-элементной модели, в которой оцениваются изменения давления уплотнения вдоль кромок уплотнения (см. рисунок 1). Как только контактное давление и площадь уплотнения соответствуют требованиям для конкретных заданных характеристик, работа по моделированию продолжается с проведением трехмерного моделирования методом конечных элементов, чтобы оценить величину предварительного напряжения на болтах, необходимого для удержания складной прокладки. на месте. Это предварительное напряжение также гарантирует желаемую электропроводность между частями корпуса.