Полностью герметичная конструкция блока хранения энергии является ключом к обеспечению его безопасности и долгосрочной стабильной работы. Герметизация по сути представляет собой использование устройства для закрытия (герметизации) зазора или обеспечения герметичности соединения. Полностью герметичная конструкция может эффективно предотвратить утечку жидкости и газа внутри элемента батареи, что имеет решающее значение для обеспечения безопасной и стабильной работы системы хранения энергии. Поэтому при проектировании необходимо учитывать как герметичность, так и герметизацию жидкой среды.

В реальной эксплуатации конструкция уплотнения пакета хранения энергии должна всесторонне учитывать множество факторов, таких как материалы, процессы, испытательное оборудование, условия окружающей среды и производственные процессы, чтобы гарантировать, что ее уплотнительные характеристики могут соответствовать ожидаемым стандартам. В этой статье объясняется практика применения и ключевые моменты конструкции уплотнения пакета хранения энергии в реальной инженерии с точки зрения герметичности корпуса пакета, герметичности жидкостного цикла охлаждения и жидкостной охлаждающей среды.

Предыдущая статья: Конструкция герметичного корпуса аккумуляторного блока

Уплотнительная конструкция помогает поддерживать стабильную температуру и давление внутри блока хранения энергии, что играет ключевую роль в нормальной работе и производительности батареи; а уплотнительная конструкция может уменьшить воздействие внешней среды на внутреннюю батарею, например, влаги, пыли и других загрязняющих веществ и т. д., тем самым повышая надежность и срок службы системы. Кроме того, использование соответствующих уплотнительных материалов и конструкций может эффективно улучшить износостойкость и устойчивость к старению уплотнений, повысить долговечность всей системы хранения энергии и сократить расходы на техническое обслуживание.

Основная идея герметичного проектирования заключается в анализе конструкции коробки для выявления ключевых областей, где может существовать утечка, а затем в принятии целевых мер в соответствии с конкретными эксплуатационными и функциональными требованиями различных областей.

1-Анализ структуры коробки

Коробка является не только физическим носителем модулей батареи и электрических компонентов, но и важной гарантией безопасной и надежной работы всей системы хранения энергии. Это «скелет» пакета хранения энергии, который обычно состоит из верхней крышки, нижней коробки, опорных компонентов и уплотнительных деталей и болтов и т. д.

Рисунок 1: Схематическая диаграмма корпуса блока хранения энергии и ключевые области, на которые следует обратить внимание при проектировании герметизации (например, отмеченные красными стрелками)

Как показано на рисунке выше, выясните, где могут возникнуть потенциальные утечки:

l Множество точек соединения деталей, таких как: интерфейс сборки между верхней крышкой и нижним корпусом, интерфейс установки между высоковольтными и низковольтными разъемами и корпусом, интерфейс установки между открытыми компонентами и аккумуляторным отсеком и т. д.

l Если для соединения используются болты, также может возникнуть риск утечки в точке установки и крепления, например, в электрическом интерфейсе и интерфейсе установки передней панели коробки.

l В верхней крышке и нижнем корпусе коробки не должно быть отверстий или зазоров для обеспечения герметичности и защитных свойств коробки.

Рисунок 2: Нижний корпус системы жидкостного охлаждения (рама из листового металла + нижняя пластина из алюминия для жидкостного охлаждения)

2- Герметичная конструкция монтажного интерфейса между верхней крышкой и нижней коробкой

Верхнюю крышку обычно можно разделить на два типа: плоский тип и тип специальной формы. Их структурные характеристики также различаются. Например, композитный материал SMC, алюминий, независимо от того, какой материал, чтобы уменьшить сложность самоуплотняющейся конструкции, верхняя крышка корпуса батареи Крышка обычно имеет цельную конструкцию. Кроме того, требования к открытию верхней крышки также должны соответствовать требованиям интерфейса и должны быть независимыми от интерфейса уплотнения, чтобы уменьшить влияние на уплотнение аккумуляторной батареи. Конструкция уплотнения верхней крышки обычно следует следующим принципам:

l Интегрированная конструкция деталей позволяет избежать проектирования отдельных деталей, что обеспечивает стабильность «самоуплотняющихся» характеристик верхней крышки.

l Позиционные отверстия и элементы позиционирования расположены на краю верхней крышки (за пределами уплотнительного интерфейса между верхней крышкой и нижним лотком).

l Уплотнительное соединение между верхней крышкой и нижним корпусом коробки требует, чтобы сопрягаемая поверхность отвечала требованиям «равномерного» и «непрерывного» уплотнения.

В настоящее время основными решениями для нижнего ящика пакета хранения энергии являются: ящик из листового металла + пластина жидкостного охлаждения, литой ящик + пластина жидкостного охлаждения, профильный интегрированный ящик, литой интегрированный ящик и т. д. Среди них профильный интегрированный ящик и другие решения. Напротив, он имеет преимущества хорошей несущей способности канала потока и низкой стоимости открытия формы, и широко используется. Выбор процесса сварки оказывает большое влияние на эффективность уплотнения. Для сварных соединений из разных материалов и толщин выбор подходящего метода сварки может эффективно улучшить качество сварки, чтобы обеспечить общую прочность и эффективность уплотнения системы.

Кроме того, конструкция уплотнения нижнего короба должна соответствовать следующим принципам уплотнения:

l Для изготовления каркаса используются профили замкнутого сечения, а на стыках применяется технология самоуплотняющихся линейных соединений, например, технология сварки CMT.

l Поддоны для батарей, изготовленные из алюминиевых профилей, необходимо проектировать с одним или несколькими непрерывными слоями герметизирующего коллоида.

l В случае интегрированной пластины жидкостного охлаждения в нижнем коробе необходимо рассмотреть возможность использования коллоидных уплотнений или технологий самоуплотняющихся линейных соединений, таких как технология сварки трением с перемешиванием FSW.

l Уплотнительный интерфейс между верхней крышкой и нижним корпусом коробки требует соответствующей поверхности для соответствия требованиям «равномерного» и «непрерывного» уплотнения. При необходимости уплотнительный интерфейс должен быть обработан и отполирован.

Рисунок 3: Распространенные формы уплотнения между верхней крышкой и нижней коробкой

Обычно верхняя крышка и нижний корпус блока хранения энергии имеют изогнутый фланец и уплотнительную прокладку, как показано на рисунке 2. Верхняя крышка, нижний корпус блока и уплотнительная прокладка полностью уплотнены и соединены крепежными болтами, чтобы гарантировать, что блок хранения энергии соответствует требованиям IP67.

3- Герметичная конструкция электрических и коммуникационных интерфейсов, а также интерфейса установки на передней панели нижнего корпуса

Передняя панель коробки (как показано на рисунке 3) имеет отверстия в экструдированном профиле для установки электрических и коммуникационных интерфейсов для реализации таких функций, как передача тока, коммуникационное взаимодействие и контроль безопасности.

Рисунок 4:Электрические и коммуникационные интерфейсы и интерфейс установки передней панели нижнего корпуса

Герметичность монтажного интерфейса между коробкой и электрическими, коммуникационными и другими интерфейсами должна соответствовать следующим принципам:

l Форма интерфейса спроектирована обтекаемой, чтобы снизить вероятность скопления и проникновения газа и жидкости в интерфейс.

l Точное выравнивание позволяет избежать зазоров, вызванных несовпадением интерфейсов во время установки.

l Перед установкой выполните предварительную герметизацию интерфейса и добавьте антивибрационные прокладки или герметики, чтобы усилить первоначальный эффект герметизации или уменьшить вероятность нарушения герметизации из-за вибрации.

Кроме того, с точки зрения выбора крепежа, используются высокопрочные, высокомоментные крепежи, которые многократно затягиваются в процессе монтажа для обеспечения герметичности интерфейса. Например, если используется гайка для сварки встык, ее особенностью является то, что ее можно напрямую соединить с отверстием в стенке соединяемой детали (передняя панель коробки) для сварки встык. Такая конструкция конструкции может значительно улучшить герметичность соединительной детали.

Рисунок 5: Использование гаек, приваренных встык, для повышения герметичности

4-Выбор уплотнения

Проектирование и выбор уплотнения имеют решающее значение, поскольку они напрямую влияют на надежность и срок службы системы. Ниже приведены ключевые факторы, которые следует учитывать при проектировании и выборе уплотнений для систем жидкостного охлаждения накопителей энергии:

l Уплотнительный материал должен обладать определенной химической и давящей совместимостью и выдерживать диапазон рабочих температур системы, включая высокие и низкие температуры. Выбор материала уплотнения зависит от условий эксплуатации и требований к сроку службы. Обычные уплотнительные материалы включают резину, политетрафторэтилен (ПТФЭ), нейлон, металл и т. д.

l Свобода от утечек: Уплотнение должно быть способно адаптироваться к незначительной деформации, которая может возникнуть в системе во время работы, чтобы обеспечить хороший эффект уплотнения в различных рабочих условиях. Как правило, деформация прокладки должна быть больше 30% и меньше 60%, а давление на уплотняющем интерфейсе должно быть больше 30 кПа.

Мы будем регулярно обновлять технологии и информацию о тепловых проектах и оптимизации, и делиться этой информацией с вами для справки. Благодарим вас за интерес к компании Walmate.