Перспективы применения порошковых покрытий в электромобилях

Благодаря глобальному консенсусу по ускорению электрификации транспорта, отрасль транспортных средств на новых источниках энергии за последние несколько лет добилась скачкообразного развития. Даже на фоне глобальной пандемии и нехватки чипов, существенно влияющих на традиционный автомобильный рынок, автомобили на новых источниках энергии сохранили уверенную динамику роста, став основным драйвером новых продаж в мировой автомобильной промышленности. Поскольку проникновение на рынок продолжает расти, электромобили переходят от «этапа расширения масштаба» к «этапу глубокой оптимизации безопасности и надежности системы», на котором проектирование изоляции высоковольтных электрических систем становится одной из ключевых технических проблем.

 

 

В настоящее время основные продукты электромобилей охватывают множество технических направлений, включая HEV, PHEV, EREV и чисто электрические автомобили, при этом уровни напряжения их высоко-системных систем обычно варьируются от 200 В до 800 В. В условиях высокоинтегрированной архитектуры транспортных средств и постоянно сокращающегося пространства поиск надежного, стабильного и массового-производимого решения по электроизоляции в ограниченном структурном пространстве стал настоящей проблемой при проектировании систем силовых аккумуляторов.

 

В действующей системе стандартов безопасности электромобилей надежность изоляции высоковольтных компонентов напрямую связана с защитой персонала от поражения электрическим током, функциональной безопасностью и возможностями защиты от сбоев системы. Являясь основой высоковольтной энергии, конструкция изоляции силовой аккумуляторной системы не только влияет на безопасность отдельных элементов, но также определяет стабильность системы на уровне аккумуляторного модуля, аккумуляторной батареи и даже на уровне всего автомобиля.

 

 

На ранних этапах производства аккумуляторов внешняя изоляция элементов в основном заключалась в покрытии. Однако по мере того, как аккумуляторные модули развивались в сторону высокой интеграции, автоматизации и CTP (от ячейки к упаковке), традиционные материалы покрытия постепенно обнаруживали ограничения с точки зрения адаптируемости автоматизации, согласованности сборки и долгосрочной-надежности.

 

На этом фоне порошковое покрытие, как зрелый материал промышленного покрытия, постепенно внедряется в конструкцию изоляции элементов силовых аккумуляторов. Формирование непрерывного и плотного изоляционного слоя посредством нанесения распылением эффективно позволяет избежать проблем с воздушными зазорами и обладает такими характеристиками, как стабильная адгезия, устойчивость к повреждениям и пригодность для полностью автоматизированного производства. При крупномасштабном-производстве независимый процесс нанесения покрытия напылением ячеек помогает добиться стабильного контроля качества изоляции на исходной стадии, обеспечивая надежную основу для последующей сборки модулей и блоков.

 

 

В призматических конструкциях аккумуляторных элементов, поскольку потенциал корпуса находится между положительным и отрицательным электродами, сам элемент по своей природе заряжен на проектном уровне. Чтобы предотвратить коррозию или риски безопасности, вызванные контактом между корпусом и внешними конструктивными компонентами, необходимо обеспечить эффективную изоляцию за счет внешней изоляции. В этом случае порошковые покрытия по существу создают «изоляционное покрытие» элемента, обеспечивая электрическую безопасность и одновременно повышая общую надежность конструкции.

 

По сравнению с традиционными решениями порошковые покрытия обеспечивают более сбалансированные характеристики с точки зрения коррозионной стойкости, устойчивости к влажному нагреву и сохранения характеристик после термического удара. Кроме того, процесс их применения легче автоматизировать, что отвечает двойным требованиям эффективности и последовательности при производстве аккумуляторов.

 

 

Поскольку сложность высоковольтных-систем электромобилей продолжает расти, применение порошковых покрытий постепенно расширилось от изоляции элементов до более широкой электрической экосистемы, включая структурные компоненты внутренних аккумуляторных блоков, системы управления температурным режимом, узлы корпуса, системы двигателей и высоковольтные соединительные компоненты.

 

В сценариях передачи больших-токов системы сборных шин постепенно заменяют традиционные высоковольтные кабели, становясь основной проводящей структурой в силовых батареях и системах электропривода. Путем нанесения порошкового покрытия на поверхность изолированной медной шины можно добиться стабильной электрической изоляции без значительного увеличения конструктивных размеров. Решения, представленные шинопроводами с порошковым покрытием, уравновешивают характеристики изоляции и требования к рассеиванию тепла, помогая снизить тепловые риски в системе.

 

В практическом применении такие формы, как медные аккумуляторные шины с эпоксидным напылением, шины с эпоксидным порошковым покрытием, изолированные шины с никелированным-покрытием и изолированные шины с луженым-покрытием, используются при различных уровнях напряжения и условиях установки. Эти технологии покрытия шин образуют плотный изолирующий слой с помощью порошкового изолирующего покрытия шин или изолирующей краски для шин, что позволяет шине сохранять стабильную работу в условиях высокой температуры, высокой влажности и термического удара.

 

 

С точки зрения безопасности системы, шина с изоляционным покрытием, образованная порошковыми покрытиями, эффективно подавляет риск утечки тока и снижает вероятность теплового выхода из-под контроля, вызванного неправильным использованием электрического тока. С точки зрения производства, его характеристики, заключающиеся в отсутствии летучих органических соединений и наличии перерабатываемого распыленного порошка, соответствуют требованиям автомобильной промышленности к экологичному и устойчивому производству.

 

В системах охлаждения аккумуляторов эпоксидное порошковое покрытие шин и изолированная медная шина с эпоксидным порошковым покрытием с использованием эпоксидных систем могут улучшить коррозионную стойкость и механическую стабильность, обеспечивая при этом электрическую изоляцию и адаптируясь к длительным-условиям термоциклирования. Подобные технологии **силовых шин с эпоксидным покрытием** становятся одним из важных фундаментальных процессов в системах высокого-напряжения.

 

 

По мере того, как электромобили развиваются в направлении платформ с более высоким напряжением, более высокой плотностью энергии и более длительным сроком службы, важность проектирования электрической изоляции станет еще более заметной. Порошковые покрытия с их отработанной технологической основой, стабильными изоляционными свойствами и хорошей адаптируемостью к автоматизированному производству становятся незаменимой ключевой технологией в высоковольтных аккумуляторных системах и шинных конструкциях.

 

Поиск баланса между безопасностью, производительностью и стоимостью остается долгосрочной-задачой для производителей автомобилей и поставщиков комплектующих. Учитывая текущие технологические тенденции, постоянная оптимизацияИзоляционная шина с порошковым покрытиема высоковольтные изоляционные конструкции-будут занимать все более важное место в будущей цепочке производства электромобилей.