Cinque considerazioni sulla progettazione al momento della scelta della soluzione di sfiato della batteria ottimizzata

Di Shane Campbell, product manager, Donaldson

Le odierne tendenze nel campo della progettazione in evoluzione e gli standard del settore automobilistico stanno influenzando l'aspetto, la durata e le prestazioni dei nuovi modelli di veicoli elettrici, anche a livello di progettazione di sfiati del pacco batteria. La crescita della domanda dei consumatori di veicoli elettrici (EV) va di pari passo con la domanda di batterie innovative che forniscono maggiore potenza e autonomia più duratura.

Man mano che le batterie diventano più sofisticate, cresce la necessità di proteggerle dagli elementi. Gli ingegneri del pacco batteria conoscono le applicazioni dei veicoli e, combinandole con un'adeguata tecnologia di sfiato, aiutano a migliorare le prestazioni degli EV.

Di seguito sono elencati cinque importanti aspetti che Donaldson tiene in considerazione durante la progettazione di una soluzione per massimizzare le prestazioni del pacco batteria del veicolo: 

1. Fornire equalizzazione della pressione

2. Ingegneristica per la protezione dell'ingresso

Sebbene i requisiti del flusso d'aria siano fondamentali per la gestione dei livelli di pressione nei pacchi batteria, anche la protezione dell'ingresso per evitare contaminazioni è una considerazione importante. Un parametro chiave da utilizzare durante le fasi di progettazione e collaudo è il grado di protezione dell'ingresso (IP), indicativo dell'efficacia della sigillatura degli involucri contro i corpi estranei e l'umidità.

I tipici contaminanti da cui deve proteggersi uno sfiato della batteria includono acqua (irrorazione e immersione), olio, polvere e particelle di sabbia. Gli sfiati della batteria a doppio stadio Donaldson utilizzano un design unico del corpo e la membrana Tetratex™ in ePTFE, un mezzo di filtraggio brevetto, per fornire un'eccezionale protezione del pacco batteria.

Con l'aumento della protezione dell'ingresso, il flusso d'aria di degasaggio di emergenza può essere ridotto, quindi le soluzioni di sfiato adeguate devono trovare l'equilibrio ottimale tra la protezione di ingresso e il flusso d'aria di degasaggio.

3. Gestione di casi limite

I pacchi batteria e gli involucri di EV sono creati per affrontare casi limite imprevisti, ossia eventi che si verificano a parametri operativi estremi. Sebbene i casi limite si verifichino di rado, è importante che una soluzione di sfiato sia ottimizzata per ridurre il rischio di danni al pacco batteria e attenuare i guasti ai componenti o le riparazioni costose.

Di seguito sono riportati alcuni scenari limite nei quali Donaldson testa i propri prodotti:

• ricarica rapida in CC: questo processo di ricarica è notevolmente più veloce rispetto alle normali stazioni di ricarica e genera calore e pressione aggiuntivi sulla batteria di EV.
• Viaggi in salita: lo sport competitivo delle corse in salita provoca un improvviso cambiamento di altitudine che comporta l'aumento della pressione e della temperatura nella batteria di un veicolo.
• Guado d'acqua: guidare un fuoristrada in un torrente può causare uno shock termico a un pacco batteria caldo, quindi un rapido evento di vuoto dovuto all'acqua fredda.
• Trasporto aereo: un veicolo trasportato da un aeromobile sarà influenzato dalle variazioni di pressione dovute alla variazione di altitudine.
• Impatto roccioso: rocce o altri detriti duri che colpiscono il telaio di un veicolo possono causare un picco di pressione all'interno del pacco batteria.

Il processo di test di Donaldson include una modalità di errore di progettazione completa e un'analisi degli effetti. Questa analisi esamina la gravità e la frequenza dei possibili casi limite, tenendone traccia in un piano di convalida.

Inoltre, Donaldson collabora con i clienti per capire quali condizioni estreme potrebbero affrontare i loro veicoli e quali requisiti sarebbero necessari per mantenere le prestazioni di guida in uno scenario improvviso di casi limite.

4. Attenuare gli eventi di degasaggio di emergenza

Come per le custodie perimetrali, Donaldson progetta i suoi sfiati del pacco batteria per aiutare a gestirne la pressione durante eventi di degasaggio di emergenza, come una fuga termica, che si verificano quando la pressione sale a un livello preoccupante e il gas deve essere immediatamente rilasciato dal pacco.

Le soluzioni di sfiato a doppio stadio Donaldson sono progettate per aiutare a gestire queste situazioni critiche. In un caso, il secondo stadio si apre completamente per consentire ai gas in rapida espansione di fuoriuscire in modo controllato. Questo meccanismo aiuta a prevenire danni ulteriori alle celle della batteria o all'involucro del pacco.

5. Eseguire una convalida dell'intervallo di temperatura completo

Donaldson progetta gli sfiati del pacco batteria perché funzionino in una varietà di temperature operative. Il team di ingegneri Donaldson spesso esegue test in un intervallo completo di temperature estreme per vedere come i loro sfiati si comportano con la pressione di scoppio, il degasaggio di emergenza, il ciclo di pressione, il ciclo termico, l'assorbimento termico, lo shock termico e le vibrazioni.

Soluzioni di sfiato a doppio stadio