Пять конструктивных особенностей, учитываемых при выборе оптимального решения по вентиляции аккумуляторных батарей

Шейн Кэмпбелл (Shane Campbell), менеджер по продукции, Donaldson

Современные тенденции в сфере проектирования и стандарты автомобилестроения определяют внешний вид, долговечность и рабочие характеристики новых моделей электромобилей, причем это касается даже конструкции вентиляционных клапанов аккумуляторных батарей. Вместе с постоянным ростом потребительского спроса на электромобили растет и спрос на инновационные аккумуляторы, которые обеспечивают повышенную мощность и больший пробег.

По мере усложнения конструкции аккумуляторов потребность в их защите от воздействия других элементов возрастает как никогда. Разработчики аккумуляторных батарей понимают принципы работы автомобилей и, применяя подходящие технологии вентиляции, помогают улучшить рабочие характеристики электромобилей.

Ниже приведены пять важных особенностей, учитываемых компанией Donaldson при разработке решения, позволяющего максимально улучшить рабочие характеристики аккумуляторных батарей автомобилей. 

1. Обеспечение выравнивания давления

2. Система защиты от проникновения загрязнений

Требуемая пропускная способность является критически важным фактором для поддержания нужных уровней давления внутри аккумуляторных батарей, но не меньшее значение имеет и защита от проникновения загрязнений. Ключевым параметром, который надлежит использовать на этапах проектирования и испытаний, является степень защиты от проникновения (IP), которая означает эффективность герметизации корпусов и предотвращения попадания в них посторонних предметов и влаги.

К типичным загрязнениям, которые должен задерживать вентиляционный клапан батареи, относятся вода (в виде брызг и при полном погружении в нее), масло, пыль и частицы песка. Предлагаемые компанией Donaldson элементы для двухступенчатой вентиляции аккумуляторных батарей имеют корпус уникальной конструкции и мембрану Tetratex™ из вспененного ПТФЭ (фильтрующий материал собственной разработки), которые очень надежно защищают аккумуляторные батареи.

Чем выше степень защиты от проникновения, тем меньшая пропускающая способность для отведения газов в экстренной ситуации может требоваться, поэтому в правильном решении по вентиляции эти параметры должны быть оптимальным образом сбалансированы.

3. Способность выдержать экстремальные условия

Аккумуляторные батареи и корпуса для электромобилей должны выдерживать неожиданные экстремальные воздействия, которые могут иметь место при работе в тяжелейших условиях. Хотя экстремальные условия возникают нечасто, важно, чтобы решение по вентиляции позволяло оптимальным образом уменьшить риск повреждения аккумуляторной батареи и вероятность сбоя компонентов или дорогостоящего ремонта.

Ниже приведено несколько экстремальных ситуаций, с учетом которых компания Donaldson тестирует свою продукцию.

• Быстрая зарядка от сети постоянного тока. Этот процесс зарядки требует значительно меньше времени, чем при использовании обычных зарядных устройств, и при этом в аккумуляторной батарее электромобиля заметнее повышаются температура и давление.
• Подъем в гору. В ходе автогонок в горах может резко увеличиться высота автомобиля над уровнем моря, что приводит к повышению давления и температуры внутри аккумулятора.
• Преодоление водной преграды вброд. При пересечении ручья во время езды по бездорожью из-за воздействия холодной воды на теплую аккумуляторную батарею она может подвергнуться термическому удару и в ней может быстро образоваться вакуум.
• Перевозка авиатранспортом. Автомобиль, перевозимый авиатранспортом, при подъеме и посадке подвергается воздействию изменений давления.
• Удары камней. Удары камней или другого твердого мусора, воздействующие на компоненты ходовой части автомобиля, могут вызвать скачок давления внутри аккумуляторной батареи.

Процесс тестирования компании Donaldson включает в себя комплексный анализ видов и последствий конструкционных отказов. В рамках этого анализа рассматривается серьезность и частота возникновения возможных экстремальных условий, которые отслеживаются согласно плану валидации.

Кроме того, компания Donaldson работает с клиентами, чтобы понять, в каких экстремальных условиях могут оказаться их автомобили и какие требования должны быть удовлетворены, чтобы автомобиль мог продолжать движение при внезапном возникновении экстремальных условий.

4. Смягчение последствий отведения газов в экстренной ситуации

Как и в случае с экстремальными условиями, компания Donaldson разрабатывает вентиляционные клапаны для аккумуляторных батарей, помогающие контролировать давление внутри них в случае экстренной потребности в отведении газов, например при тепловом разгоне, который возникает при подъеме давления до тревожного уровня и требует немедленного отведения газов из батареи.

Решения по двухступенчатой вентиляции Donaldson призваны помочь разрешить такие острые ситуации. При возникновении одной из них вторая ступень полностью открывается, чтобы обеспечить контролируемый сброс быстро расширяющихся газов. Такой механизм помогает предотвратить дальнейшее повреждение элементов или корпуса батареи.

5. Валидация во всем диапазоне температур

Компания Donaldson проектирует вентиляционные клапаны аккумуляторных батарей так, чтобы они работали при самых разных температурах эксплуатации. Инженеры-разработчики компании Donaldson часто проводят испытания своих вентиляционных клапанов во всем диапазоне экстремальных температур, чтобы узнать, как они работают в условиях давления разрыва, отведения газов в экстренной ситуации, циклического изменения давления или температуры, тепловой выдержки, термического удара и вибрации.

Решения по двухступенчатой вентиляции