حل تحديات التداخل الكهرومغناطيسي لبطاريات السيارات الكهربائية: اختراق كونليدا في مجال الحماية

أصبحت أعطال التوافق الكهرومغناطيسي تشكل خطراً حقيقياً على موثوقية السيارات الكهربائية

أثناء القيادة بسرعة عالية، تعرضت سيارة تعمل بالطاقة الجديدة لانقطاع مفاجئ في شاشة العرض المركزية. لم يكن السبب الرئيسي خللاً في البرمجيات، بل تداخلاً كهرومغناطيسياً ناتجاً عن حزمة البطارية .

مع تطور المركبات الكهربائية نحو جهد أعلى وكثافة طاقة أعلى وذكاء أكبر، أصبح التحكم في التداخل الكهرومغناطيسي تحديًا حاسمًا على مستوى النظام فيما يتعلق بالموثوقية ، وليس مشكلة هامشية.

تحديات التداخل الكهرومغناطيسي الفريدة في مركبات الطاقة الجديدة

مع الانتقال إلى منصات 800 فولت، ومحولات SiC، والتبديل عالي التردد ، فإن سلوك التداخل الكهرومغناطيسي في المركبات الكهربائية يختلف بشكل أساسي عن سلوكه في الإلكترونيات الاستهلاكية.

تولد أنظمة الجهد العالي تداخلًا كهرومغناطيسيًا أقوى

• تتجاوز ترددات التبديل 20 كيلوهرتز ، مما ينتج عنه ضوضاء تداخل كهرومغناطيسي في نطاق الميغاهرتز.

• يؤدي التداخل إلى تعطيل الاتصال بين نظام إدارة البطارية (BMS) والعواكس والشواحن الموجودة على متن المركبة.

• تزداد أخطاء حزم البيانات وعدم استقرار الإشارة بشكل ملحوظ

القيود المكانية مقابل متطلبات العزل الحراري والتداخل الكهرومغناطيسي

• تؤدي كثافة الطاقة العالية إلى زيادة الضغط على إدارة الحرارة

• تستهلك مواد الحماية من التداخل الكهرومغناطيسي التقليدية مساحة قيّمة، مما يحد من كفاءة التبريد.

• غالباً ما تؤثر التصاميم الرقيقة سلباً على فعالية الحماية.

بيئات السيارات القاسية

• يؤدي الاهتزاز المستمر والتغيرات الحرارية ( من -40 درجة مئوية إلى 125 درجة مئوية ) إلى تسريع إجهاد المواد

• يمكن أن يؤدي التفريغ الكهربائي عالي الجهد إلى ثقب مواد التدريع منخفضة الجودة

• يُعد العمر التشغيلي الطويل شرطًا أساسيًا للتأهيل في مجال السيارات.

للحصول على معلومات أساسية أكثر تفصيلاً حول قيود تصميم التوافق الكهرومغناطيسي الخاصة بالمركبات الكهربائية، انظر تحديات تصميم التوافق الكهرومغناطيسي في حزم بطاريات المركبات الكهربائية

حلول كونليدا المخصصة للحماية من التداخل الكهرومغناطيسي للسيارات الكهربائية

تقوم شركة كونليدا بتطوير حلول EMI خاصة بالتطبيقات لأنظمة البطاريات وإلكترونيات الطاقة - مُحسّنة من حيث السماكة والمتانة والإنتاج الضخم.

بنية حماية حزمة البطارية BMS

لحماية سلامة الإشارة ذات الجهد المنخفض داخل البيئات عالية الطاقة:

• رغوة موصلة فائقة الرقة
  السماكة: 0.5 مم
  المقاومة السطحية: ≤0.03 أوم/مربع

• شريط حماية من التداخل الكهرومغناطيسي المركب
  رقائق الألومنيوم + قماش موصل
  فعالية الحماية: >60 ديسيبل

تضمن هذه المواد اتصالاً مستقراً لنظام إدارة المباني حتى في ظل التداخل عالي التردد.

للاطلاع على أساسيات أداء الرغوة الموصلة، يُرجى الرجوع إلى: ما هي الرغوة الموصلة؟ استخداماتها وتطبيقاتها وفوائدها في الحماية من التداخل الكهرومغناطيسي

الحماية المتكاملة لوحدات التحكم الإلكترونية (ECUs)

تدعم شركة كونليدا التكامل الوظيفي لتقليل المساحة والوزن:

• غرفة بخار + رقائق حماية من التداخل الكهرومغناطيسي
  السماكة: 0.25 مم
  زادت الموصلية الحرارية بمقدار 5 أضعاف

• ماصات مرنة للموجات الدقيقة
  كبح الرنين عالي التردد والانبعاثات المشعة

ابتكارات المواد للبيئات القاسية للسيارات الكهربائية

مركبات EMI ذات موصلية حرارية عالية

يوفر مركب الجرافيت المطلي بالنحاس من كونليدا تبديد الحرارة وقمع التداخل الكهرومغناطيسي:

تصميم رغوي موصل مقاوم للاهتزاز

يضمن التصميم الهندسي الداخلي الأمثل استقرارًا طويل الأمد:

شروط الاختبار	نتيجة
إزاحة الرنين	<0.1 مم
تغير المقاومة بعد 2000 دورة اهتزاز	أقل من 5%

نتائج التحقق من صحة معايير السيارات

جميع المواد الخاصة بالسيارات الكهربائية يتم التحقق منها وفقًا لمعايير موثوقية السيارات:

دليل الاختيار حسب سيناريو التطبيق

الجزء الداخلي لحزمة البطارية

• يُوصى باستخدام : رغوة موصلة متعددة الاتجاهات + شريط عازل للتداخل الكهرومغناطيسي

• الميزة : مقاومة الإلكتروليتات والاستقرار الكهربائي على المدى الطويل

وحدات التحكم في الطاقة

• يوصى باستخدام : حشيات مقاومة للتداخل الكهرومغناطيسي ذات موصلية حرارية عالية

• الميزة : تبديد الحرارة والحماية معًا في مساحة صغيرة

إلكترونيات المركبات ولوحات الدوائر المطبوعة

• يُوصى باستخدام : حشيات رغوية موصلة بتقنية SMT

• الميزة : جاهز للتشغيل الآلي، وأداء تأريض ثابت

للاطلاع على الحلول القائمة على تقنية التجميع السطحي (SMT)، انظر: حشيات SMT: حلول عالية الدقة للحماية من التداخل الكهرومغناطيسي وجاهزة للأتمتة

الاتجاهات المستقبلية في مجال الحماية من التداخل الكهرومغناطيسي في المركبات الكهربائية

تتطور تقنيات التداخل الكهرومغناطيسي لمركبات الطاقة الجديدة نحو ما يلي:

• تخفيف الوزن : تقليل الوزن بنسبة 30% دون فقدان الحماية

• المراقبة الذكية : استشعار مدمج لتتبع حالة التوافق الكهرومغناطيسي في الوقت الفعلي

• التكامل الوظيفي : الحماية + الحماية الحرارية + الأدوار الهيكلية في مادة واحدة

خاتمة

مع ازدياد صغر حجم هياكل السيارات الكهربائية وقوتها وذكائها، يجب أن يتطور نظام الحماية من التداخل الكهرومغناطيسي من مجرد عنصر سلبي إلى حل متكامل على مستوى النظام . وبفضل ابتكار المواد، والتحقق من مطابقتها لمعايير صناعة السيارات، والتصميم الموجه نحو التطبيقات، تُمكّن شركة كونليدا من التحكم الموثوق في التداخل الكهرومغناطيسي لسيارات الجيل القادم من السيارات الكهربائية .