EMI-Design-Herausforderungen bei EV-Batteriepacks: So wählen Sie den richtigen leitfähigen Schaum

Mit der Weiterentwicklung von Elektrofahrzeugen hin zu 800-V-Hochspannungsplattformen und SiC-basierten Antriebssystemen arbeiten ihre Batteriemanagementsysteme (BMS) und Kommunikationsmodule mit immer höheren Frequenzen. Diese Entwicklung verstärkt die Probleme mit elektromagnetischen Störungen (EMI) in dicht gepackten Batteriepaketen, wo eine unsachgemäße Erdung zu Signalverzerrungen, Sensorfehlfunktionen oder sogar Sicherheitsmängeln führen kann.

In dieser Umgebung spielt leitfähiger Schaum – die kritische „elektromagnetische Brücke“ zwischen Batteriemodulen und Abschirmabdeckungen – eine entscheidende Rolle bei der Aufrechterhaltung der EMV-Leistung (elektromagnetische Verträglichkeit). Herkömmliche EMI-Schäume für den Verbraucherbereich können die strengen Anforderungen von Automobilanwendungen jedoch nicht mehr erfüllen.

Bild: Leitfähiger Schaum zur EMI-Abschirmung in EV-Batteriemodulen

Drei zentrale Herausforderungen für EMI-Schaum in Automobilqualität

1. Der Druckverformungsrest muss unter 10 % bleiben

Bei der Montage von Batteriepacks wird leitfähiger Schaum typischerweise um 20–30 % komprimiert . Eine geringe Elastizität führt zu einer Spannungsrelaxation, wodurch der Kontaktdruck reduziert wird und die Schnittstellenimpedanz mit der Zeit zunimmt.

Konlida begegnet diesem Problem mit hochdichten PORON®-Substraten in Kombination mit Gradientenmetallisierung und hält nach 1000-Stunden-Tests einen Druckverformungsrest von unter 8 % und übertrifft damit den Branchendurchschnitt von 15 %.

2. Thermische Stabilität von -40°C bis +125°C

Hohe Temperaturen beim Schnellladen oder bei hoher Belastung können 100 °C überschreiten. Standardmäßig mit Nickel beschichteter EMI-Schaum oxidiert leicht, was zu einem höheren Widerstand und einer verringerten Abschirmwirkung führt.

Konlida entwickelte eine Hochtemperatur-Verbundbeschichtung – eine Cu-Ni-Basisschicht für die Haftung und eine Silberdeckschicht für die Leitfähigkeit. Nach 1000 Stunden Alterung bei 125 °C bleiben die Änderungen des Oberflächenwiderstands innerhalb von 15 % , was eine langfristige Erdungszuverlässigkeit gewährleistet.

Bild: Leistung des hochelastischen leitfähigen Schaums Konlida unter langfristiger Kompression

3. Vibrationsfestigkeit und EMI-Konsistenz

Ständige Vibrationen während des Fahrzeugbetriebs können die Kontaktpunkte des EMI-Schaums lösen. Konlida empfiehlt die Integration von U-förmigen Nuten oder Positionierungsnoppen in die Strukturkonstruktion sowie eine stark haftende Rückseite für mehr Stabilität.

Ein Test eines führenden Automobilherstellers hat gezeigt, dass nach der Einführung von FOF (Fabric-over-Foam) EMI-Abschirmschaum mit integrierter Positionierung die EMI-Variation von ±12 dB auf ±4 dB sank , was die Konsistenz deutlich verbesserte.

Einen tieferen Einblick in die Vorteile von FOF-Abschirmmaterialien erhalten Sie unter „Stoff-über-Schaum-Dichtungen: Widerstand, Abschirmwirkung und Kompressionsleistung“. .

Von der Materialversorgung bis zu EMI-Lösungen auf Systemebene

Im Gegensatz zur Unterhaltungselektronik, wo „dünn und leicht“ dominiert , erfordern Automobilanwendungen Zuverlässigkeit, Wiederholbarkeit und Rückverfolgbarkeit . Konlida bietet eine umfassende EMI-Lösung, die speziell auf Batteriesysteme für Elektrofahrzeuge zugeschnitten ist, einschließlich:

• Strukturelle Anpassung: Individuelle Schaumgeometrie für präzise Passform bei unterschiedlichen Modultoleranzen.

• DFM-Unterstützung: Anleitung zum fertigungsgerechten Design, um Fehlausrichtungen bei der Montage zu vermeiden.

• Validierungsdienste: Vollständige Salzsprüh-, Wärmezyklus- und Vibrationstestberichte zur Unterstützung der AEC-Q200-Zertifizierung .

„Wir verkaufen nicht einfach Schaumstoffrollen“, sagte der Leiter der Automobilelektronikabteilung von Konlida. „Wir bauen ein zuverlässiges elektromagnetisches Lebensnetzwerk , das jeden Hochspannungsknoten in einem Elektrofahrzeug verbindet.“

Weitere Informationen zum EMI-Schutz auf Systemebene finden Sie unter „PCB-EMI-Abschirmung: Vom Punktschutz zur Isolierung auf Systemebene“ .

Branchentrend: EMI-Design rückt ins Front-End vor

Einer Studie des GGII zufolge haben sieben der zehn größten Batteriehersteller in China die EMI-Abschirmungsbewertung bereits in die frühe Designphase der Batteriepackstrukturen integriert. Die Auswahl des leitfähigen Schaums liegt zunehmend in den Händen von EMV-Ingenieuren und nicht mehr in den Händen von Beschaffungsteams.

Bild: Konlidas Produktions- und Testumgebung für EMI-Schaum in Automobilqualität

Unsichtbare Verbindungen, sichtbare Sicherheit

Da Elektrofahrzeuge immer intelligentere Architekturen mit höherer Spannung verwenden, ist die EMI-Abschirmung nicht länger optional – sie stellt eine funktionale Sicherheitsnotwendigkeit dar . Jedes Stück EMI-Abschirmschaum trägt die Verantwortung dafür, eine stabile Kommunikation zwischen der Hochspannungsbatterie und dem Fahrzeugsteuerungssystem aufrechtzuerhalten.

Durch kontinuierliche Innovation und technische Unterstützung auf Systemebene stellt Konlida sicher, dass die Sicherheit bei den „unsichtbaren Verbindungen“ in jedem Elektrofahrzeug beginnt.