Sfide di progettazione EMI nei pacchi batteria dei veicoli elettrici: come scegliere la schiuma conduttiva giusta

Con l'avanzare dei veicoli elettrici verso piattaforme ad alta tensione da 800 V e sistemi di azionamento basati su SiC , i loro sistemi di gestione delle batterie (BMS) e i moduli di comunicazione operano a frequenze sempre più elevate. Questa evoluzione amplifica i problemi di interferenza elettromagnetica (EMI) all'interno di pacchi batteria densamente assemblati, dove una messa a terra non adeguata può causare distorsioni del segnale, malfunzionamenti dei sensori o persino guasti di sicurezza.

In questo contesto, la schiuma conduttiva , il fondamentale "ponte elettromagnetico" tra i moduli batteria e le coperture schermanti, svolge un ruolo decisivo nel mantenimento delle prestazioni EMC (compatibilità elettromagnetica). Tuttavia, i tradizionali materiali in schiuma EMI di tipo consumer non sono più in grado di soddisfare i severi requisiti delle applicazioni automobilistiche.

Immagine: schiuma conduttiva applicata per la schermatura EMI nei moduli batteria dei veicoli elettrici

Tre sfide fondamentali per la schiuma EMI di livello automobilistico

1. La compressione deve rimanere al di sotto del 10%

Durante l'assemblaggio del pacco batteria, la schiuma conduttiva subisce in genere una compressione del 20-30% . Una scarsa resilienza provoca un "rilassamento da stress", riducendo la pressione di contatto e aumentando l'impedenza dell'interfaccia nel tempo.

Konlida affronta questo problema con substrati PORON® ad alta densità combinati con metallizzazione a gradiente , mantenendo un compression set inferiore all'8% dopo test da 1000 ore , superando la media del settore del 15%.

2. Stabilità termica da -40°C a +125°C

Le alte temperature durante la ricarica rapida o carichi pesanti possono superare i 100 °C. La schiuma EMI standard rivestita in nichel si ossida facilmente, determinando una maggiore resistenza e una minore efficacia di schermatura.

Konlida ha sviluppato un rivestimento composito ad alta temperatura : uno strato di base in Cu-Ni per l'adesione e uno strato superiore in argento per la conduttività. Dopo 1000 ore di invecchiamento a 125 °C , le variazioni di resistenza superficiale rimangono entro il 15% , garantendo l'affidabilità della messa a terra a lungo termine.

Immagine: Prestazioni della schiuma conduttiva ad alta resilienza Konlida sotto compressione a lungo termine

3. Resistenza alle vibrazioni e coerenza EMI

Le vibrazioni costanti durante il funzionamento del veicolo possono allentare i punti di contatto della schiuma EMI. Konlida consiglia di integrare scanalature a U o rilievi di posizionamento nella progettazione strutturale, insieme a un supporto ad alta aderenza per garantire stabilità.

Un test condotto da una delle principali case automobilistiche ha dimostrato che, dopo aver adottato la schiuma schermante EMI FOF (Fabric-over-Foam) con posizionamento integrato, la variazione EMI è scesa da ±12 dB a ±4 dB , migliorando significativamente la coerenza.

Per un approfondimento sui vantaggi dei materiali di schermatura FOF, vedere Guarnizioni in tessuto su schiuma: resistività, efficacia di schermatura e prestazioni di compressione .

Dalla fornitura di materiali alle soluzioni EMI a livello di sistema

A differenza dell'elettronica di consumo, dove predominano i concetti di "sottile e leggero" , le applicazioni automobilistiche richiedono affidabilità, ripetibilità e tracciabilità . Konlida offre una soluzione EMI completa, su misura per i sistemi di batterie dei veicoli elettrici, che include:

• Adattamento strutturale: geometria della schiuma personalizzata per un adattamento preciso alle diverse tolleranze dei moduli.

• Supporto DFM: guida alla progettazione per la produzione per prevenire disallineamenti nell'assemblaggio.

• Servizi di convalida: report completi sui test di nebbia salina, ciclo termico e vibrazione a supporto della certificazione AEC-Q200 .

"Non vendiamo solo rotoli di schiuma", ha affermato il responsabile della divisione elettronica automobilistica di Konlida. "Costruiamo una rete elettromagnetica affidabile che collega ogni nodo ad alta tensione in un veicolo elettrico".

Per approfondimenti correlati sulla protezione EMI a livello di sistema, esplora Schermatura EMI PCB: dalla protezione puntuale all'isolamento a livello di sistema .

Tendenza del settore: la progettazione EMI si sposta sul front-end

Secondo una ricerca GGII, 7 dei 10 principali produttori di batterie in Cina hanno ora integrato la valutazione della schermatura EMI nella fase iniziale di progettazione delle strutture dei pacchi batteria. La selezione della schiuma conduttiva è sempre più guidata dagli ingegneri EMC , non dai team di approvvigionamento.

Immagine: Ambiente di produzione e collaudo della schiuma EMI di livello automobilistico di Konlida

Connessioni invisibili, sicurezza visibile

Con la transizione dei veicoli elettrici verso architetture più intelligenti e ad alta tensione , la schermatura EMI non è più un optional, ma una necessità per la sicurezza funzionale . Ogni pezzo di schiuma schermante EMI ha la responsabilità di mantenere una comunicazione stabile tra la batteria ad alta tensione e il sistema di controllo del veicolo .

Grazie all'innovazione continua e al supporto ingegneristico a livello di sistema, Konlida garantisce che la sicurezza inizi dalle "connessioni invisibili" all'interno di ogni veicolo elettrico.