Проблемы проектирования аккумуляторных батарей электромобилей с учетом электромагнитных помех: как выбрать правильную проводящую пену

По мере того, как электромобили переходят на высоковольтные платформы 800 В и приводные системы на основе SiC , их системы управления аккумуляторными батареями (BMS) и коммуникационные модули работают на всё более высоких частотах. Это приводит к обострению проблем с электромагнитными помехами (ЭМП) в плотно упакованных аккумуляторных батареях, где неправильное заземление может привести к искажению сигнала, сбоям в работе датчиков и даже к сбоям в работе систем безопасности.

В этих условиях токопроводящая пена — важнейший «электромагнитный мост» между аккумуляторными модулями и экранирующими кожухами — играет решающую роль в обеспечении электромагнитной совместимости (ЭМС). Однако традиционные потребительские пенопластовые материалы для защиты от электромагнитных помех уже не отвечают строгим требованиям автомобильной промышленности.

Изображение: Проводящая пена, применяемая для защиты от электромагнитных помех в аккумуляторных модулях электромобилей

Три основные проблемы, связанные с ЭМИ-пенами автомобильного класса

1. Остаточная деформация при сжатии должна быть ниже 10%

В процессе сборки аккумуляторной батареи токопроводящая пена обычно подвергается сжатию на 20–30% . Низкая упругость приводит к «релаксации напряжений», что снижает контактное давление и со временем увеличивает импеданс интерфейса.

Компания Konlida решает эту проблему с помощью подложек PORON® высокой плотности в сочетании с градиентной металлизацией , сохраняя остаточную деформацию при сжатии ниже 8% после 1000-часовых испытаний , что превышает средний показатель по отрасли, составляющий 15%.

2. Термостойкость от -40°С до +125°С

Высокие температуры во время быстрой зарядки или больших нагрузок могут превышать 100 °C. Стандартная никелированная пена для защиты от электромагнитных помех легко окисляется, что приводит к повышению сопротивления и снижению эффективности экранирования.

Компания «Конлида» разработала высокотемпературное композитное покрытие , состоящее из базового слоя Cu-Ni для адгезии и верхнего слоя серебра для электропроводности. После 1000 часов старения при 125°C изменение поверхностного сопротивления не превышает 15% , что обеспечивает долговременную надежность заземления.

Изображение: Характеристики высокоэластичной токопроводящей пены Konlida при длительном сжатии

3. Устойчивость к вибрации и электромагнитным помехам

Постоянная вибрация во время эксплуатации транспортного средства может привести к ослаблению контактных поверхностей пенопласта, поглощающего электромагнитные помехи. Компания Konlida рекомендует интегрировать в конструкцию U-образные канавки или выступы-фиксаторы , а также использовать прочную адгезионную подложку для обеспечения устойчивости.

Испытание, проведенное ведущим автопроизводителем, показало, что после внедрения экранирующей электромагнитные помехи пены FOF (ткань-по-пене) со встроенным позиционированием колебания электромагнитных помех снизились с ±12 дБ до ±4 дБ , что значительно улучшило стабильность.

Более подробно о преимуществах экранирующих материалов FOF см. в статье «Тканевые прокладки поверх пены: удельное сопротивление, эффективность экранирования и характеристики сжатия». .

От поставок материалов до системных решений по электромагнитным помехам

В отличие от потребительской электроники, где доминируют принципы «тонкости и лёгкости» , автомобильные приложения требуют надёжности, повторяемости и прослеживаемости . Konlida предлагает комплексное решение для защиты от электромагнитных помех, специально разработанное для аккумуляторных систем электромобилей, включая:

• Структурная адаптация: Индивидуальная геометрия пены для точной подгонки под различные допуски модулей.

• Поддержка DFM: руководство по проектированию и производству для предотвращения несоосности сборки.

• Услуги по проверке: Полные отчеты об испытаниях на стойкость к солевому туману, термическому циклу и вибрации, подтверждающие сертификацию AEC-Q200 .

«Мы не просто продаём рулоны пены, — заявил руководитель подразделения автомобильной электроники компании Konlida. — Мы создаём надёжную электромагнитную сеть , которая соединяет все высоковольтные узлы электромобиля».

Для получения дополнительной информации о защите от электромагнитных помех на системном уровне ознакомьтесь со статьей «Экранирование электромагнитных помех на печатных платах: от точечной защиты до изоляции на системном уровне». .

Тенденция отрасли: разработка электромагнитных излучений перемещается на передний план

Согласно исследованию GGII, 7 из 10 ведущих производителей аккумуляторов в Китае уже интегрировали оценку экранирования от электромагнитных помех на раннем этапе проектирования конструкций аккумуляторных батарей. Выбором токопроводящей пены всё чаще занимаются инженеры по ЭМС , а не отделы закупок.

Изображение: Производство и испытания пены с электромагнитными помехами автомобильного класса компании Konlida

Невидимые связи, видимая безопасность

По мере перехода электромобилей на более интеллектуальные и высоковольтные архитектуры экранирование от электромагнитных помех перестало быть обязательным, превратившись в функциональную необходимость безопасности . Каждый элемент пенопластового экрана для экранирования от электромагнитных помех отвечает за поддержание стабильной связи между высоковольтной батареей и системой управления транспортным средством .

Благодаря постоянным инновациям и системной инженерной поддержке Konlida гарантирует, что безопасность начинается с «невидимых соединений» внутри каждого электромобиля.