접이식 개스킷으로 배터리 팩 밀봉 문제 해결

Jul 06, 2023

Amir Yazdani와 Andreas Proksch는 Datwyler의 새로운 접이식 개스킷이 기존 기술의 과제를 어떻게 해결하는지 탐구합니다.

안전과 효율성은 오늘날 배터리 시스템 개발자의 핵심 초점입니다. 새로운 모빌리티 솔루션용 배터리는 내연기관(ICE)에 사용되는 배터리에 비해 새로운 과제를 제시합니다. 열폭주, 배터리 부품 부식 ​​등의 문제는 탑승자를 위험에 빠뜨리거나 배터리 수명을 크게 단축시키는 상황으로 이어질 수 있습니다. 이러한 위험을 완화하려면 하우징 내에서 배터리를 적절하게 밀봉하는 것이 필수적입니다. 밀봉은 원치 않는 부정적인 영향에 대한 첫 번째 방어선이기 때문입니다. 먼지나 습기가 들어가지 않도록 배터리를 올바르게 밀봉해야 합니다. 커버의 전기 접지를 위해 씰의 전기 전도성도 고려해야 합니다.

주로 접착제와 실리콘 엘라스토머를 기반으로 하는 기존 개스킷은 배터리 하우징을 밀봉하는 데 일반적이며, 하우징에 주입되어 경화되도록 방치되는 FIP(Form in Place) 솔루션도 마찬가지입니다. 두 가지 모두 설치 중 취급, 트레이 위치 지정, 경화 후 효능, 지속적인 유지 관리 및 수명 종료 재활용 가능성을 촉진하는 능력 측면에서 문제가 있습니다. 결과적으로 Datwyler는 이러한 모든 문제를 극복하는 배터리 팩용 밀봉 솔루션을 제공하는 혁신적인 솔루션인 접이식 개스킷을 설계했습니다. 이 솔루션은 고급 엘라스토머 소재와 얇은 금속판을 결합하고, 부분적으로 접을 수 있고 전체적으로 견고하며 고유한 부품 형상에 따라 간격을 지정하고 배치할 수 있어 수동 또는 로봇식으로 정밀한 장착이 가능합니다.

일반적으로 배터리 하우징 및 관련 씰의 경우 허용 오차가 매우 제한적이며 IP6x 또는 이와 동등한 침투 보호 매개변수를 준수해야 합니다. 어떤 간격도 허용되지 않으므로 금속 인서트를 설계할 때 Datwyler는 오류에 대한 여유를 최소화하면서 치수를 정밀하게 제어할 수 있습니다. 엔지니어들은 특정 높이에서 요구되는 매개변수 내 요구 사항을 충족하기 위해 매우 정밀한 Datwyler 고무 소재의 탄성 특성을 사용합니다. FIP 개스킷과 달리 시작 부분이나 끝 부분이 없으므로 부식의 영향으로부터 보호하기 위한 작은 채널이 없는지 확인해야 합니다.

배터리 제조업체가 더 높은 밀도의 배터리 시스템을 만들고 하우징이 더욱 복잡해지고 다양해짐에 따라 접이식 개스킷을 정확하고 안정적으로 설치하는 것이 중요합니다. 이러한 보다 복잡한 설계에는 씰 무결성이 손상되지 않도록 보다 정밀한 개스킷이 필요하며 솔루션의 금속 요소가 이를 보장합니다. 금속은 일반적으로 하우징 자체에 사용되는 것과 동일하며 표면은 양극산화처리 및 처리되어 엘라스토머 구성 요소와의 강력한 결합을 보장합니다. 그 결과 향상된 내구성과 전기 전도성을 제공하는 밀봉 솔루션이 탄생했습니다. 즉, 개스킷을 통해 전기가 상부 커버에서 하부 케이스로 쉽게 전달될 수 있어 전기 축적으로 인한 부식을 방지할 수 있습니다. 독립형 순수 고무 및 FIP 솔루션에는 이러한 기능이 없습니다.

마지막으로, 센서 또는 중요 제어 장치와 같은 구성 요소에 영향을 미칠 수 있는 전자기 간섭(EMI)은 접이식 개스킷의 고무 요소를 구성하는 데 사용할 수 있는 EMI 차폐 재료를 통해 완화될 수도 있습니다.

접이식 개스킷의 밀봉 성능에 대한 수치 시뮬레이션은 전체 설계 과정의 핵심 요소입니다. 이러한 시뮬레이션을 통해 극한 조건에서 씰의 정확한 기계적 및 열적 동작을 이해할 수 있어 다양한 중요한 상황에서 씰의 효율성과 신뢰성을 보장할 수 있습니다. 이러한 노력은 씰 립을 따라 씰링 압력의 변화가 평가되는 2차원 유한 요소 모델로 시작됩니다(그림 1 참조). 씰의 접촉 압력과 영역이 정의된 특정 성능에 대한 요구 사항을 충족하면 접이식 개스킷을 유지하는 데 필요한 볼트의 사전 응력 양을 평가하기 위해 3차원 유한 요소 모델링을 수행하는 시뮬레이션 노력이 계속됩니다. 제자리에. 이 사전 응력은 또한 하우징 부품 사이에 원하는 전기 전도도를 보장합니다.