Alumiiniumisulamist patareikorpuste valimise juhend: tehniliste andmete, kaitsetasemete ja rakendusstsenaariumide põhjalik analüüs

Uue energia, elektrisõidukite, energiasalvestussüsteemide ja tööstuslike elektroonikaseadmete väljatöötamisega on alumiiniumisulamist korpused muutunud akusüsteemide ja elektroonikaseadmete oluliseks komponendiks. Olenemata sellest, kas neid kasutatakse elektrisõidukite liitiumakude alumiiniumkorpuste või energiasalvestussüsteemide Powerwalli liitiumakukomplektide jaoks, mõjutab korpuse spetsifikatsioonide, kaitsetasemete ja materjali omaduste sobiv valik otseselt seadmete töökindlust, ohutust ja eluiga.

 

 

 

Paljud ostupersonalid keskenduvad korpuse valimisel suurusele ja kaitsetasemetele, kuid insenerirakenduse seisukohast on olulisem selgitada seadmete tegelikku töökeskkonda.

 

Esiteks on vaja hinnata seadmete mehaanilist koormust. Kui seade paigaldatakse pikemaks ajaks vibreerivasse keskkonda, näiteks tööstuslikesse automatiseeritud tootmisliinidesse, elektrisõidukitesse või mobiilsetesse seadmetesse, on korpuse tugevusnõuded oluliselt kõrgemad kui tavaliste siseseadmete puhul. Autotööstuses kasutatavate rakenduste jaoks, nagu autoakude alumiiniumist korpused, on tavaliselt vaja suuremat konstruktsiooni jäikust ja väsimuskindlust.

 

Teiseks on vaja selgitada elektriohutusnõudeid. Kõrgepingeseadmete või täppiselektroonikasüsteemide puhul ei paku korpus mitte ainult mehaanilist kaitset, vaid peab vastama ka maandusele, anti-staatilisele ja elektromagnetilisele varjestusele. Näiteks mõnes LFP aku alumiiniumkorpuses kasutatavates rakendustes võib hea juhtivuse järjepidevus ja struktuurne maanduskonstruktsioon tõhusalt vähendada elektromagnetiliste häirete ohtu.

 

Lõpuks tuleks arvesse võtta keskkonna vananemise tegureid. Niiske ja kuum keskkond, soolapihustus, tolmune keskkond ja ultraviolettkiirgus välistingimustes mõjutavad ümbrise eluiga. Pikemaajaliselt väljas kasutatavate energiasalvestus- või seireseadmete puhul ei saa lihtsalt IP-reitingu suurendamine täielikult lahendada korrosiooni- ja kondensatsiooniprobleeme.

 

 

6063 alumiiniumsulam

6063-l on suurepärased ekstrusiooni- ja pinnatöötlusomadused, mistõttu on see elektroonikaseadmete korpuste jaoks üks levinumaid materjale. Selle pinda anodeeriv toime on hea, mistõttu sobib see siseseadmetele, kontrolleritele ja toiteallikatele.

Mõnes elektrijalgratta akuprojektide alumiiniumkorpuses suudab 6063 materjal tasakaalustada kaalu kontrolli ja soojuse hajumist.

 

6061 alumiiniumsulam

6061, pärast kuumtöötlemise tugevdamist, on suure tugevusega ning sobib kandekonstruktsioonide-ja vibratsioonikeskkonna jaoks. EV elektribussi LiFePO4 akupatareide alumiiniumkorpuste jaoks, mis nõuavad suurt konstruktsioonikindlust, pakub 6061 materjal tavaliselt paremat mehaanilist tuge.

 

5052 alumiiniumsulam

5052 kuulub roostekindlasse-alumiiniumiseeriasse ja sellel on tugev korrosioonikindlus, mistõttu sobib see eriti hästi rannikualadele ja kõrge õhuniiskusega keskkonda.

Mõnes pehme{0}}pakendis LiFePO4 laetavate akude alumiiniumkorpuse projektides parandab 5052 tõhusalt kesta kohanemisvõimet keskkonnaga ja pikaajalist stabiilsust.

 

 

 

Korpuse paksus mõjutab otseselt konstruktsiooni tugevust, kaalu ja tootmiskulusid.

 

Alla 1,0 mm paksused lehed sobivad üldiselt kergete elektroonikatoodete ja sisemiste moodulite kaitse jaoks, kuid ei ole soovitatavad kandekonstruktsioonide jaoks.

 

1,2–1,5 mm on tavaline valik tööstusseadmete ja standardsete akukorpuste jaoks, saavutades hea tasakaalu kulude ja tugevuse vahel.

 

Suurte energiasalvestite või suure koormusega-toiteakusüsteemide (nt autode LiFePO4 akupatareide alumiiniumkorpuste) puhul on deformatsioonikindluse ja pikaajalise stabiilsuse parandamiseks tavaliselt soovitatav paksus 1,8 mm või rohkem.

 

 

IP-reitingud peegeldavad eelkõige seadmete tolmu- ja veekindlust, kuid praktilistes insenerirakendustes on siiski vajalik terviklik konstruktsiooniprojektil põhinev hindamine.

 

IP20 sobib sisekeskkonda, vältides suuremate võõrkehade sattumist seadmetesse.

IP54 vastab enamiku tööstuslike keskkondade nõuetele ning sobib tolmu ja vähese niiskusega stsenaariumide jaoks.

IP65 sobib välisseadmetele, takistades tõhusalt tolmu ja veepihuste sissetungimist, kuid täielikult suletud konstruktsioon võib kaasa tuua kondensatsiooni.

 

IP67 sobib lühiajaliseks vees{1}}kastmiseks ja seda leidub tavaliselt spetsiaalsetes tööstusseadmetes ja mõnedes mootorite asendusplii-happeakutoodete alumiiniumkorpuses.

 

Seetõttu on kõrge{0}}niiskusega rakendustes hingavad veekindlad ventiilid, drenaažikonstruktsioonid ja sisemise õhuvoolu disain sageli olulisemad kui lihtsalt IP-reitingu suurendamine.

 

 

Elektrisõidukid ja akusüsteemid

Toiteakud puutuvad pikema aja jooksul kokku vibratsiooni, löökide ja temperatuurikõikumiste käes. Elektrijalgrataste liitium-akupakettide ja uute energiasõidukite akusüsteemide alumiiniumkorpuse puhul tuleks keskenduda konstruktsiooni tugevusele, soojuseraldusvõimele ja väsimuskindlusele.

 

Energia salvestamise süsteemid

Elamutes ja kaubanduses kasutatavad energiasalvestid nõuavad tavaliselt pikka kasutusiga ja head soojuse hajutamist. Powerwalli liitiumakupatarei alumiiniumümbrises kasutatav ümbris peaks seadma esikohale korrosioonikindluse, soojusjuhtimise disaini ja pikaajalise -keskkonna stabiilsuse.

 

Lahtri ja mooduli pakend

Prismarakkude valdkonnas on liitiumprismaatilisest elemendist alumiiniumist kest muutunud peamiseks konstruktsioonilahenduseks. Seda tüüpi ümbrised ei pea mitte ainult tagama mõõtmete täpsust, vaid peavad arvestama ka keevitatavuse ja tihendusomadustega.

Liitiumraudfosfaat-aku elementide ja LFP prismaelementide jaoks mõeldud alumiiniumkestaga toodete puhul on tavaliselt vaja suurt tasasust ja töötluse täpsust.

 

Elektrisõidukid

Elektrijalgratastel, elektrimootorratastel ja kergete transpordivahenditel on kergekaalulisusele kõrged nõuded. Need tooted kasutavad laialdaselt elektriauto Lifepo4 akupatarei alumiiniumist korpust, et saavutada parem kaalukontroll ja soojuse hajumine.

 

 

 

Alumiiniumisulamist korpuste ostmisel tuleks lisaks suurusele ja hinnale eelistada järgmisi tehnilisi parameetreid:

 

Oksiidkile paksus määrab korrosioonikindluse. Tavaliste siseruumide puhul on soovitatav vähemalt 12 μm; niiskes keskkonnas on soovitatav paksus 18 μm või rohkem. Maanduse järjepidevus mõjutab otseselt elektromagnetilise ühilduvuse (EMC) jõudlust.

 

Elektrooniliste juhtimissüsteemide ja toiteaku juhtimissüsteemide puhul peab korpuse juhtivus vastama projekteerimisnõuetele.

 

Soojusjuhtimise jõudlus on seotud aku kasutusaja ja seadmete stabiilsusega. Olgu selleks liitium-ioonaku alumiiniumkest või suur energiasalvesti, tuleks hinnata soojuse hajumise teid ja soojustakistuse disaini.

 

Lisaks tuleb teatud erirakenduste puhul, nagu Samsungi liitium-ioonakude, liitium-ioonakude ja liitium-raud-patareide alumiiniumkestad, hoolikalt uurida töötlemise täpsust, keevituskvaliteeti ja tihenduse usaldusväärsust.

 

 

Valiminealumiiniumisulamist korpusedei ole pelgalt suuruse sobitamise küsimus; see hõlmab mitut mõõdet, sealhulgas konstruktsiooni tugevust, elektriohutust, kaitsevõimet, soojuse hajumise disaini ja keskkonnaga kohanemisvõimet. Mõistlik valikuprotsess peaks algama rakendustingimustest, hindama põhjalikult mehaanilisi koormusi, elektrilisi nõudeid ja keskkonnatingimusi ning seejärel kombineerima materjali tüübi, lehe paksuse ja kaitsetaseme süsteemi projekteerimiseks.

 

Uute energiatoodete, näiteks 12 V LiFePO4 akupatarei primaatilise tüüpi elemendiga alumiiniumkesta alumiiniumkorpuse puhul võib teaduslik kesta valik tõhusalt parandada seadmete töökindlust, vähendada hoolduskulusid ja pikendada kogu süsteemi kasutusiga.