Im April 2023 veranstaltete die Society of Kunststoffe Engineers (SPE) die Konferenz Electric & Autonomous Vehicle (EAV) 2023 in Troy, Michigan. Keith Kauffmann, Anwendungsentwicklungsingenieur bei Envalior, ehemals Envalior und LANXESS Hochleistungsmaterialien, präsentierte eine Session über Nächster Gen Materialien to Increase Safety and Reliability in Elektrisch Powertrains.
Die Society of Kunststoffe Engineers (SPE ) veranstaltete im April 2023 die Konferenz Electric & Autonomous Vehicle (EAV) 2023 in Troy, Michigan. Keith Kauffmann, Anwendungsentwicklungsingenieur bei Envalior, ehemals Envalior und LANXESS Hochleistungsmaterialien, präsentierte während der dreitägigen Konferenz, an der mehr als 700 Industrie Fachleute teilnahmen, eine Sitzung über Nächster Gen Materialien to Increase Safety and Reliability in Elektrisch Powertrains.
Kauffmanns Präsentation konzentrierte sich auf die Frage, wie Elektrofahrzeuge (EVs) eine Veränderung der erforderlichen Leistung von technischen Thermoplaste vorantreiben, sowie auf die laufende Forschung und das Design bei Envalior, um Materialien zu entwickeln , die ELEKTROFAHRZEUG Anforderungen an die Anwendungsleistung erfüllen.
Mit dem Übergang der Industrie von Verbrennungsmotoren (Verbrennungsmotoren) zu Elektrofahrzeugen kommt es zu einem Wandel in der Architektur des Antriebsstrangs und der Betankungsquelle - von Benzin zum Laden. Da Batteriepacks, Antriebsmotoren und Hochspannungssteckverbinder zu den Hauptkomponenten des Antriebsstrangs von Elektrofahrzeugen werden, gibt es technische Auswirkungen auf Materialien, die in allen dieser Anwendungen verwendet werden, wie zum Beispiel:
Weitere technische Auswirkungen für Elektrofahrzeuge sind der Bedarf an Materialien mit hohem CTI (Vergleichender Nachverfolgungsindex) und höhere elektrische Isolationsfähigkeiten aufgrund von Hochvolt-Batteriesystemen.
Die Trends sind schnellere Ladegeschwindigkeiten und der Wechsel von Plattformen mit niedrigerer zu höherer Spannung, von 400 V auf 800 V und mehr. Dies hat den Bedarf an höheren Isolieranforderungen und einer effektiveren Kühlung erhöht.
"Ein niedrigerer Strom verringert den Wärmeleistungsverlust und ermöglicht es Ihnen, die Spitzenladegeschwindigkeit für eine längere Zeit aufrechtzuerhalten, und eine der effektivsten Möglichkeiten, die Ladegeschwindigkeit zu erhöhen, besteht darin, die Spannung anstelle des Stroms zu erhöhen. Daher sehen wir Batteriesysteme mit höherer Spannung. So sehr wir auch versuchen, das Gleichgewicht zwischen Strom und Spannung zu finden, um die Ladeleistung zu erreichen, kann schnelles Laden zu einer hohen lokalen Erwärmung führen , die Kühlung und hochisolierende Materialien erfordert ", erklärte Kauffmann.
Ein weiterer Aufprall auf technische Trends ist der Bedarf an Kühlung von Öl für E-Motoren. Kunststoff Komponenten in den Motoren müssen beständig gegen E-Motorenöle mit Langzeitbelastung sein.
"Bei der Betrachtung der Architekturen von Brennstoffzellen und Elektrofahrzeugen gibt es viele verschiedene Arten von Herausforderungen, die berücksichtigt werden müssen, einschließlich CTI vor und nach der Alterung, Ölalterung, elektrische Korrosion und langfristige Kühlmittelexposition", fügte Kauffmann hinzu. "Es ist wichtig, isolierend und Mechanisch Eigenschaften zu erhalten, und dies erfordert ein Verständnis der Auswirkungen der langfristigen Alterung über die entsprechenden Temperatur Bereiche."
Eines der Hauptprobleme bei umspritzten Stromschienen ist die Rissbildung durch thermischen Schock. Es ist wichtig, dass Risse verhindert werden, um den Leckstrom zu stoppen. In vielen dieser Komponenten von Elektrofahrzeugen wird Kunststoff zu Metall, typischerweise Kupfer, umspritzt. Während des thermischen Wechsels kann es aufgrund von Spannungen im Kunststoff aufgrund der Unterschiede im CLTE (Koeffizient der linearen Wärmeausdehnung) zwischen dem Kunststoff und dem Kupfer zu Rissen kommen.
Das erste Balkendiagramm zeigt die CLTE von PPS (Maschinenrichtung und Querrichtung) und das zweite Balkendiagramm zeigt Thermisch Spannung von PPS in beide Richtungen.
"Envalior versteht, was thermische Risse verursacht, und wir wissen, wie wir dies mit optimaler Glasausrichtung , Teiledesign und Formendesign angehen können", sagte Kauffmann.
Die Kontrolle der Menge an Halogeniden in Steckverbindern, Sensoren, Steuergeräten und PCUs ist von entscheidender Bedeutung. Da Steckverbinder eine größere Rolle in ELEKTROFAHRZEUG Architektur Play , ist die Zuverlässigkeit der Klemmen von entscheidender Bedeutung. Faktoren wie hohe Temperaturen, hohe Luftfeuchtigkeit, reaktive Gase, elektrische Potentiale und Zeit können zu Korrosion führen. Anorganische Halogenide und ionische Additive, die zur Verbesserung der Flammschutzleistung von Kunststoffen verwendet werden, können Säuren bilden, die elektrische Kontakte nach längerer Einwirkung von Feuchtigkeit und Hitze korrodieren. Dies kann zu einem Ausfall elektronischer Komponenten führen, der die Sicherheitsfunktionen des Fahrzeugs beeinträchtigen könnte.
"Für Steckverbinder und Sensoren ist es ein Ziel, Halogenide auf weniger als 100 ppm zu halten, mit & 50 ppm in kritischeren Anwendungen", sagte Kauffmann. "Unsere flammhemmenden Materialien liegen im Bereich von 20 bis 30 ppm (Standard)."
Kauffmann fügte hinzu: "Wir sehen einen erhöhten Bedarf, UL94 Entflammbarkeit Testanforderungen für viele ELEKTROFAHRZEUG Kunststoff Anwendungen zu berücksichtigen, insbesondere wenn sich die Materialien in der Nähe von HV-Komponenten befinden. Wir sehen oft, dass eine UL94 V0-Brennleistung und gelegentlich eine 5-VA-Nennleistung erforderlich ist."
Envalior verfügt über mehrere halogenfreie Materialien, die V0 erfüllen, darunter PA6, PA66, PA46, PA410, PPS und PPAs.
Globaler Manager für Messaging und Content-Entwicklung
Candace Roulo ist Global Manager of Messaging and Content Development bei Envalior. Sie lebt in Troy, Michigan, und ist spezialisiert auf das Schreiben von Blogs und Artikeln über fortschrittliche Materiallösungen. Bevor sie zu Envalior kam, war Candace in redaktionellen Funktionen bei SME und Penton Media tätig. Candace erwarb ihren Bachelor-Abschluss in Kommunikation mit Schwerpunkt Public Relations am College of Communication Arts and Sciences der Michigan Bundesland University.
02 May 2023
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