牢固耐用且经济高效的密封是防止电动汽车传动系统中母排冷却液泄漏的关键

电动汽车的设计人员往往需要解决以下问题:如何安全地确保电机在油或水中浸泡冷却,以及如何在电机与外部逆变器或其他电力电子模块之间建立可靠的电气连接。

由于电动汽车一侧存在冷却液而另一侧需要干式电气连接,管理电动汽车中的母排接口面临着一些挑战。

图 1– 防止电机与逆变器之间冷却液泄漏的重要性

设计人员需要考虑的一些关键问题包括:

1.密封与隔离

  • 防止泄漏:务必确保冷却液不会泄漏到干燥侧。这需要母排接口具有牢固的密封机制,能够承受温度变化、振动和压差,并且不会随时间退化。
  • 电气隔离:母排接口必须保持高度绝缘,以防止任何电流意外流经冷却液。这通常需要选择具有高绝缘性能的材料,并确保设计保持足够的爬电距离和电气距离。

2.材料兼容性

  • 耐腐蚀:母排和密封组件中使用的材料必须与冷却液和电气环境兼容。腐蚀作用会损害母排接口的机械完整性和电气性能。
  • 热膨胀:不同材料在温度变化时的膨胀率和收缩率有所差异。这可能导致接口处出现缝隙或应力,从而可能导致泄漏或电气故障。

3.热管理

  • 散热:母排通常承载着较大的电流,会产生热量。因此,母排的设计需要在不影响密封件完整性或冷却系统性能的情况下确保有效散热。
  • 温度差:务必控制冷却液侧与干燥电气侧之间的温度差,以避免冷凝现象,否则可能导致湿气侵入和电气泄漏。

4.机械完整性

  • 振动和冲击:电动汽车承受着巨大的机械应力,包括振动和冲击。母排接口必须具有高机械强度,以防止冷却液渗透到干燥侧或影响电气连接。
  • 压力管理:由于海拔高度、温度或冷却液流量变化而引起的压力变化可能会对密封件造成应力。密封件的设计必须考虑到此类变化,以防止泄漏。

5.制造公差

  • 精密设计:接口的设计必须严格控制制造公差,以确保所有组件完美契合。即使是微小的偏差也可能导致缝隙,进而影响密封效果或电气性能。
  • 质量控制:制造过程中,必须进行严格的质量控制,确保密封和绝缘的一致性和有效性。

6.接口维护与耐用性

  • 耐用性:接口的材料和设计需要在车辆的整个使用寿命内经久耐用。母排接口应耐磨损、耐化学降解,并且耐热循环。
  • 可维修:如果接口需要维护或检查,那么接口设计应方便检修,同时不影响密封件或电气连接的完整性。

现有密封方法

传统的密封方法包括:

  • 灌封 – 先用树脂对母排进行包覆后,再涂抹灌封材料(如环氧树脂或硅胶粘合剂)灌封材料涂抹在母排周围后,形成一道保护屏障,将整个组件密封起来。
  • O形环密封件 – 通常由丁腈橡胶(NBR)、碳氟化合物(FKM)或硅胶等弹性体制成,可根据其与冷却液的兼容性和温度范围进行选择。O形环放置在两个配合表面之间的凹槽中,以提供灵活而紧密的密封。

然而,上述方法存在二次处理成本高、耗时长和/或装配期间易出现泄漏等问题。

全新的ENNOVI-SealTech方法

在过去的60年中,作为汽车应用连接创新的领导者,我们通过一种名为ENNOVI-SealTech的创新方法,提供了一种高成本效益的密封解决方案。ENNOVI-SealTech可与接口的包覆成型工艺无缝结合。

图2 – ENNOVI-SealTech热缩管法

ENNOVI-SealTech热缩管法提供了一种采用双层可热缩管的独特解决方案。这种方法包含以下两层:

  • 内胶层:可在收缩过程中熔化,使套管紧密地附着在金属母排上;
  • 聚烯烃外层:可在注塑成型过程中与成型的部件融为一体,确保密封严实且经久耐用。

不同于传统方法,热缩管法可在注塑成型前顺利融入装配流程,无需额外的后续处理。因此,这一方法在不影响密封性能的前提下,能缩短时间、降低成本并节省劳动力。

ENNOVI-SealTech胶带是一种替代方案,可应用于热缩管不适用的各类场景。这是一种牢固耐用的胶带解决方案,通过自动化设备进行粘贴,对金属和塑料具有卓越的粘合性。在注塑成型过程中,ENNOVI-SealTech胶带始终保持弹性和耐温性,能在压力下压缩,并在压力释放后回弹形成牢固的密封。

这种替代方法为制造工艺提供了灵活性,并且如同热缩管法一样,无需额外的后续处理步骤。

图3 – 三相母排上的ENNOVI-SealTech胶带

ENNOVI-SealTech胶带经过严格测试,确保满足各种设计的特定要求。我们在施加电压偏置的情况下进行高温高湿耐久性(HTHE)测试,以模拟长期使用环境条件,确保密封的完整性。此外,我们还使用油或水进行热冲击测试,以验证密封件在极端温度变化下的性能。我们根据各个部件的具体规格量身定制测试流程,确保ENNOVI-SealTech为高要求应用场景提供可靠且耐用的密封解决方案。

如图4所示,ENNOVI-SealTech热缩管工艺可在注塑成型前顺利融入装配序列,无需任何二次处理步骤。

图4 – ENNOVI-SealTech在注塑成型前融入装配流程

总结

ENNOVI再次通过创新解决方案,积极应对电动汽车动力系统设计中的关键挑战,提高了生产效率和产品质量。

ENNOVI-SealTech的主要优势包括:

  • 设计自由:提供热缩管或胶带两种选择,提高设计自由。
  • 成本优势:相较于传统的处理后灌封法,具有成本优势。
  • 空间节省:适用于狭小空间,无需额外材料。
  • 工艺简单:消除不必要的步骤和二次操作。
  • 良好的密封性能:经测试确认,在7巴压力下实现零泄漏,即使经过热循环和老化处理亦是如此。

ENNOVI与头部的一级供应商和OEM建立了良好的合作关系,制定了全球与本地相结合的战略,拥有覆盖欧洲、美国、印度和中国等关键地区的庞大车辆工程网络。基于ENNOVI在本地生产和设计支持方面的优势,我们通过早期参与、量身定制解决方案和快速实现大规模生产,成功地超越了客户的期望。

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