Tiivistemateriaalien ikääntyminen sähköisten ajoneuvojen akkujärjestelmissä
Hovinen, Tuomas (2021-01-20)
Tiivistemateriaalien ikääntyminen sähköisten ajoneuvojen akkujärjestelmissä
(20.01.2021)
Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty.
suljettu
Julkaisun pysyvä osoite on:
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe202102053919
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe202102053919
Tiivistelmä
Sähköaujoneuvon akkupaketin suunnittelussa on otettava huomioon kaikki autoympäristössä vaikuttavat olosuhteet, sillä vahingoittuessaan litiumioniakku on epävakaa ja voi pahimmillaan räjähtää. Tärkeimpiin huomioonotettaviin ympäristötekijöihin kuuluvat suuret lämpötilan- ja ilmankosteuden vaihtelut, vesi ja erilaiset kemikaalialtistukset. Akkupaketti saattaa altistua kaikille edellä mainituille ympäristötekijöille koko elinkaarensa ajan. Tällöin huolta aiheuttavat korroosio, materiaalien väsyminen ja vanheneminen. Nämä asiat on otettava huomioon materiaalien valinnassa alusta saakka akkupaketin suunnitteluvaiheessa.
Akkupaketille asetettaviin vaatimuksiin kuuluu olennaisena osana tiiviys. Paketti sisältää vaurioille alttiiden kennojen lisäksi sensoreita ja hallintaelektroniikkaa, joiden altistuminen kosteudelle voi aiheuttaa korroosiota ja oikosulkuja. Tiiviyden tason tarve riippuu akun käyttöympäristöstä, mutta yleisesti autoteollisuudessa vaaditaan täyttä tiiviyttä. Käytännössä se tarkoittaa, ettei paketti päästä vettä sisäänsä upotettuna tai ruiskutettuna. Lisäksi paketti suojaa pölyltä.
Tässä tutkimuksessa perehdytään sähköautojen akkupakettien ympäristöolosuhteiden kestävyyteen ja erityisesti tiiviyteen. Erityisen tärkeäksi muodostuu akkupaketin kansien välisen sauman tiivistämistekniikat, tiivistemateriaalit ja materiaalien kestävyys ajoneuvojen käyttöympäristöä vastaavissa olosuhteissa. Käytännössä siis tutkitaan erilaisten tiivisteiden suorituskykyä varioimalla materiaaleja, geometriaa ja valmistustekniikoita. Tutkitaan eri tiivisteiden ikääntymistä jäljittelemällä pitkäaikaista ympäristörasitusta käyttäen nopeutettuja ympäristötestausmenetelmiä. Analysoidaan ikääntymisen aiheuttamia muutoksia tiivistemateriaalissa mittaamalla niiden jännitysvenymäominaisuuksia, kovuutta ja palautumiskykyä. Lisäksi tutkitaan tiivisteen vanhentumisen vaikutusta todelliseen tiivistyskykyyn vuototestilaitteella. Mittaustuloksia analysoimalla pystyttiin tunnistamaan parhaiten todellisissa olosuhteissa suoriutuvat tiivistemateriaalit ja vastaavasti poissulkemaan huonoja vaihtoehtoja.
Akkupaketille asetettaviin vaatimuksiin kuuluu olennaisena osana tiiviys. Paketti sisältää vaurioille alttiiden kennojen lisäksi sensoreita ja hallintaelektroniikkaa, joiden altistuminen kosteudelle voi aiheuttaa korroosiota ja oikosulkuja. Tiiviyden tason tarve riippuu akun käyttöympäristöstä, mutta yleisesti autoteollisuudessa vaaditaan täyttä tiiviyttä. Käytännössä se tarkoittaa, ettei paketti päästä vettä sisäänsä upotettuna tai ruiskutettuna. Lisäksi paketti suojaa pölyltä.
Tässä tutkimuksessa perehdytään sähköautojen akkupakettien ympäristöolosuhteiden kestävyyteen ja erityisesti tiiviyteen. Erityisen tärkeäksi muodostuu akkupaketin kansien välisen sauman tiivistämistekniikat, tiivistemateriaalit ja materiaalien kestävyys ajoneuvojen käyttöympäristöä vastaavissa olosuhteissa. Käytännössä siis tutkitaan erilaisten tiivisteiden suorituskykyä varioimalla materiaaleja, geometriaa ja valmistustekniikoita. Tutkitaan eri tiivisteiden ikääntymistä jäljittelemällä pitkäaikaista ympäristörasitusta käyttäen nopeutettuja ympäristötestausmenetelmiä. Analysoidaan ikääntymisen aiheuttamia muutoksia tiivistemateriaalissa mittaamalla niiden jännitysvenymäominaisuuksia, kovuutta ja palautumiskykyä. Lisäksi tutkitaan tiivisteen vanhentumisen vaikutusta todelliseen tiivistyskykyyn vuototestilaitteella. Mittaustuloksia analysoimalla pystyttiin tunnistamaan parhaiten todellisissa olosuhteissa suoriutuvat tiivistemateriaalit ja vastaavasti poissulkemaan huonoja vaihtoehtoja.