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フレキシブルPTFEコルゲートホースをEVバッテリーパックの冷却システム内に配線

EVバッテリー冷却システム用PTFEコルゲートホース:テクニカルガイド

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テストラボに入って、プロトタイプのバッテリーパックの下に青やピンクの液体が溜まっているのを見ると、気分が沈むのをご存じだろうか?

ええ、経験ありますよ。悪夢だよ。

EV開発の最先端で働く自動車エンジニアのために、 熱管理 は単なるチェックボックスではない。文字通り、高性能車と夕方のニュースの熱暴走の見出しの違いなのだ。

ICE(内燃機関)時代には標準的なEPDMゴムで済んでいた。しかし、正直に言おう。重くてかさばるゴムホースを高電圧バッテリーパックの中に入れるのは、時代遅れの習慣になりつつある。庭の配管でスーパーコンピューターを冷やそうとしているようなものだ。

今日は、その理由を説明しよう。 PTFEコルゲートホース はEVセクターを静かに支配している。 クーラントライン.流量について、なぜナイロンが必ずしも答えではないのか、そして現実の世界で実際に機能している数学についてもお話しします。

問題:現在のホースが故障する理由

いいか。EPDMは安い。PA12(ナイロン)は硬くて予測しやすい。しかし、電気自動車はゲームのルールを変えた。

EV用バッテリーパックでは、"ゴルディロックス "ゾーンを扱うことになる。バッテリーセルを最適な状態に保つには、15℃から35℃の間に保つ必要がある。熱くなりすぎると劣化が加速する。寒すぎると、航続距離は崖のように短くなる。

ここで従来の素材が苦戦を強いられる:

  1. 浸透の問題: ゴムは浸透性がある。5年から10年の間に、水蒸気が這い出し、クーラントの濃度が変化する。それが熱伝導率を狂わせるんだ。
  2. 宇宙」戦争: シャーシの内部で1ミリ単位で戦っているのだ。ゴムホースは厚い壁と巨大な曲げ半径を必要とする。狭い場所で1インチのEPDMホースを90度曲げようとしたら?幸運を祈る。ねじれます。
  3. 化学兵器による攻撃 最近のクーラント(通常は水とグリコールの50/50混合)は高温で作動する。時間が経つと、特定のプラスチックを加水分解したり、ゴムから可塑剤を溶出させたりして、冷却プレートのマイクロチャンネルを汚してしまいます。

そこで テフロンX の登場だ。スリンキーのように曲がるが、実験用ビーカーのように化学薬品を扱えるものが、この業界には必要なのだと、しばらく前に気づいた。

難燃性と耐候性を備えたテフロンコルゲートホースパイプ

耐久性を重視して設計されたこの テフロンコルゲートホース 組み合わせる 難燃性 そして 耐候性 厳しい屋外環境に耐えられるよう設計されています。 ノンスティック表面 油やゴミの蓄積を防ぎ、自動車、航空宇宙、高温流体移送システムに適しています。

PTFEコルゲートホースがエンジニアに選ばれる理由

マーケティング的なうわべを取り払おう。なぜOEMは実際に PTFEコルゲートホース?

それは分子結合に起因する。炭素とフッ素の結合は有機化学で最も強い結合のひとつだ。炭素-フッ素結合は、有機化学において最も強力な結合のひとつであり、基本的に、あなたが投げかけるものすべてを無視する。

1.実際に重要な温度範囲

EVは熱を発するが、ノルウェーでは凍える駐車場に置かれている。
当社のPTFEホースは、次のような用途に使用できます。 -70℃~+260℃.
PA12(ナイロン)は通常、機械的強度を失い始める前に120℃前後でタップアウトする。局所的なホットスポットやポンプの故障があれば、ナイロンは変形します。PTFEは瞬きさえしない。

2.柔軟性と耐キンク性

これが大きな問題だ。
滑らかな内径のPTFEチューブは硬い。しかし、一旦波形にすると(具体的には、らせん状または同心円状のプロファイル)、曲げ半径が著しく低下する。

曲げ半径の比較(内径10mmのホース):

材料最小曲げ半径(約)キンクのリスク
EPDMゴム60 - 80 mm狭い角度でも高い
PA12 スムース80 - 100 mm非常に高い
テフロンX PTFE波形18 - 25 mmニア・ゼロ

表1:業界の標準仕様に基づく曲げ半径の比較。

をスネークすることができる。 PTFEコルゲートホース コネクターにストレスを与えることなく、バッテリーモジュールの複雑な形状を通過することができる。これは長寿命化にとって非常に重要なことだ。

耐薬品性:グリコール因子

あるクライアント(弁護士を満足させるために "A社 "と呼ぶことにする)が、クーラントラインに特殊なエラストマーを使用していた。彼らは、エチレングリコールで2,000サイクルの熱衝撃を与えると、ホースが膨張し始めることを発見した。

膨らむ=流れが制限される=バッテリーが熱くなる。

PTFEは、すべての標準的な自動車用流体に対して化学的に不活性である。

  • エチレングリコール?問題ありません。
  • オートマチック・トランスミッション・フルード(直接冷却用)?簡単です。
  • 誘電性流体?そうだ。

老朽化はしない。おそらく50年後にこのホースを掘り起こしても、機械的には健全なままだろう。

数学セクション流量と圧力損失の計算

さて、電卓を持ってください。ここで、コルゲートホースについて神経質になるエンジニアがいる。
"でも、コルゲーションは私の流量を破壊しないのですか?"

イエスでもあり、ノーでもある。乱流は発生します。しかし、乱流はシステムのある部分では実際に熱伝達を助けます。

WordPressは派手なLaTeXコードを好まないので、これらの数式をテキストで書き出して、エンジニアリング・ノートにコピー・ペーストできるようにする。

摩擦係数

滑らかなチューブでは、ダルシー・ワイスバッハの式を用いる。コルゲートホースの場合、摩擦係数(f)は高くなる。

圧力損失の計算式:
Delta_P = f * (L / D) * (rho * v^2 / 2)

どこでだ:

  • デルタ_P:圧力降下 (Pa)
  • f:摩擦係数(無次元)
  • L:ホースの長さ (m)
  • D:内径 (m)
  • ロー:冷却水の密度 (kg/m^3)
  • v:流速(m/s)

波形のトリック
について PTFEコルゲートホース摩擦係数は一定ではありません。それは波形のピッチに依存する。
私たちが使っている大まかな経験則 テフロンX 予備的なサイジングの場合:圧力損失は以下のようになると仮定する。 1.5倍から2.0倍 同じ内径の平滑管よりも高い。

高流量システムを使用している場合は、単純にサイズを1つ上げます。10mmのスムースチューブで計算するなら、12mmか14mmのコルゲートホースを使う。PTFEはとても軽いので、重量のペナルティはごくわずかです。

PTFEコルゲートパイプ - 高圧用フレキシブルテフロンホース

高品質のテフロンXを使用したPTFEコルゲートパイプは、優れた柔軟性と耐久性を備え、自動車、化学、医療機器などの業界に最適です。これらのコルゲートフレキシブルホースは、滑らかな内壁により優れた流体排出性を発揮し、谷間が浅いため洗浄が容易です。スパイラル鋼線で補強されたこの黒色プラスチックコルゲートパイプは、ねじれや高温にも耐え、カスタムサイズや過酷な環境にも最適です。

ケーススタディスパゲッティ・モンスター」バッテリーパック

昨年私たちが手掛けたプロジェクトについての簡単な話をしたい。ある新興EVメーカー(Bサンプル段階)は、バッテリーパックの設計が緻密だった。つまり 本当に 密集している。

彼らはあらかじめ成形されたゴムホースを試した。曲げるたびに独自のマンドレルが必要だったため、金型費用だけで$5万ドルかかる見込みだった。さらに、取り付けは悪夢のようでした。作業員はホースを狭い隙間に滑らせるために潤滑油を塗らなければならず、混乱が生じました。

解決策
に変更した。 テフロンX 導電性PTFEコルゲートホース。

  1. 金型費がかからない: ホースはフレキシブルなので、あらかじめ形を作っておく必要はなかった。長さに合わせてカットし、配線するだけだ。
  2. 静電気の放散: 高速非導電性クーラントによる静電気の蓄積を防ぐため、カーボンライニングPTFE(黒)を使用した。
  3. ルーティング: 彼らは、(整理された形で)モジュールの周囲に "スパゲッティ "のように線を引き回した。

結果
試作コストを40%節約し、パックの総重量を1.2kg削減した。

インストールと接続:失敗しないために

世界最高のホースを持っていても、接続に失敗すれば漏れる。

について EVバッテリー冷却通常、2種類のコネクションがある:

  1. SAE J2044クイックコネクター これらは標準的なものです。コルゲートホースの先端には、バーブを取り付けるためのカフが必要です。コルゲートホースの端に滑らかなカフを熱成形することができます。これにより、標準的な自動車用コネクターで漏れのないシールを得ることができます。
  2. 圧着金具: より高い圧力(クーラントループは通常2~3バール未満の低圧ですが)には、ステンレス鋼の圧着カラーが最適です。

プロのヒント: 配線する際は、熱膨張のために少し「たるみ」を残してください。PTFEはあまり膨張しませんが、アルミニウムのバッテリーケーシングは膨張します。ホースをギターの弦のようにきつく引っ張ると、クルマが60℃になったときに何かが切れてしまいます。

物議を醸す意見:ゴムは死んだのか?

同業者からは怒鳴られるかもしれないが、私はこう思う。 インパック 冷却、ゴムは廃れつつある。

パックの外側?もちろん、EPDMを使えばいい。EPDMは安価で、厚いゴムが役立つ岩の打撃にさらされている。
しかし、バッテリーモジュールのデリケートな高電圧環境ではどうだろう?ゴムはリスクが高すぎる。ガスが発生し、老朽化し、場所を取りすぎる。

格安のシティカーを作るなら、ゴムにこだわるかもしれない。しかし、性能の高いEVや、信頼性が重要なヘビーデューティ・トラックを作るのであれば、フッ素樹脂が必要だ。

仕様チートシート

もしあなたが今プリント原稿を作成中なら、(私たちのような)質の高いサプライヤーに求めるべきスペックは以下の通りです:

  • 材料: 100% バージンPTFE(テフロン)樹脂。
  • 壁の厚さ: 圧力の必要性に応じて、通常0.5mmから1.0mm。
  • 波形プロファイル: オメガスタイル(柔軟性に優れる)またはUスタイル(清掃が容易)。
  • 破裂圧力: 少なくとも使用圧力の4倍は必要だ。
  • 導電率: <10^6オームの導電性要件(SAE J1645に適合)。

耐腐食性 内側フラット外側コルゲートPTFEホース(実験室用)

耐腐食性PTFE製フラットアウターコルゲートホースは、実験室での正確な流体供給を可能にするフラットな内面と、操作性に優れた波形外面を備えています。このPTFE製フラットアウターコルゲートパイプは、実験室環境における酸や溶剤に対する優れた耐性を備えています。

研究施設に不可欠な内部フラット外部波形波形チューブは、転送中にサンプルの完全性を維持します。

一貫した結果を得るには、この内側スムーズボア外側波形 PTFE チューブをご利用ください。そのデザインは、PTFE 内側フラット外側波形チューブを反映しており、研究室の効率を高めます。

なぜテフロンXなのか?

私たちは箱を押すだけの倉庫ではありません。私たちはエンジニアです。
お問い合わせ アリソン・イェ@teflonx.comあなたはロボットを手に入れたわけではありません。流体力学を理解したチームを手に入れるのです。

私たちは、次のようなテストを行っている。 クーラントライン 厳しく。すべてのロットで圧力テストを行っている。推測はしません。

よくある質問(FAQ)

Q1: PTFEコルゲートホースはEPDMよりかなり高価ですか?

答え: 原材料費は確かに高い。しかし、あらかじめ形成された形状のための金型費が不要になること、継手が減ること(エルボを使う代わりにホースを曲げることができるため)、寿命が延びること(交換がゼロになること)を考慮すると 総所有コスト 複雑なEVアプリケーションでは、同等かそれ以下であることが多い。

Q2:コルゲートホースに標準的なウォームギヤ式クランプを使用できますか?

答え: やめてください。波形の表面にウォームギヤのクランプをつけると、水漏れの原因になります。クランプが畝を押しつぶす可能性があります。クランプする場合は、「カフ」(滑らかな端)の付いたホースを使うか、波型の壁用に設計された特殊な圧着金具を使う必要があります。私たちはそれらを提供しています。 カフド・ソリューション.

Q3: コルゲーションは沈殿物やスラッジを捕らえますか?

答え: 適切にメンテナンスされた冷却ループでは、流速が微粒子を浮遊させるため、これが問題になることはほとんどありません。しかし、PTFEは非粘着性である(結局のところ、テフロンである)。時間が経つと粘着性を帯びるゴムに比べ、スラッジが壁に付着するのは非常に難しい。

熱管理のアップグレードの準備はできていますか?

EV市場の動きは速い。生産開始から6カ月も経てば、リークや熱不良に対処している暇はない。

柔軟性があり、強靭で、化学的に無敵な冷却ライン・ソリューションが必要です。

バッテリーの冷却を運任せにしてはいけない。

の全製品をご覧ください。 PTFEコルゲートホース ここにある: https://teflonx.com/product-category/ptfe-corrugated-hoses/

または、CAD図面やラフスケッチをお送りください。ルーティングと曲げ半径を決定するお手伝いをいたします。

テフロンXに連絡する:

クールで長持ちするものを作ろう。


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