Anforderungen an Batteriebefestigungen und zuverlässige Konstruktionsstrategien für Batteriespeichersysteme (BESS)

Ein einfacher BESS-Definition Batteriespeichersysteme (BESS) speichern Energie aus erneuerbaren oder netzgebundenen Quellen und geben sie bedarfsgerecht wieder ab. BESS können für verschiedenste Anwendungen eingesetzt werden, von Umspannwerken bis hin zu industriellen Mikronetzen.

Jede Batteriespeichersystem Besteht aus vielen Schrauben, die Batteriezellen, Gehäuse und Stromschienen befestigen. Ingenieure konzentrieren sich oft auf Zellen und Wechselrichter. Aber die Batteriebefestigung ist das, was die gesamte Baugruppe strukturell solide und elektrisch stabil hält.

Batteriesysteme fallen häufig aus und funktionieren nicht mehr, weil sich ihre Anschlüsse lockern, rosten oder ihre Leitfähigkeit verlieren. Dieser Leitfaden behandelt die vier wichtigsten Anforderungen und praktische Konstruktionsstrategien, um solche Ausfälle zu vermeiden.

Was sind die wichtigsten Anforderungen an die BESS-Befestigungselemente?

Befestigungselemente für Akkus sind das Rückgrat der Akkuspeicherung. Hier sind einige Anforderungen, die Ihnen bei der Auswahl helfen. Befestigungskonstruktion des Akkus: 

1. Sicherheit und Wärmebeständigkeit

BESS-Gehäuse müssen Hitze und Druck bei thermischen Durchgängen einschließen. Befestigungselemente an Batteriemodulanschluss Verbindungen müssen die Klemmkraft auch bei über 200 °C aufrechterhalten. Edelstahlsorten A2-70 und A4-80 gemäß ISO 3506 erfüllen diese Anforderung ohne Kriechen oder Spannungsrelaxation.

Für feuerbeständige BESS-Gehäuseanwendungen sollten Befestigungselemente mit UL 9540A-Konformität gewählt werden.

2. Erdbeben- und Vibrationsbeständigkeit

Großflächige Batteriespeichersysteme müssen den Anforderungen des IBC (International Building Code) hinsichtlich Erdbebensicherheit entsprechen. ESS-Strukturbolzen Sie sind sowohl statischen seismischen Belastungen als auch dynamischen Vibrationen aufgrund der Kühlventilatoren und der Netzumschaltung ausgesetzt.

Sie können Muttern mit voreingestelltem Drehmoment oder Gewindesicherungsmittel verwenden, um Folgendes zu erzeugen: vibrationsbeständige BefestigungselementeIn Umgebungen mit zyklischen Belastungen reduzieren diese Lösungen den Drehmomentverlust um bis zu 40%.

3. Elektrische Leitfähigkeit

Für die Verbindungen zwischen Batteriezellen und Stromschienen wählen Ingenieure üblicherweise vernickeltes Kupfer oder verzinntes Messing. Diese Materialien gewährleisten einen Kontaktwiderstand unter 0,5 mΩ und erfüllen somit die Anforderungen der IEC 62619 für die Sicherheit von Batteriesystemen.

Bei herkömmlichen Stahlschrauben kann es an den Verbindungsstellen zu Rost kommen, was die Stromzufuhr unterbricht und gefährliche Hitze erzeugt.

4. Korrosionsbeständigkeit

Für BESS-Installationen im Freien und in Küstennähe sind Befestigungselemente mit einer Mindestbeständigkeit von 720 Stunden gegenüber Salzsprühnebel gemäß ISO 9227 erforderlich. Zink-Nickel-Beschichtungen (8–12 μm) und Geometriebeschichtungen sind bei dauerhafter Feuchtigkeitseinwirkung einer Standardverzinkung überlegen.

Welche Konstruktionsstrategien gibt es für die Befestigung von Akkupacks?

Darüber hinaus sollten Sie auch die Konstruktionsplanung jedes einzelnen Gebäudes überprüfen. Batteriemodulanschluss um die Sicherheit zu gewährleisten:

Anti-Lockerungs-Design

Temperaturschwankungen zwischen −20 °C und +60 °C verursachen eine Ausdehnung und Zusammenziehung von Metallen, wodurch sich herkömmliche Befestigungselemente mit der Zeit lockern. Ein wirksames Befestigungskonstruktion für Akkus beinhaltet:

• Sechskantmuttern mit selbsttragendem Drehmoment (ISO 7042), die ohne Klebstoff einer Drehung widerstehen;
• Belleville-Federscheiben zur Aufrechterhaltung der Klemmkraft bei Temperaturwechseln;
• Gewindesicherungsmittel für dauerhafte Verbindungen in Bereichen mit hohen Vibrationen.

Leichtbauweise

Jedes eingesparte Kilogramm in einem BESS-Gehäuse verbessert die Energiedichte. Die Verwendung von Aluminium-M6-Schrauben mit Helicoil-Gewindeeinsätze Im Vergleich zu Stahl wird eine Gewichtsersparnis von 60 Prozent erzielt. Trotz des geringeren Gewichts weisen diese Verbindungselemente eine Zugfestigkeit von über 8 kN gemäß ASME B18.2 auf.

Thermische Kompensation

Werden unterschiedliche Metalle wie Stahlschrauben und Aluminiumrahmen kombiniert, dehnen sie sich bei Temperaturänderungen unterschiedlich stark aus und ziehen sich unterschiedlich stark zusammen. Um diese unterschiedliche Ausdehnung auszugleichen, geben Ingenieure Drehmomentwerte an, die 10 bis 151 µT über dem Standard liegen. Sie empfehlen außerdem, an kritischen Verbindungen Federscheiben zu verwenden, um den Anpressdruck aufrechtzuerhalten.

Empfohlene Produktlösungen für BESS-Anwendungen

RL Fasteners bietet im Rahmen der Systemlösung CNRL eine eigene Produktlinie mit Akkus an. Zu den wichtigsten Komponenten gehören:

• ESS-Strukturbolzen: Sechskantschrauben der Güteklassen 8.8 und 10.9 mit Zink-Nickel- oder Geomet-Beschichtung, erhältlich in den Größen M4–M24;
• Übliche Drehmomentmuttern: ISO 7042-konforme Edelstahlsorten A2/A4 für vibrationsbeständige Befestigungselemente Anwendungen;
• Stanzteile: Speziell angefertigte Stromschienenklemmen und Halterungsplatten, entwickelt für Batteriemodulanschluss Baugruppen;
• Helicoil-Einsätze: Drahtgewindeeinsätze nach ASME B18.29 zur Gewindeverstärkung in leichten Aluminiumgehäusen;

Die Batteriepack-Produktlinien von CNRL unterstützen Komplettlösungen auf Systemebene – nicht einzelne Komponenten. Ingenieure erhalten abgestimmte Spezifikationen für Schrauben, Muttern, Einsätze und Stanzteile für die gesamte BESS-Baugruppe.

Warum Sie bei Ihrem BESS-Projekt mit RL Fasteners zusammenarbeiten sollten

Ein BESS erfordert Befestigungselemente, die gleichzeitig auf Sicherheit, Leitfähigkeit, seismische Belastungen und Korrosionsbeständigkeit ausgelegt sind. Die Auswahl der falschen Batteriebefestigung kostet Zeit, Geld und Systemverfügbarkeit.

RL Fasteners fertigt und exportiert an BESS-OEMs und EPC-Auftragnehmer in Nordamerika, Europa und im asiatisch-pazifischen Raum. Unser Werk ist nach ISO 9001:2015 zertifiziert, und unsere Produkte entsprechen den RoHS-Richtlinien, den IFI-Standards sowie den entsprechenden CE- und UL-Kennzeichnungen.

Unsere CNRL-Produktlinie deckt alle Verbindungen in Ihrem System ab. Batteriespeichersystem, von der Zellebene leitfähige Befestigungselemente zu den Befestigungsbolzen der Gehäusekonstruktion.

Häufig gestellte Fragen

Frage 1: Warum versagen Standardbolzen in BESS-Anlagen bei Temperaturzyklen?

Standardmäßige Stahlschrauben sind der ständigen Erwärmung und Abkühlung eines Batteriesystems nicht gewachsen. Diese Inkompatibilität führt dazu, dass sich die Schrauben mit der Zeit an den Verbindungsstellen lockern. Um langfristige Zuverlässigkeit zu gewährleisten, verwenden Sie vibrationsbeständige Befestigungselemente wie Federscheiben und Drehmomentmuttern, die Temperaturänderungen ausgleichen.

Frage 2: Welche Befestigungsmaterialien eignen sich am besten für BESS-Umgebungen im Freien oder in Küstennähe?

Befestigungselemente aus Edelstahl und Zink-Nickel-Beschichtung sind in maritimen und Außenumgebungen rostbeständig. Für elektrische Verbindungen sorgen vernickelte Kupferlegierungen für einen geringen Widerstand und verhindern gleichzeitig Oxidation, was insbesondere bei Schrauben, die feuchter oder salzhaltiger Luft ausgesetzt sind, von entscheidender Bedeutung ist.

Frage 3: Können Helicoil-Einsätze die Verbesserung verbessern? Befestigungskonstruktion für Akkus in Aluminium-BESS-Gehäusen?

Ja. Helicoil-Einsätze verstärken Gewinde in Aluminiumgehäusen und verhindern so deren Beschädigung während der Montage. Sie ermöglichen es, dass leichte Materialien hohen Belastungen sicher standhalten. Dadurch wird die strukturelle Integrität des Batteriesystems gewährleistet.