压力映射技术与电动汽车设计

对于电动汽车而言，优化电池性能至关重要。因此，该领域的工程师正在尝试优化各种因素。能量密度就是其中之一。体积更小、能量密度更高的电池总是受到追捧。电池还需要能够快速充电、安全并简化制造。优化这些因素中的每一个都至关重要，因为使电池更小、能量密度更高也会使其风险更大。

工程师们密切关注电池组内部存在的压力，以构建一个安全的电池，同时产生大量能量。电池在充电和放电时在其常规条件下进行测试，其中一个重要因素是电池如何装入电池组以及随着时间的推移其成熟时的压力是多少。

锂离子电池是目前市场上最受欢迎的电池类型。由于内部是液体，所以比较柔软，伸缩范围大。

电池在放电前会在充电时升温并膨胀，并在冷却时收缩。结果，堆叠中的每个电池都在膨胀和收缩，并且由于堆叠中可能有许多甚至数十个电池，因此这些力将复合并最终在刚性夹具内变得相当高和强烈，如果有很多各个细胞都在这样做。

与液体电池相比，固态电池是一种较新的新兴技术，其电解质不会膨胀太多。因此，尺寸变化不大。然而，尽管尺寸稳定，所有其他部件仍会经历热循环，从而改变它们的尺寸和形状。结果，如果电解质层太硬，它可能会开始分层和破裂。

检查夹具是否没有施加任何局部压力集中至关重要，因为这样做通常会加速电池磨损并引发安全问题。

在普林斯顿大学 2014 年的一项研究中，称重传感器包含在堆栈中。该研究确定了作用在棱柱形软包电池上的整体力，并知道其固定的总面积。为了模拟日常使用，研究人员试图在较长时间内对电池进行充电和放电，同时对称重传感器施加不同的负载。

最初的压缩和力量低得可以忽略不计，然后适度增加。他们进行了许多测试，发现如果压力在适当的范围内，电池会更优雅地老化。

2017 年华威大学的研究推进了普林斯顿的研究。这一次，他们能够观察到电池在坚硬表面上的局部高压和低压。他们将一个 Tekscan 传感器放入堆栈中，并随着时间的推移跟踪电池老化、膨胀和收缩等情况下的总力。

他们还发现，一些细胞会在局部压力增加的特定区域出现故障。这与电池的寿命和退化之间也有很强的相关性。

局部压力和平均压力的整体力都是至关重要的。Tekscan 不只是查看整体数据并假设一切都相同，而是考虑局部负载。Tekscan 传感器也非常灵活，传感器很薄且非侵入式，因此用户无需更改测试夹具即可适应它们。有许多现成的传感器尺寸和形式可供选择，因此 Tekscan 很有可能拥有适合特定应用独特需求的标准传感器。当需要调整或定制时，Tekscan 在根据客户要求修改传感器形状和尺寸方面经验丰富。所有这些都让 Tekscan 在这个市场中脱颖而出。

Tekscan 的主要应用之一是确定驾驶员座椅的舒适度。电动汽车 (EV)，尤其是自动驾驶汽车，乘客的姿势会因主动驾驶该车辆的驾驶员而异。座椅还受到其他问题的影响，例如座椅应该如何出现以及驾驶员是否能够舒适地坐在这样的位置。还会有更多考虑因素，例如仪表板按钮而不是脚踏式加速器。

自然，电动汽车的许多提到的方面将在未来几年内发生变化。例如，由于当今车辆中不断变化的控制类型，未来车辆的控制可能不再是标准。

TekScan 的另一个有利应用是轮胎足迹。Tekscan 广泛用于轮胎行业，多年来一直用于测量胎面与路面的相互作用。为了防止轮胎过早磨损，轮胎专家会考虑胎面花纹和橡胶成分。电动汽车通常具有具有更高初始扭矩的发动机，这会导致更高的加速度。因此，考虑到这一点，轮胎工程师必须改变轮胎设计。

目前很多轮胎制造商都在使用Tekscan产品；因此，可能需要对当前设计进行一些重新设计和重新思考，以制造更合适的电动汽车轮胎。

电池是另一个需要考虑的因素；如果汽车发生碰撞或道路碎片撞到它，监控电池尤为重要。长期以来，汽车制造商都使用 Tekscan 进行这种形式的碰撞测试、冲击测试和安全测试。

另一个需要考虑的因素是车门。在没有标准车门的自动驾驶汽车中，车门密封件看起来不同，但性能相同。Tekscan 传感器可以帮助检查密封的完整性并确保没有泄漏路径。此外，需要考虑整个车辆以及所有各种组件。

Tekscan 长期以来一直支持汽车行业，但它需要为 EV 领域的新客户修改其工作。