في عالم EVs ، تعتمد سلامة البطارية والأداء بشكل نقدي على الإدارة الحرارية الفعالة. من بين المكونات الرئيسية في
أنظمة الإدارة الحرارية للبطارية، تلعب لوحة التبريد دورًا رئيسيًا. وهو ينظم درجة حرارة البطارية عن طريق تدوير سائل التبريد من خلال قنوات التدفق الداخلي ، أو إزالة الحرارة الزائدة الناتجة أثناء دورات الشحن والتفريغ ، أو نقل الحرارة إلى البطارية في البيئات الباردة - مما يؤدي إلى زيادة درجة حرارة التشغيل المثلى في جميع الأوقات.
لوحات البرد البطاريةعادة ما يتم تصنيفها إلى نوعين رئيسيين بناءً على طريقة التبريد: أنظمة التبريد السائل وأنظمة تبريد المبردات المباشرة. تستخدم أنظمة التبريد السائل مزيجًا من الجليكول المائي أو سائل تبريد مماثل يدور عبر القنوات الداخلية في اللوحة الباردة لامتصاص ونقل الحرارة بعيدًا عن خلايا البطارية. هذه هي الطريقة الأكثر استخدامًا في السيارات الكهربائية بسبب موثوقيتها ونضجها. في المقابل ، تستخدم أنظمة تبريد المبرد المباشر المبرد كسوائل عمل ، وتتدفق مباشرة عبر اللوحة الباردة لإزالة الحرارة. يزيل هذا النهج الحاجة إلى حلقة سائل التبريد الوسيطة ويمكن أن يوفر كفاءة تبريد أعلى وبساطة النظام ، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات المدمجة أو عالية الأداء. في هذه المقالة ، سنقدم لوحات تبريد سائلة بالتفاصيل.
1. أنواع لوحات التبريد السائل
يقدم السوق حاليًا مجموعة متنوعة من هياكل ألواح التبريد السائلة ، ولكل منها مبادئ تشكيل مميزة ومزايا وعيوب. وتشمل الأنواع الأكثر استخدامًا على نطاق واسع الألواح المختومة ، والألواح المقدمة ، وهياكل أنبوب السربنتين (أنبوب القيثارة).
لوحة تبريد مختومة
يتم تصنيع الألواح المختومة عن طريق الضغط على صفائح سبائك الألومنيوم لتشكيل قنوات تدفق التبريد الداخلية. بفضل ليونة وقوة سبيكة الألومنيوم ، تدعم هذه الطريقة تكامل لوحات التبريد في التصميمات CTP (من الخلية إلى الحزمة) و CTC (من الخلية إلى الكاسي). تتيح لوحات التبريد المختومة تصميم مسار التدفق المرن ، وتحسين كفاءة تبادل الحرارة واستقرار المنتج.
PROS: مرونة في التصميم العالي ، والاتصال السطحي الجيد ، وتبديد الحرارة الفعال ، وقابلية الإنتاج الممتازة ، ومقاومة الضغط العالي.
Cons: ارتفاع تكلفة ، متطلبات تسطيح السطح ودقة التجميع الصارمة نسبيًا.
لوحة التبريد المبثوقة
يتم صنع لوحات مقدمة من خلال بثق ملامح الألومنيوم لإنشاء قنوات تدفق داخلية. إنها تتميز بسطحين مسطحين يسمحان بالاتصال المباشر بخلايا البطارية ، مما يزيد من مساحة سطح تبديد الحرارة.
PROS: كفاءة إنتاج عالية ، هيكل قوي ، تكلفة منخفضة ، وسعة عالية الحمل.
Cons: سمك الجدار غير المتكافئ يمكن أن يؤثر على مقاومة الضغط ؛ الهيكل الصلب قد يحد من استخدام المساحة في التصميمات المدمجة.
أنبوب السربنتين (أنبوب القيثارة) لوحة تبريد
يستخدم هذا النوع أنابيب الألومنيوم التي تتشكل في قنوات التدفق ولحامها على المشعبات على كلا الطرفين. يتم استخدامه بشكل شائع في تصميمات CMP (حزمة وحدة الخلايا) بسبب بنيتها البسيطة ، والوزن المنخفض ، والتكلفة المنخفضة.
Pros: التكلفة المنخفضة ، خفيفة الوزن ، بنية بسيطة ، وسهلة المعالجة.
Cons: حدود قناة التدفق الفردي كفاءة نقل الحرارة ؛ منطقة الاتصال الصغيرة تقلل من فعالية التبريد. ليست مثالية لأنظمة بطارية الطاقة عالية الكثافة.
جدول المقارنة
اكتب مبدأ مزايا العيوب
أنبوب السربنتين الذي يتكون من التكلفة المنخفضة للضغط واللحام ، وخفيفة الوزن ، وتدفق بنية بسيطة ، ومنطقة ملامسة صغيرة ، ومتوسط تبديد الحرارة ، وقدرة الحمل الضعيفة
تصميم مختوم من الختم واللحام تصميم مرن ، سطح اتصال جيد ، كفاءة عالية ، مقاومة جيدة للضغط التكلفة عالية ، متطلبات دقة السطح والتجميع الصارمة
تشكيل البثق المقذوف وختم الدقة عالية الكفاءة ، التكلفة المنخفضة ، الختم القوي للهيكل المعقد ، يؤثر التسطيح السطحي على التلامس ، غير مناسب للتصميمات القائمة على المسمار
2. العوامل الرئيسية لاختيار لوحة التبريد
الأداء الحراري
إمكانية تبديد الحشو:
تصميم مسار التدفق يؤثر بشكل كبير على نقل الحرارة. توفر اللوحات المختومة مرونة عالية ، مما يتيح زيادة تدفق الحرارة والكفاءة المعززة. تُستخدم سبائك الألومنيوم ذات الموصلية الحرارية الجيدة (150-250 و//م · ك).
التوحيد:
درجة الحرارة الموحدة ضرورية لاتساق البطارية. تساعد تصميمات التدفق متعددة القنوات ، وخاصة في الألواح المقدمة ، في تقليل تدرجات درجة الحرارة إلى الحد الأدنى.
الأداء الميكانيكي
قوة ومقاومة الضغط:
يجب أن تحمل لوحات التبريد الضغط الميكانيكي من خلايا البطارية وضغط التبريد الداخلي. في حين أن اللوحات المقدمة توفر بنية قوية ، فإن سمك الجدار غير المتكافئ يمكن أن يقلل من تحمل الضغط. تعتمد اللوحات المختومة على جودة النحاس لضمان المتانة.
المقاومة ومقاومة التأثير:
اختبار الاهتزاز تحت GB38031 يمكن أن يعرض نقاط الضعف. قد تخفف لوحات أنبوب القيثارة في مفاصل اللحام. لوحات مصممة بشكل غير صحيح مختومة تشققات التعب. اللوحات المقذوفة قوية بشكل عام ، ولكن سوء توسيد المفصل يمكن أن يؤدي إلى تلف.
خصائص المواد
الموصلية الحرارية:
تجلب سبائك الألومنيوم توازنًا بين الوزن والتكلفة وقابلية المعالجة والأداء الحراري.
مقاومة التوروس:
يمكن أن يسبب التعرض المبرد المطول تآكلًا أو جدران ترقق أو تسرب. تعزز العلاجات السطحية مثل تنشيط مقاومة التآكل ، ولكن مستويات الرقم الهيدروجيني المتطرفة أو البيئات القاسية قد تؤدي إلى تحطيم طبقات واقية.
اعتبارات التكلفة
تكاليف المواد:
لوحات أنبوب القيثارة هي الأكثر فعالية من حيث التكلفة. تحتوي اللوحات المختومة على تكاليف معتدلة ، في حين تتطلب الألواح المقدمة ملفات تعريف عالية الجودة ، مما يزيد من النفقات.
تكاليف التصنيع:
تنطوي الختم والبثق على أدوات وتكاليف المعدات الأولية العالية. تقنيات اللحام المتقدمة مثل الاحتكاك يثير اللحام زيادة تكاليف ، في حين أن النحاس أكثر اقتصادا. تزيد تصميمات القنوات المعقدة أيضًا إلى تكاليف الإنتاج.
التكامل مع حزم البطارية
التوافق الأبعاد:
حزم البطارية المدمجة تتطلب تصميمات لوحة تبريد قابلة للتكيف للغاية. تناسب لوحات أنبوب القيثارة مساحات أصغر ، في حين توفر الألواح المختومة مسارات تدفق قابلة للتخصيص. اللوحات المقذوفة لها مناطق اتصال أكبر ولكن أقل مرونة مكانية.
exease التثبيت:
التكامل العالي وسهولة التجميع تحسين كفاءة الإنتاج. يجب على المصممين النظر في التوافق مع بنية حزمة البطارية وعملية التجميع.
يتضمن اختيار لوحة التبريد السائل المناسبة موازنة الأداء الحراري والقوة الميكانيكية ومقاومة التآكل والتكلفة والتكامل. بينما تهيمن الألواح المختومة في تصميمات CTP / CTC من الجيل التالي ، فإن أنواع أنبوب القطرات والقيثارات تحتوي أيضًا على قيمة في سيناريوهات محددة. يساعد فهم هذه العوامل المهندسين على اتخاذ خيارات مستنيرة لضمان السلامة والموثوقية وطول العمر لأنظمة بطارية EV.
