جدول المحتويات
1. لماذا تحتاج حزم البطارية إلى لوحات تبريد
2. تصنيف وتطبيق اللوحات الباردة
3. عمليات الاتصال بألواح التبريد
4. التصميم الهيكلي للوحة
5. عوامل مفتاح في اختيار لوحة تبريد البطارية
6. التنظيف واختبار ضيق الهواء قبل تسليم لوحات التبريد
7. التفريغ
بينما تتحرك المركبات الكهربائية تدريجياً نحو الشحن السريع عالي الطاقة (800 فولت منصة) ، وكثافة الطاقة عالية للغاية (مثل بطارية Kirin 255WH / kg) ، وتكامل عالي (CTC / CTB) ، تزداد سعة أنظمة تخزين الطاقة. أصبحت تقنية التبريد السائل بالفعل "تكوينًا لا بد منه" لحزم البطارية.
ما هي أنواع لوحات التبريد السائل الموجودة كمكونات رئيسية لنظام التبريد السائل؟
ما هي أنواع لوحات التبريد التي يتم تطبيقها في وحدات الخلايا المنشورية والأسطوانية والحقن؟
01 لماذا تحتاج حزم البطارية إلى لوحات تبريد؟
أثناء الشحن والتفريغ ، تولد بطاريات الطاقة أو بطاريات تخزين الطاقة كمية كبيرة من الحرارة (أكثر حدة أثناء الشحن السريع). إذا كان لا يمكن إزالته في الوقت المناسب ، فقد يتسبب ذلك في الهرب الحراري ، مما يؤدي إلى حريق أو انفجار.
درجة حرارة التشغيل المثلى لبطاريات الليثيوم أيون هي 25-40 ℃. إن تجاوز نطاق درجة الحرارة هذا لا يقلل بشكل كبير من عمر دورة البطارية ولكنه يزيد أيضًا من مخاطر السلامة في درجات الحرارة القصوى.
بالمقارنة مع حلول تبريد الهواء ، يمكن أن يحقق التبريد السائل كثافة تبديد الحرارة من 5 إلى 10 واط و/سم مربع ، وهو ما بين 5 إلى 10 أضعاف تبريد الهواء ، مما يحسن بشكل كبير من أداء تبديد الحرارة لحزم بطارية كثافة الطاقة العالية.
جدول المقارنة:
| البعد المقارنة |
تبريد الهواء |
تبريد سائل |
| كفاءة تبديد الحرارة |
منخفض (فقط 0.5-2 واط/سم مربع) |
عالية (5-10 و//سم مربع ، 5-10 أضعاف تبريد الهواء) |
| دقة التحكم في درجة الحرارة |
± 5 ℃ أو أكثر (تتأثر بشكل كبير بدرجة الحرارة المحيطة) |
ضمن ± 2 ℃ (تسيطر عليها بدقة) |
| سيناريو قابل للتطبيق |
الطاقة المنخفضة (المدى ≤300 كم) ، حزم بطارية منخفضة التكامل |
الطاقة العالية (شحن سريع / كثافة طاقة عالية) ، CTP / CTC تقنية |
| الحجم والوزن |
يتطلب مساحة تهوية كبيرة ، ويزيد من وزن السيارة |
قنوات التدفق رقيقة (≤3mm) ، التكامل العالي ، الوزن الخفيف |
في الصيف:كثافة تبديد الحرارة لتبريد الهواء منخفضة ، وقد تصل درجة حرارة البطارية إلى أكثر من 50 ℃ ، مما يجبر قوة الشحن على تقليل وتوسيع وقت الشحن.
في الشتاء: تبريد الهواء لا يمكن أن يسخن البطارية بنشاط. يجب أن تستهلك البطارية طاقة إضافية للحفاظ على درجة الحرارة ، مما يؤدي إلى انخفاض كبير في نطاق القيادة (20-30 ٪).
منذ عام 2020 ، تم تطبيق تقنية التبريد السائل تدريجياً على نطاق واسع في حزم البطارية. في الوقت الحاضر ، استبدل التبريد السائل تبريد الهواء بشكل أساسي. مع التقدم التكنولوجي المستمر ، فإن التبريد السائل السائل وتبريد المواد تغيير الطور سيعزز أداء أنظمة الإدارة الحرارية حزمة البطارية في المستقبل.
02. تصنيف وتطبيق اللوحات الباردة
1.1 مصنفة حسب عملية اللحام:
تحريك الاحتكاك:يتطلب التكنولوجيا المتقدمة. التصميم مرن ، والأداء جيد ، والموثوقية عالية ، وسعة الحمل جيدة ؛ التكلفة أعلى والوزن ثقيل.
لوحة تبريد الأنبوب المسطح:الحد الأدنى التكنولوجي المنخفض ، والمعالجة البسيطة ، والتكلفة المنخفضة ، ومناسبة للإنتاج الضخم.
لوحة التبريد المختومة:عتبة تكنولوجية أعلى ، تصميم أكثر مرونة ، أداء أفضل ، موثوقية عالية.
أنبوب السربنتين:تبريد السائل يلامس مساحة البطارية المزيد من المساحة ، والعملية المعقدة ، والتطبيق الفردي.
1.2 عمليات التصنيع الرئيسية لألواح التبريد
نوع البثق:
نوع الختم:
نوع الأكورديون:
1.3 تطبيقات لوحة التبريد في حزم البطارية ：
| غرض |
اختيار |
| موشوري |
قم بتطبيق لوحة تبريد الماء على مستوى الوحدة في أسفل البطارية (يمكن ضبط قنوات التدفق في حالة البطارية المموتة) ، على سبيل المثال ، لوحة لحام تحريك الاحتكاك / لوحة أنبوب مسطحة / لوحة مختومة |
| أسطواني |
أنابيب السربنتين متشابكة بين الخلايا الأسطوانية ، كل خلية في ملامسة أنبوب الماء ، على سبيل المثال ، أنبوب الأفعورين |
| كيس |
ألواح تبريد المياه الصغيرة المدمجة داخل الوحدة ، ألواح الألومنيوم متكاملة ، على سبيل المثال ، لوحة مختومة |
لوحات التبريد لحزم بطارية الطاقة تأتي في أشكال مختلفة. هياكل مختلفة مناسبة لنماذج السيارات المختلفة وأنظمة البطارية. لا يوجد معيار عالمي لأفضل لوحة تبريد. قبل الانتهاء من التصميم ، يجب إجراء عمليات المحاكاة الحرارية لهياكل مختلفة لمقارنة أقصى درجات الحرارة ودرجة الحرارة ، واختيار حل الأداء الكلي الأمثل.
03. عمليات الرسل لألواح التبريد
هناك ثلاث عمليات لحام لألواح التبريد: النحاس ، اللحام بالاحتكاك ، والنحاس بدون تدفق.
النحاس على نطاق واسع تستخدم في اللحام المبرد بالسيارات التقليدية. يستخدم معدن الحشو المنصهر لتبلل المادة الأساسية ، وملء فجوة الواجهة ، وينشر بالمواد الأساسية لتوصيل الأجزاء. مصلحتها هي أنه يمكن لحام الهياكل المعقدة ، ويمكن أن تكون الأجزاء رقيقة للغاية.
تحريك الاحتكاك يستخدم الحركة النسبية والاحتكاك بين رأس اللحام ووجه نهاية الشغل لتوليد الحرارة ، مما يجعل الأطراف تصل إلى حالة لدن بالحرارة لإكمال اللحام. يتطلب هذا اللحام أن يكون للأجزاء نفسها قوة كافية.
نحاس بلا تدفقتم تطويره على أساس النحاس ، مما يسمح للأجزاء الملحومة بتحقيق الحد الأدنى من السماكة والوزن.
04 تصميم هيكل لوحة التبريد
1.1 اختيار المواد:
لوحة تبريد النحاس: AL-6063-T5
لوحة تبريد لحام الاحتكاك: AL-3003
1.2 نقاط تصميم قناة التدفق:تم تصميم قنوات التدفق لألواح التبريد بشكل أساسي في نوعين: الحلقة المزدوجة والحلقة الواحدة. الاختلافات ومعايير الاختيار هي كما يلي:
حلقة مزدوجة
توضيح تصميم قناة التدفق المزدوج حلقة
يتم ترتيب القنوات مع الحد الأدنى من التباعد تحت قيود العملية ، مع المزيد من حلقات الدورة الدموية ، مما يسمح للبطارية بالتسخين أو التبريد بشكل متساوٍ مع اختلافات في درجات الحرارة الأصغر.
حلقة واحدة
توضيح تصميم قناة التدفق أحادي الحلقة
يتم ترتيب القنوات مع الحد الأدنى من التباعد تحت قيود العملية ، مما يسمح للبطارية بالتسخين أو التبريد بالتساوي.
معايير الاختيار:بغض النظر عن نوع الهيكل ، يفضل الحلقة المزدوجة عندما تسمح مساحة التخطيط ، لأنه يسمح بالتدفئة والتبريد المتزامنة ، مما يقلل من اختلافات درجة الحرارة.
1.4 المعلمات الأساسية
مقاومة التدفق: يفي اختلاف الضغط بمتطلبات الرسم التقنية.
المقاومة الحرارية: تلبي متطلبات تبديد الحرارة ، وضمان توحيد درجة حرارة البطارية وارتفاع درجة الحرارة.
Pressur التدميرE: الضغط باستمرار على لوحة التبريد حتى يحدث الفشل. يجب أن تقاوم لوحة التبريد أقصى ضغط ≥1MPa.
محكم: يلتقي الأداء المحكم. تم تأكيده بصريًا بدون تشوه داخلي أو خارجي أو أضرار أو تغييرات هيكلية.
مقاومة درجات حرارة عالية ومنخفضة: تلبي متطلبات محكمة الإغلاق مع عدم وجود تشوه أو ضرر.
المتانة الاهتزاز: لا تسرب ، لا يوجد أضرار ميكانيكية بعد الاختبار ، والحفاظ على مواصفات الرسم.
هناك أيضًا متطلبات لقوة اللحام المشترك ومقاومة التآكل الخارجية /.
05 العوامل الرئيسية لاختيار لوحات التبريد
تشمل جودة الموصلية الحرارية جانبين: أحدهما هو أن لوحة التبريد يجب أن تحتوي على معامل توصيل حراري عالي ، والآخر هو أنه يجب أن يضمن توحيد درجة الحرارة الجيدة. بالنظر إلى العديد من المواد ، فإن سبيكة الألومنيوم هي خيار أفضل ، مع توصيل حراري يتراوح بين 150-250 و//(م · ك) ، وكثافة منخفضة ، وتكلفة منخفضة ، وقابلية جيدة للآلات. يجب أن تضمن لوحة التبريد أيضًا أن فرق درجة الحرارة بين الخلايا في نفس حزمة البطارية هو ≤3 ℃. لذلك ، يمكن للتصميم متعدد القنوات أن يقلل من تدرجات درجة الحرارة بين الخلايا في مواقع مختلفة.
عادة ما توجد لوحات التبريد في أسفل غلاف البطارية وتحتاج إلى تحمل قوى الضغط من الخلايا والضغط السائل من المبرد. لذلك ، يجب أن يكون لديهم قوة كافية لمنع مناطق رقيقة الجدران من الفشل تحت الضغط العالي. بالنسبة لحزم بطارية الطاقة ، تحتاج لوحات التبريد أيضًا إلى الاهتزاز وتأثير مقاومة لمنع تشققات التعب الناتجة عن تركيز الإجهاد. بالنسبة لحزم تخزين الطاقة ، على الرغم من أن اللوحات ثابتة أثناء التشغيل ، إلا أنه لا يزال يتعين عليها تحمل بعض قوى الاهتزاز والتأثير أثناء النقل.
تقتصر أطباق التبريد المقذوف على العملية ، ولا يمكن تصميم قنوات التدفق إلا كخطوط مستقيمة. تسمح لوحات التبريد المختومة بتصميم قناة مرنة ، وتحسين كثافة تدفق الحرارة وكفاءة تبادل الحرارة.
9
تعد ألواح التبريد مكونات حاسمة لنظام التبريد السائل في حزمة البطارية ، ونظيفها ومحكم الهواء مهمان للغاية.
إذا لم تكن القنوات نظيفة ، فإن تدفق سائل التبريد سيكون غير متساو ، وقد تمنع الجزيئات الكبيرة التدفق ، مما يقلل من كفاءة نقل الحرارة.
(1) نقاط التلوث المحتملة أثناء التصنيع
A. أثناء القطع أو القطع ، يمكن للزيت ، وتبريد القطع ، والحطام الآلي أن يدخل القنوات بسهولة.
B. عند تنظيف الأدوات باستخدام سائل القطع ، يمكن لأجزاء معدنية في السائل أن تدخل بسهولة قنوات لوحة التبريد.
جيم-القنوات غير الخطية لها بقع عمياء يصعب تنظيفها جيدًا.
(2) تنظيف وحماية لوحات التبريد
استخدم مسدسًا مائيًا عالي الضغط لطرد القنوات الداخلية لطبق التبريد لإزالة البقايا أو الجسيمات أو الشوائب الأخرى. بعد التدفق ، يجب تجفيف مجموعة اللوحة لضمان عدم بقاء الرطوبة.
أثناء المناولة ، يمكن للجزيئات الأجنبية أيضًا الدخول إلى القنوات ، لذلك يجب إغلاق المدخل والمخرج مسبقًا ، على سبيل المثال ، مع أغطية الغبار أو أغطية مطاطية.
(3) اختبار محكم الجوية لألواح التبريد
يعد تسرب لوحات التبريد مشكلة خطيرة. يؤثر على تدفق المبرد ، ويقلل من تبديد الحرارة ، ويمكن أن يآكل المعدات ، وقد يتسبب في دوائر قصيرة أو هارب حراري. لذلك ، يجب اختبار جميع لوحات التبريد من أجل محكمة الإغلاق قبل التسليم.
غمر صفيحة التبريد في خزان المياه ومراقبة الفقاعات للحكم على محكم الجوية. هذه الطريقة بسيطة ولكنها تتطلب التجفيف بعد ذلك ونادراً ما تستخدم في الممارسة العملية.
المعلمات الرئيسية:ضغط التضخم ، وقت التضخم ، وقت تثبيت الضغط ، ومعدل التسرب.
يجب ألا توفر لوحة التبريد الممتازة تبديدًا كافيًا للحرارة فحسب ، بل تحتوي أيضًا على تصميم هيكلي معقول لضمان اتصال وثيق مع البطارية ، مما يزيد من إزالة الحرارة. مع التطور السريع للسيارات الكهربائية وأجهزة تخزين الطاقة ، يستمر الطلب في السوق على لوحات التبريد في النمو. في المستقبل ، من المتوقع أن تصبح تقنية لوحة التبريد أكثر تقدماً ، والتصميمات أكثر دقة ، وحتى المواد الجديدة أو الحلول الذكية قد يتم تقديمها لزيادة تحسين تبديد الحرارة وحياة الخدمة. من المهم التعرف على أهمية تصميم لوحة التبريد. ليس فقط مفتاح الحفاظ على درجة حرارة البطارية المستقرة ولكن أيضًا ضروريًا لتمديد عمر البطارية وضمان تشغيل النظام الآمن.
