Im Bereich der Elektrofahrzeuge hängen die Sicherheit und Leistung der Batterie von entscheidender Bedeutung von einem effektiven thermischen Management ab. Unter den Schlüsselkomponenten in
Thermalmanagementsysteme der BatterieDie Kühlplatte spielt eine zentrale Rolle. Es reguliert die Batterietemperatur, indem es Kühlmittel durch interne Durchflusskanäle zirkuliert, überschüssige Wärme entfernt, die während des Lade- und Ausleitungszyklen erzeugt werden oder die Wärme in Kaltumgebungen an die Batterie übertragen werden, wobei jederzeit eine optimale Betriebstemperatur enthält.
Kaltplatten der Batteriewerden in der Regel basierend auf der Kühlmethode in zwei Haupttypen eingeteilt: Flüssigkühlsysteme und direkte Kältemittelkühlsysteme. Flüssigkühlsysteme verwenden eine Wasser-Glykol-Mischung oder ein ähnliches Kühlmittel, das durch interne Kanäle in der Kaltplatte zirkuliert, um die Wärme von den Batteriezellen abzunehmen und zu übertragen. Dies ist aufgrund seiner Zuverlässigkeit und Reife die am weitesten verbreitete Methode in Elektrofahrzeugen. Im Gegensatz dazu verwenden direkte Kältemittelkühlsysteme Kältemittel als Arbeitsflüssigkeit und fließen direkt durch die Kaltplatte, um den Wärme zu entfernen. Dieser Ansatz beseitigt die Notwendigkeit einer Zwischenkühlmittelschleife und kann eine höhere Kühlungseffizienz und eine einfache Systemeinfachheit ermöglichen, wodurch sie für kompakte oder leistungsstarke Anwendungen geeignet ist. In diesem Artikel werden wir in Details flüssigen Kühlplatten einführen.
1. Arten von Flüssigkühlplatten
Der Markt bietet derzeit eine Vielzahl von flüssigen Kühlplattenstrukturen mit jeweils unterschiedlichen Bildungsprinzipien, Vorteilen und Nachteilen. Zu den am häufigsten verwendeten Typen gehören gestempelte Platten, extrudierte Platten und Serpentinenrohrstrukturen (Harfenrohr).
Stempelte Kühlplatte
Stempelte Platten werden durch Drücken von Aluminiumlegierungsblättern hergestellt, um die internen Kühlmittelflusskanäle zu bilden. Dank der Duktilität und Stärke der Aluminiumlegierung unterstützt diese Methode die Integration von Kühlplatten in CTP (Cell-to-Pack )- und CTC-Designs (Cell-to-Chassis). Stempelte Kühlplatten ermöglichen eine flexible Durchflusspfaddesign, die Effizienz des Wärmeaustauschs und die Produktstabilität verbessert.
Pros: Flexibilität mit hoher Konstruktion, guter Oberflächenkontakt, effiziente Wärmeableitungen, hervorragende Produktionsskalierbarkeit und hohe Druckwiderstand.
cons: höhere Kosten, relativ strenge Oberflächenflatheit und Anforderungen an die Montagegenauigkeit.
Extrudierte Kühlplatte
Extrudierte Platten werden durch extrudierte Aluminiumprofile hergestellt, um interne Strömungskanäle zu erstellen. Sie verfügen über zwei flache Oberflächen, die direkten Kontakt mit Batteriezellen ermöglichen und die Oberfläche der Wärmeabteilung maximieren.
Pros: hohe Produktionseffizienz, robuste Struktur, niedrige Kosten und hohe Tragfähigkeit.
Leiter: Unebene Wandstärke können den Druckwiderstand beeinflussen. Die starre Struktur kann die Raumnutzung in kompakten Konstruktionen einschränken.
Kühlplatte Serpentinrohr (Harfenrohr)
Dieser Typ verwendet Aluminiumröhrchen, die in Strömungskanälen gebildet und an beiden Enden an Verteilern geschweißt werden. Es wird häufig in CMP (Cell-Modul-Pack) -Medizinern aufgrund seiner einfachen Struktur, des niedrigen Gewichts und seiner niedrigen Kosten verwendet.
PROS: Niedrigkosten, leichte, einfache Struktur und leicht zu verarbeiten.
Cons: Einflusskanal begrenzt die Effizienz der Wärmeübertragung; Ein kleiner Kontaktbereich verringert die Kühlungseffektivität. Nicht ideal für Energie mit hoher Dichte.
Vergleichstabelle
Geben Sie Prinzipvorteile Nachteile ein
Serpentinenrohr gebildet durch Pressen und Schweißniefe, leichte, einfache Struktur eingeschränkter Fluss, kleine Kontaktfläche, durchschnittliche Wärmeableitungen, schwache Belastungskapazität
Stempel und schweißflexibler Design, gute Kontaktoberfläche, hohe Effizienz, gute Druckwiderstand, hohe Kosten, strenge Oberflächengenauigkeit und Genauigkeitsgenauigkeit
Extrudierte Extrusionsbildung und Präzisionsversiegelung hoher Effizienz, kostengünstige, robuste Strukturkomplexversiegelung und Oberflächenflat beeinflussen den Kontakt, nicht geeignet für Schraubbasis-Konstruktionen
2. Schlüsselfaktoren für die Auswahl der Kühlplatte
Wärmeleistung
Erhitzungsdissipationsfähigkeit:
Der Durchflusspfaddesign beeinflusst die Wärmeübertragung erheblich. Stempelte Platten bieten eine hohe Flexibilität und ermöglichen einen erhöhten Wärmefluss und eine verbesserte Effizienz. Aluminiumlegierungen mit guter thermischer Leitfähigkeit (150–250 W / m · k) werden häufig verwendet.
Einheitlichkeit der Temperatur:
Eine gleichmäßige Temperatur ist für die Batteriekonsistenz unerlässlich. Multichannel -Flussdesigns, insbesondere in extrudierten Platten, helfen, Temperaturgradienten zu minimieren.
Mechanische Leistung
STRAGS- UND DRUCKENDEFEBEN:
Kühlplatten müssen der mechanischen Kompression von Batteriellen und dem internen Kühlmitteldruck standhalten. Während extrudierte Platten eine robuste Struktur bieten, kann eine ungleichmäßige Wandstärke die Drucktoleranz verringern. Stempelte Teller basieren auf der Lötqualität, um die Haltbarkeit zu gewährleisten.
Vibration und Schlagfestigkeit:
Vibrationstests unter GB38031 können Schwächen aufdecken. Harfenrohrplatten können sich an Schweißverbindungen lösen. Ungelöst gesteuerte Stempelplatten riskieren Ermüdungsrisse. Extrudierte Platten sind im Allgemeinen stark, aber eine schlechte Gelenkdämpfung kann zu Schäden führen.
Materialmerkmale
Thermische Leitfähigkeit:
Aluminiumlegierungen sind ein Gleichgewicht zwischen Gewicht, Kosten, Verarbeitbarkeit und thermischer Leistung.
Korrosionsresistenz:
Eine längere Exposition des Kühlmittels kann Korrosion, Wände oder Lecks verursachen. Oberflächenbehandlungen wie die Anodierung verbessern die Korrosionsresistenz, aber extreme pH -Werte oder harte Umgebungen können Schutzschichten abbauen.
Kostenüberlegungen
Materialskosten:
Harfenrohrplatten sind die kostengünstigsten. Stempelte Platten haben mäßige Kosten, während extrudierte Platten qualitativ hochwertige Profile erfordern und die Kosten erhöhen.
Gebührenkosten:
Stempeln und Extrusion beinhalten hohe anfängliche Werkzeug- und Ausrüstungskosten. Fortgeschrittene Schweißtechniken wie Reibungsgebührenschweißen erhöhen die Kosten, während das Löschen wirtschaftlicher ist. Komplexe Kanaldesigns tragen auch zu den Produktionskosten bei.
Integration mit Akkus
Dimensionale Kompatibilität:
Kompakte Batteriepackungen erfordern hoch anpassbare Kühlplattenkonstruktionen. Harfenrohrplatten passen zu kleineren Räumen, während gestempelte Platten anpassbare Durchflusswege bieten. Extrudierte Platten haben größere Kontaktbereiche, aber weniger räumliche Flexibilität.
Einrichtung der Installation:
Hohe Integration und einfache Montage verbessern die Produktionseffizienz. Designer müssen die Kompatibilität mit der Batteriepackungsstruktur und dem Montageprozess in Betracht ziehen.
Durch die Auswahl der rechten Flüssigkühlplatte werden die thermischen Leistung, die mechanische Festigkeit, die Korrosionsbeständigkeit, die Kosten und die Integrationsanforderungen ausbalancieren. Während gestempelte Platten in CTP / CTC-Designs der nächsten Generation dominieren, halten extrudierte und Harfenrohrentypen auch in bestimmten Szenarien den Wert. Das Verständnis dieser Faktoren hilft Ingenieuren, fundierte Entscheidungen zu treffen, um die Sicherheit, Zuverlässigkeit und Langlebigkeit von EV -Batteriesystemen sicherzustellen.
