Dans le domaine des véhicules électriques, la sécurité et les performances des batteries dépendent de manière critique de la gestion thermique efficace. Parmi les composants clés de
Systèmes de gestion thermique de la batterie, la plaque de refroidissement joue un rôle central. Il régule la température de la batterie en faisant circuler le liquide de refroidissement par des canaux d'écoulement internes, en éliminant l'excès de chaleur généré pendant les cycles de charge et de décharge, ou transférer de la chaleur vers la batterie dans des environnements froids, en infirmant une température de fonctionnement optimale à tout moment.
Plaques froides de batteriesont généralement classés en deux types principaux en fonction de la méthode de refroidissement: les systèmes de refroidissement liquide et les systèmes de refroidissement de réfrigérant direct. Les systèmes de refroidissement liquide utilisent un mélange de glycol d'eau ou un liquide de refroidissement similaire qui circule à travers des canaux internes dans la plaque froide pour absorber et transférer la chaleur loin des cellules de la batterie. Il s'agit de la méthode la plus utilisée dans les véhicules électriques en raison de sa fiabilité et de sa maturité. En revanche, les systèmes de refroidissement directs de réfrigérant utilisent le réfrigérant comme fluide de travail, circulant directement à travers la plaque froide pour éliminer la chaleur. Cette approche élimine la nécessité d'une boucle de liquide de refroidissement intermédiaire et peut fournir une efficacité de refroidissement et une simplicité du système plus élevées, ce qui le rend adapté aux applications compactes ou hautes performances. Dans cet article, nous présenterons des plaques de refroidissement liquide en détail.
1. Types de plaques de refroidissement liquide
Le marché propose actuellement une variété de structures de plaques de refroidissement liquide, chacune avec des principes de formation, des avantages et des inconvénients distincts. Les types les plus utilisés comprennent des plaques tamponnées, des plaques extrudées et des structures de tube serpentin (tube de harpe).
Plaque de refroidissement estampillée
Les plaques tampées sont fabriquées en appuyant sur des feuilles d'alliage en aluminium pour former les canaux d'écoulement de liquide de refroidissement internes. Grâce à la ductilité et à la résistance de l'alliage d'aluminium, cette méthode prend en charge l'intégration des plaques de refroidissement dans les conceptions CTP (cellule à pack) et CTC (cellule à châssis). Les plaques de refroidissement estampillées permettent une conception flexible sur le chemin d'écoulement, l'amélioration de l'efficacité d'échange de chaleur et la stabilité du produit.
Pros: flexibilité de conception élevée, bon contact de surface, dissipation de chaleur efficace, excellente évolutivité de production et résistance à haute pression.
Cons: coût plus élevé, les exigences de planéité de surface relativement strictes et de précision d'assemblage.
Plaque de refroidissement extrudée
Les plaques extrudées sont fabriquées en extrudant les profils en aluminium pour créer des canaux d'écoulement internes. Ils présentent deux surfaces plates qui permettent un contact direct avec les cellules de la batterie, maximisant la surface de dissipation de chaleur.
Pros: efficacité de production élevée, structure robuste, faible coût et capacité de charge élevée.
Con: L'épaisseur de paroi inégale peut avoir un impact sur la résistance à la pression; La structure rigide peut limiter l'utilisation de l'espace dans les conceptions compactes.
Plaque de refroidissement du tube serpentine (tube de harpe)
Ce type utilise des tubes en aluminium formés en canaux d'écoulement et soudés sur des collecteurs aux deux extrémités. Il est couramment utilisé dans les conceptions CMP (cellule-module-pack) en raison de sa structure simple, de son faible poids et de son faible coût.
Pros: faible coût, léger, structure simple et facile à traiter.
Cons: le canal à débit unique limite l'efficacité du transfert de chaleur; La petite zone de contact réduit l'efficacité du refroidissement; Pas idéal pour les systèmes de batteries à haute densité.
Table de comparaison
Type Principe Avantages Inconvénients
Tube serpentin formé par pressage et à faible coût soudé, léger, flux limité à structure simple, petite zone de contact, dissipation de chaleur moyenne, faible capacité de chargement
Empestation en feuille estampillée et soudage conception flexible, bonne surface de contact, haute efficacité, bonne résistance à la pression coûte, surface stricte et exigence de précision d'assemblage
Formation d'extrusion extrudée et scellage de précision à forte efficacité, à faible coût et à scellement complexe de structure robuste, la planéité de surface affecte le contact, pas adapté aux conceptions basées sur les vis
2. Facteurs clés pour la sélection des plaques de refroidissement
Performance thermique
Conction de dissipation de la caisse:
La conception du chemin d'écoulement affecte considérablement le transfert de chaleur. Les plaques tampées offrent une forte flexibilité, permettant une augmentation du flux thermique et une efficacité accrue. Les alliages en aluminium avec une bonne conductivité thermique (150–250 W / M · K) sont couramment utilisés.
Uniformité de la température:
La température uniforme est essentielle pour la consistance de la batterie. Les conceptions d'écoulement multicanal, en particulier dans les plaques extrudées, aident à minimiser les gradients de température.
Performance mécanique
La résistance à la force et à la pression:
Les plaques de refroidissement doivent résister à la compression mécanique des cellules de la batterie et de la pression du liquide de refroidissement interne. Alors que les plaques extrudées offrent une structure robuste, l'épaisseur de paroi inégale peut réduire la tolérance à la pression. Les plaques tampées s'appuient sur la qualité du brasage pour assurer la durabilité.
Vibration et résistance à l'impact:
Les tests de vibration sous GB38031 peuvent exposer les faiblesses. Les plaques de tube de harpe peuvent se desserrer aux joints de soudure. Les plaques tamponnées mal conçues risquent des fissures de fatigue. Les plaques extrudées sont généralement fortes, mais un mauvais amorti articulaire peut entraîner des dommages.
Caractéristiques matérielles
Conductivité thermique:
Les alliages en aluminium établissent un équilibre entre le poids, le coût, la procédabilité et les performances thermiques.
Résistance à la corrosion:
Une exposition prolongée sur le liquide de refroidissement peut provoquer de la corrosion, des murs d'amincissement ou des fuites. Les traitements de surface comme l'anodisation améliorent la résistance à la corrosion, mais des niveaux de pH extrêmes ou des environnements difficiles peuvent dégrader les couches protectrices.
Considérations de coûts
Rafaillez les coûts des matériaux:
Les plaques de tube de harpe sont les plus rentables. Les plaques tamponnées ont des coûts modérés, tandis que les plaques extrudées nécessitent des profils de haute qualité, ce qui augmente les dépenses.
Coûts de fabrication:
L'estampage et l'extrusion impliquent des coûts élevés d'outils et d'équipements initiaux. Les techniques de soudage avancées comme les coûts d'augmentation du soudage des émous sur la friction, tandis que le brasage est plus économique. Les conceptions de canaux complexes ajoutent également aux coûts de production.
Intégration avec des batteries
Compatibilité dimensionnelle:
Les piles compactes exigent des conceptions de plaques de refroidissement hautement adaptables. Les plaques de tube de harpe correspondent à des espaces plus petits, tandis que les plaques tamponnées offrent des chemins d'écoulement personnalisables. Les plaques extrudées ont des zones de contact plus importantes mais moins de flexibilité spatiale.
ase de l'installation:
Une intégration élevée et une facilité d'assemblage améliorent l'efficacité de la production. Les concepteurs doivent considérer la compatibilité avec la structure de la batterie et le processus d'assemblage.
La sélection de la bonne plaque de refroidissement liquide consiste à équilibrer les performances thermiques, la résistance mécanique, la résistance à la corrosion, le coût et les exigences d'intégration. Alors que les plaques tamponnées dominent dans les conceptions CTP / CTC de nouvelle génération, les types de tubes extrudés et harp maintiennent également de la valeur dans des scénarios spécifiques. Comprendre ces facteurs aide les ingénieurs à faire des choix éclairés pour assurer la sécurité, la fiabilité et la longévité des systèmes de batterie EV.
