Table des matières
1.Pour mais les piles ont-elles besoin de plaques de refroidissement
2.Classification et application des plaques froides
3. Processus d'essai des plaques de refroidissement
4. CONCRIPTION STRUCTURAL PLAQUE
5. Facteurs clés dans la sélection des plaques de refroidissement de la batterie
6.Peste de lutte et d'étanchéité de l'air avant la livraison de plaques de refroidissement
7. Conclusion
Alors que les véhicules électriques se déplacent progressivement vers une charge rapide haute puissance (plate-forme 800 V), une densité d'énergie ultra-élevée (comme la batterie Kirin 255Wh / kg) et une intégration élevée (technologie CTC / CTB), la capacité des systèmes de stockage d'énergie augmente également. La technologie de refroidissement liquide est déjà devenue une «configuration incontournable» pour les batteries.
Quels types de plaques de refroidissement liquide y a-t-il en tant que composants clés du système de refroidissement liquide?
Quels types de plaques de refroidissement sont appliquées dans les modules de cellules prismatiques, cylindriques et de poche?
01 Pourquoi les batteries ont-elles besoin de plaques de refroidissement?
Pendant la charge et la décharge, les batteries d'alimentation ou les batteries de stockage d'énergie génèrent une grande quantité de chaleur (plus grave pendant la charge rapide). S'il ne peut pas être retiré dans le temps, il peut provoquer un runnway thermique, entraînant un incendie ou une explosion.
La température de fonctionnement optimale pour les batteries lithium-ion est de 25 à 40 ℃. Le dépassement de cette plage de température raccourcit non seulement la durée de vie du cycle de la batterie, mais augmente également considérablement les risques de sécurité à des températures extrêmes.
Comparé aux solutions de refroidissement par air, le refroidissement du liquide peut réaliser une densité de dissipation thermique de 5 à 10 w / cm², soit environ 5 à 10 fois celle du refroidissement par l'air, améliorant considérablement les performances de dissipation thermique des packs de batterie à haute densité d'énergie.
Tableau de comparaison:
| Dimension de comparaison |
Refroidissement de l'air |
Refroidissement liquide |
| Efficacité de dissipation thermique |
Faible (seulement 0,5–2 w / cm²) |
Haut (5–10 w / cm², 5–10 fois celui du refroidissement de l'air) |
| Précision du contrôle de la température |
± 5 ℃ ou plus (grandement affecté par la température ambiante) |
Dans ± 2 ℃ (contrôlé avec précision) |
| Scénario applicable |
Basse puissance (plage ≤ 300 km), batteries à faible intégration |
Haute puissance (charge rapide / densité d'énergie élevée), technologie CTP / CTC |
| Volume et poids |
Nécessite un grand espace de ventilation, augmente le poids du véhicule |
Les canaux d'écoulement sont minces (≤3 mm), intégration élevée, léger |
En été:La densité de dissipation thermique du refroidissement de l'air est faible et la température de la batterie peut atteindre plus de 50 ℃, forçant la puissance de charge à diminuer et à prolonger le temps de charge.
En hiver: Le refroidissement de l'air ne peut pas chauffer activement la batterie. La batterie doit consommer de l'énergie supplémentaire pour maintenir la température, entraînant une réduction significative de la plage motrice (20–30%).
Depuis 2020, la technologie de refroidissement liquide a été progressivement appliquée dans les batteries. À l'heure actuelle, le refroidissement du liquide a essentiellement remplacé le refroidissement par l'air. Avec un progrès technologique continu, le refroidissement en liquide d'immersion et le refroidissement du matériau à changement de phase amélioreront encore les performances des systèmes de gestion thermique de la batterie à l'avenir.
02.Classification et application des plaques froides
1.1 Classé par processus de soudage:
Soudage de médaille de frottement:Nécessite une technologie de pointe; La conception est flexible, les performances sont bonnes, la fiabilité est élevée, la capacité de charge est bonne; Le coût est plus élevé et le poids est lourd.
Plaque de refroidissement du tube plat:Faible seuil technologique, traitement simple, faible coût, adapté à la production de masse.
Plaque de refroidissement estampillée:Seuil technologique plus élevé, conception plus flexible, meilleures performances, haute fiabilité.
Tube serpentin:Le liquide de refroidissement contacte plus de zone de batterie, processus complexe, application unique.
1.2 Processus de fabrication principaux des plaques de refroidissement
Type d'extrusion:
Type d'estampage:
Type d'accordéon:
1.3 Applications de plaques de refroidissement dans les batteries:
| Article |
Sélection |
| Prismatique |
Appliquer la plaque de refroidissement à eau au niveau du module au bas de la batterie (les canaux d'écoulement peuvent être réglés dans le boîtier de la batterie-moustouflée), par exemple, la plaque de soudage par friction / plaque de tube plat / plaque estampillée |
| Cylindrique |
Les tubes serpentins entrelacés entre les cellules cylindriques, chaque cellule en contact avec des tuyaux d'eau, par ex., Un tube serpentine |
| Poche |
Petites plaques de refroidissement d'eau intégrées à l'intérieur du module, plaques en aluminium intégrées, par ex., Plaque estampillée |
Les plaques de refroidissement pour les piles d'alimentation se présentent sous différentes formes. Différentes structures conviennent à différents modèles de véhicules et systèmes de batterie. Il n'y a pas de norme universelle pour la meilleure plaque de refroidissement. Avant de finaliser la conception, les simulations thermiques doivent être effectuées pour différentes structures afin de comparer les différences de température et de température maximales, en sélectionnant la solution de performance globale optimale.
03
Il y a trois processus de soudage pour les plaques de refroidissement: le brasage, le soudage de la médaille de frottement et le brasage sans flux.
Le brasage est largement Utilisé dans le soudage traditionnel des radiateurs automobiles. Il utilise du métal de remplissage fondu pour mouiller le matériau de base, combler l'espace d'interface et diffuser avec le matériau de base pour connecter les pièces. Son avantage est qu'il peut souder des structures complexes et que les pièces peuvent être rendues très minces.
Soudage par agitation à la friction Utilise le mouvement et la friction relatives entre la tête de soudage et la face d'extrémité de la pièce pour générer de la chaleur, ce qui fait que les extrémités atteignent un état thermoplastique pour terminer le soudage. Ce soudage oblige les pièces elles-mêmes à avoir une force suffisante.
Brasage sans fluxest développé en fonction du brasage, permettant aux pièces soudées d'atteindre une épaisseur et un poids minimes.
04 Conception de structure de plaque de refroidissement
1.1 Sélection des matériaux:
Plaque de refroidissement du brasage: AL-6063-T5
Plaque de refroidissement de soudage par source de friction: AL-3003
1.2 Points de conception du canal d'écoulement:Les canaux d'écoulement des plaques de refroidissement sont principalement conçus en deux types: en boucle double et en boucle unique. Les différences et les critères de sélection sont les suivants:
Boucle
Illustration de conception de canal de flux à double boucle
Les canaux sont disposés avec un espacement minimal sous des contraintes de processus, avec plus de boucles de circulation, permettant à la batterie de chauffer ou de refroidir plus uniformément avec des différences de température plus petites.
Boucle unique
Illustration de conception de canal de flux à boucle unique
Les canaux sont disposés avec un espacement minimal sous des contraintes de processus, permettant à la batterie de chauffer ou de refroidir plus uniformément.
Critères de sélection:Quel que soit le type de structure, la double boucle est préférée lorsque l'espace de disposition le permet, car il permet un chauffage et un refroidissement simultanés, en réduisant les différences de température.
1.4 Paramètres de base
Résistance à l'écoulement: La différence de pression répond aux exigences de dessin technique.
Résistance thermique: Répond aux exigences de dissipation thermique, garantissant l'uniformité de la température de la batterie et les exigences d'élévation de la température.
Destruction pressurE: pressuriser continuellement la plaque de refroidissement jusqu'à ce que la défaillance se produise. La plaque de refroidissement doit résister à une pression maximale ≥1 MPA.
Étanchéité: Rencontre des performances étanches à l'air. Confirmé visuellement sans déformation interne ou externe, dommages ou modifications structurelles.
Résistance à haute et basse température: Répond aux exigences de l'étanchéité sans déformation ni dommages.
Durabilité des vibrations: Aucune fuite, aucun dommage mécanique après test et la planéité maintient des spécifications de dessin.
Il existe également des exigences pour la résistance du soudage conjoint et la résistance interne à la corrosion externe.
05 facteurs clés pour sélectionner des plaques de refroidissement
La qualité de la conductivité thermique comprend deux aspects: l'un est que la plaque de refroidissement doit avoir un coefficient de conductivité thermique élevé, et l'autre est qu'il doit assurer une bonne uniformité de température. Compte tenu de divers matériaux, l'alliage en aluminium est un meilleur choix, avec une conductivité thermique de 150-250 w / (M · K), une faible densité, un faible coût et une bonne machinabilité. La plaque de refroidissement doit également garantir que la différence de température entre les cellules dans la même batterie est ≤3 ℃. Par conséquent, la conception multicanal peut minimiser les gradients de température entre les cellules à différentes positions.
Les plaques de refroidissement sont généralement situées au bas du boîtier de la batterie et doivent résister aux forces de compression des cellules et à la pression liquide du liquide de refroidissement. Par conséquent, ils doivent avoir une résistance suffisante pour empêcher les zones à parois minces d'échouer sous une haute pression. Pour les piles d'alimentation, les plaques de refroidissement ont également besoin d'une résistance aux vibrations et à l'impact pour prévenir les fissures de fatigue causées par la concentration de contrainte. Pour les packs de stockage d'énergie, bien que les plaques soient fixes pendant le fonctionnement, elles doivent toujours résister à certaines forces de vibration et d'impact pendant le transport.
- Formation de canal d'écoulement
Les plaques de refroidissement extrudées sont limitées par le processus, et leurs canaux d'écoulement ne peuvent être conçus que comme des lignes droites. Les plaques de refroidissement estampillées permettent une conception flexible de canal, améliorant la densité du flux de chaleur et l'efficacité d'échange de chaleur.
06 Nettoyage avant la livraison et tests étanche des plaques de refroidissement
Les plaques de refroidissement sont des composants essentiels du système de refroidissement liquide de la batterie, et leur propreté et étanchéité à l'air sont très importantes.
Si les canaux ne sont pas propres, le débit de liquide de refroidissement sera inégal et les grandes particules peuvent bloquer l'écoulement, réduisant l'efficacité du transfert de chaleur.
(1) points de contamination potentiels pendant la fabrication
A. Pendant la coupe ou la coupe, l'huile, la coupe du liquide de refroidissement et les débris d'usinage peuvent facilement entrer dans les canaux.
B. Lors des outils de nettoyage avec du liquide de coupe, les fragments métalliques dans le liquide peuvent facilement entrer dans les canaux de plaque de refroidissement.
C. Les canaux non linéaires ont des angles morts difficiles à nettoyer soigneusement.
(2) Nettoyage et protection des plaques de refroidissement
Utilisez un pistolet à eau à haute pression pour rincer les canaux internes de la plaque de refroidissement pour éliminer les résidus, les particules ou d'autres impuretés. Après rinçage, l'ensemble de la plaque doit être séché pour s'assurer qu'il ne reste plus d'humidité.
Pendant la manipulation, les particules étrangères peuvent également pénétrer dans les canaux, de sorte que l'entrée et la prise doivent être scellées à l'avance, par exemple, avec des couvercles de poussière ou des bouchons en caoutchouc.
(3) tests étanche aux plaques de refroidissement
La fuite des plaques de refroidissement est un problème grave. Il affecte l'écoulement du liquide de refroidissement, réduit la dissipation thermique, peut corroder l'équipement et peut même provoquer des courts-circuits ou un rodaway thermique. Par conséquent, toutes les plaques de refroidissement doivent être testées pour étanchéité avant la livraison.
Souminez la plaque de refroidissement dans un réservoir d'eau et observez pour les bulles pour juger l'étanchéité de l'air. Cette méthode est simple mais nécessite du séchage par la suite et est rarement utilisée dans la pratique.
- Méthode de chute de pression
La méthode de la chute de pression juge l'étanchéité en mesure des changements de pression à l'intérieur de la batterie. Il est simple, économique, efficace et adapté aux tests de routine à grande échelle.
Paramètres clés:Pression d'inflation, temps d'inflation, temps de stabilisation de la pression et taux de fuite.
Une excellente plaque de refroidissement doit non seulement fournir une dissipation de chaleur suffisante, mais également avoir une conception structurelle raisonnable pour assurer un contact étroit avec la batterie, maximisant l'élimination de la chaleur. À l'avenir, la technologie des plaques de refroidissement devrait devenir plus avancée, des conceptions plus raffinées et même de nouveaux matériaux ou solutions intelligentes peuvent être introduits pour améliorer davantage la dissipation de la chaleur et la durée de vie. Il est important de reconnaître l'importance de la conception de la plaque de refroidissement. Il est non seulement clé pour maintenir la température stable de la batterie, mais également crucial pour prolonger la durée de vie de la batterie et assurer un fonctionnement sûr du système.
