목차
1. 배터리 팩에 냉각 플레이트가 필요한 이유
2. 차가운 플레이트의 클래식 및 적용
3. 냉각 플레이트의 고조 공정
4. 냉각 플레이트 구조 설계
5. 배터리 냉각 플레이트 선택의 키 요인
6. 냉각 플레이트 전달 전 청소 및 기름 압박 테스트
7. 연결
전기 자동차가 점차 고출력 빠른 충전 (800V 플랫폼), 초고 에너지 밀도 (예 : Kirin Battery 255Wh / kg) 및 높은 통합 (CTC / CTB 기술)으로 점차 이동함에 따라 에너지 저장 시스템의 용량도 증가하고 있습니다. 액체 냉각 기술은 이미 배터리 팩의 "필수 구성"이되었습니다.
액체 냉각 시스템의 주요 구성 요소는 어떤 유형의 액체 냉각 플레이트가 있습니까?
프리즘, 원통형 및 파우치 셀 모듈에 어떤 유형의 냉각 플레이트가 적용됩니까?
01 배터리 팩에 냉각 플레이트가 필요한 이유는 무엇입니까?
충전 및 배출 중에 전력 배터리 또는 에너지 저장 배터리는 많은 양의 열을 생성합니다 (빠른 충전 중에 더 심합니다). 제 시간에 제거 할 수 없으면 열 런 어웨이를 유발하여 화재 나 폭발로 이어질 수 있습니다.
리튬 이온 배터리의 최적 작동 온도는 25–40 °입니다. 이 온도 범위를 초과하면 배터리주기 수명이 크게 단축 될뿐만 아니라 극한 온도에서 안전 위험을 크게 증가시킵니다.
공기 냉각 용액과 비교할 때 액체 냉각은 5-10 W / cm²의 열 소산 밀도를 달성 할 수 있으며, 이는 공기 냉각의 약 5-10 배이며 고 에너지 밀도 배터리 팩의 열 소산 성능을 크게 향상시킵니다.
비교 테이블 :
| 비교 치수 |
공기 냉각 |
액체 냉각 |
| 열 소산 효율 |
낮음 (0.5–2 W / cm²) |
높음 (5–10 W / cm², 공기 냉각보다 5-10 배) |
| 온도 제어 정확도 |
± 5 more 이상 (주변 온도에 크게 영향을 받음) |
± 2 ℃ 내 (정확하게 제어) 내 |
| 해당 시나리오 |
저전력 (범위 ≤300km), 저 통합 배터리 팩 |
고전력 (빠른 충전 / 고 에너지 밀도), CTP / CTC 기술 |
| 볼륨과 무게 |
큰 환기 공간이 필요하고 차량 무게를 증가시킵니다 |
유량 채널은 얇고 (≤3mm), 높은 통합, 가벼운 것입니다 |
여름에 :공기 냉각의 열 소산 밀도는 낮으며 배터리 온도는 50 ° 이상에 도달하여 충전 전력이 충전 시간을 줄이고 연장 할 수 있습니다.
겨울에: 공기 냉각은 배터리를 적극적으로 가열 할 수 없습니다. 배터리는 온도를 유지하기 위해 여분의 에너지를 소비해야하므로 운전 범위 (20-30%)가 크게 줄어 듭니다.
2020 년 이래로 액체 냉각 기술은 배터리 팩에 점차적으로 적용되었습니다. 현재, 액체 냉각은 기본적으로 공기 냉각을 대체했습니다. 지속적인 기술 발전으로 몰입 액체 냉각 및 위상 변화 재료 냉각은 향후 배터리 팩 열 관리 시스템의 성능을 더욱 향상시킬 것입니다.
02. 콜드 플레이트의 분류 및 적용
1.1 용접 공정으로 분류 :
마찰 저어 용접 :고급 기술이 필요합니다. 디자인은 유연하고 성능이 좋으며 신뢰성이 높고 부하 용량이 좋습니다. 비용이 높고 체중이 무겁습니다.
플랫 튜브 냉각 플레이트 :낮은 기술 임계 값, 간단한 가공, 저렴한 비용, 대량 생산에 적합합니다.
스탬프 냉각판 :높은 기술 임계 값, 더 유연한 디자인, 더 나은 성능, 높은 신뢰성.
뱀 튜브 :냉각 액체는 더 많은 배터리 영역, 복잡한 공정, 단일 응용 프로그램에 접촉합니다.
1.2 냉각 플레이트의 주요 제조 공정
압출 유형 :
스탬핑 유형 :
아코디언 유형 :
1.3 배터리 팩의 냉각 플레이트 응용 ：
| 목 |
선택 |
| 프리즘 |
배터리 바닥에 모듈 레벨 워터 냉각 플레이트를 바르십시오 (유량 채널은 다이 캐스트 배터리 케이스에서 유량 채널을 설정할 수 있음) (예 : 마찰 저어 용접 플레이트 / 평면 튜브 플레이트 / 스탬핑 된 플레이트. |
| 원통형 |
원통형 세포, 수관과 접촉하는 각 세포, 예를 들어, 뱀 튜브 |
| 작은 주머니 |
모듈 내부에 통합 된 작은 수냉 판, 알루미늄 판 (예 : 스탬프 플레이트) |
전원 배터리 팩 용 냉각 플레이트는 다양한 형태로 제공됩니다. 다른 구조는 다른 차량 모델과 배터리 시스템에 적합합니다. 최고의 냉각 플레이트에는 보편적 인 표준이 없습니다. 설계를 마무리하기 전에 최대 온도와 온도 차이를 비교하여 최적의 전체 성능 솔루션을 선택하기 위해 다양한 구조에 대해 열 시뮬레이션을 수행해야합니다.
03. 냉각 플레이트의 고유 과정
냉각 플레이트를위한 세 가지 용접 공정이 있습니다 : 브레이징, 마찰 교반 용접 및 플럭스 브레이징.
브레이징은 광범위합니다 전통적인 자동차 라디에이터 용접에 사용됩니다. 용융 충전제 금속을 사용하여베이스 재료를 적시고 인터페이스 간격을 채우고 기본 재료로 확산되어 부품을 연결합니다. 그것의 장점은 복잡한 구조를 용접 할 수 있고 부품을 매우 얇게 만들 수 있다는 것입니다.
마찰 저어 용접 용접 헤드와 공작물 끝면 사이의 상대적인 움직임과 마찰을 사용하여 열을 생성하여 끝이 열가소성 상태에 도달하여 용접을 완료합니다. 이 용접은 부품 자체가 충분한 강도를 갖도록 요구합니다.
플럭스가없는 브레이징용접 부품이 최소한의 두께와 무게를 달성 할 수 있도록 브레이징을 기반으로 개발됩니다.
04 냉각 플레이트 구조 설계
1.1 재료 선택:
브레이징 냉각 플레이트 : AL-6063-T5
마찰 저어 용접 냉각 플레이트 : AL-3003
1.2 흐름 채널 설계 지점 :냉각 플레이트의 유량 채널은 주로 이중 루프와 단일 루프의 두 가지 유형으로 설계되었습니다. 차이 및 선택 기준은 다음과 같습니다.
더블 루프
이중 루프 흐름 채널 설계 그림
채널은 공정 제약 조건 하에서 최소한의 간격으로 배열되어 더 많은 순환 루프가 있으므로 배터리가 온도 차이가 작은 상태에서 더 가열되거나 균등하게 냉각 될 수 있습니다.
단일 루프
단일 루프 흐름 채널 설계 그림
채널은 공정 제약 조건 하에서 최소한의 간격으로 배열되어 배터리가 더 가열되거나 더 균등하게 식 힐 수 있습니다.
선택 기준 :구조 유형에 관계없이, 레이아웃 공간이 허용 할 때 이중 루프가 선호됩니다. 동시 가열 및 냉각을 허용하여 온도 차이를 줄입니다.
1.4 핵심 매개 변수
흐름 저항: 압력 차이는 기술 도면 요구 사항을 충족합니다.
열 저항: 열 소산 요구 사항을 충족하여 배터리 온도 균일 성 및 온도 상승 요구 사항을 보장합니다.
파괴 압력E : 고장이 발생할 때까지 냉각 플레이트를 지속적으로 가압합니다. 냉각 플레이트는 최대 압력 ≥1mpa를 견딜 수 있어야합니다.
기밀성: 밀폐 된 성능을 충족합니다. 내부 또는 외부 변형, 손상 또는 구조적 변화없이 시각적으로 확인.
고온 저항 및 저온 저항: 변형이나 손상없이 밀폐 요구 사항을 충족합니다.
진동 내구성: 테스트 후 누출, 기계적 손상이 없으며 평탄도는 그리기 사양을 유지합니다.
관절 용접 강도 및 내부 / 외부 부식 저항에 대한 요구 사항도 있습니다.
0냉각 플레이트를 선택하기위한 5 가지 주요 요소
열전도율의 품질에는 두 가지 측면이 포함됩니다. 하나는 냉각 플레이트가 열전도율이 높고 다른 하나는 온도 균일 성을 보장해야한다는 것입니다. 다양한 재료를 고려할 때 알루미늄 합금은 150-250 W / (m · k), 저밀도, 저렴한 비용 및 우수한 가공성으로 더 나은 선택입니다. 냉각 플레이트는 또한 동일한 배터리 팩의 셀들 사이의 온도 차이가 ≤3 °인지 확인해야합니다. 따라서, 다 채널 설계는 상이한 위치에서 세포들 사이의 온도 구배를 최소화 할 수있다.
냉각 플레이트는 일반적으로 배터리 케이싱의 바닥에 위치하며 세포로부터의 압축력과 냉각수로부터의 액체 압력을 견딜 필요가있다. 따라서, 그들은 얇은 벽이 고압으로 실패하는 것을 방지하기에 충분한 힘을 가져야합니다. 전원 배터리 팩의 경우 냉각 플레이트는 스트레스 농도로 인한 피로 균열을 방지하기 위해 진동 및 충격 저항이 필요합니다. 에너지 저장 팩의 경우 플레이트가 작동 중에 고정되어 있지만 운송 중에도 특정 진동과 충격력을 견딜 수 있어야합니다.
압출 된 냉각 플레이트는 공정에 의해 제한되며 유량 채널은 직선으로 만 설계 될 수 있습니다. 스탬프 냉각 플레이트는 유연한 채널 설계를 허용하여 열 흐름 밀도와 열 교환 효율을 향상시킵니다.
06 냉각 플레이트의 전달 전 청소 및 밀폐 테스트
냉각 플레이트는 배터리 팩의 액체 냉각 시스템의 중요한 구성 요소이며 청결과 밀폐 성이 매우 중요합니다.
채널이 깨끗하지 않으면 냉각수 흐름이 고르지 않고 큰 입자가 흐름을 차단하여 열 전달 효율을 감소시킬 수 있으며, 불순물은 금속 벽의 산화물 보호 층을 손상시켜 냉각 플레이트가 부식을 일으킬 수 있습니다.
(1) 제조 중 잠재적 오염 지점
A. 절단 또는 트리밍 중에 오일, 절단 냉각수 및 가공 파편은 채널에 쉽게 들어갈 수 있습니다.
B. 유체 절단으로 도구를 세척 할 때 유체의 금속 조각이 냉각 플레이트 채널에 쉽게 들어갈 수 있습니다.
C. 비선형 채널에는 철저히 청소하기 어려운 사각 지대가 있습니다.
(2) 냉각 플레이트의 세척 및 보호
고압 워터 건을 사용하여 냉각 플레이트의 내부 채널을 플러시하여 잔류 물, 입자 또는 기타 불순물을 제거하십시오. 홍조 후, 수분이 남아 있지 않도록 플레이트 어셈블리를 건조시켜야합니다.
취급하는 동안 외래 입자는 채널로 들어갈 수 있으므로 입구와 출구는 먼지 덮개 나 고무 캡을 사용하여 미리 밀봉해야합니다.
(3) 냉각 플레이트의 밀폐 테스트
냉각 플레이트의 누출은 심각한 문제입니다. 냉각수 흐름에 영향을 미치고, 열 소산을 줄이고, 장비를 부식시킬 수 있으며, 단락 또는 열 런 어웨이를 유발할 수도 있습니다. 따라서 모든 냉각 플레이트는 전달하기 전에 밀폐를 테스트해야합니다.
물 탱크에 냉각 플레이트를 잠그고 기포가 밀폐를 판단하는 것을 관찰하십시오. 이 방법은 간단하지만 나중에 건조가 필요하며 실제로는 거의 사용되지 않습니다.
압력 강하 방법은 배터리 팩 내부의 압력 변화를 측정함으로써 밀폐를 판단합니다. 간단하고 경제적이며 효율적이며 대규모 일상 테스트에 적합합니다.
주요 매개 변수 :인플레이션 압력, 인플레이션 시간, 압력 안정화 시간 및 누출 속도.
우수한 냉각 플레이트는 충분한 열 소산을 제공해야 할뿐만 아니라 배터리와 밀접하게 접촉하여 열 제거를 극대화하기 위해 합리적인 구조 설계를 가져야합니다. 전기 자동차 및 에너지 저장 장치의 빠른 개발로 냉각 판에 대한 시장 수요가 계속 증가하고 있습니다. 앞으로 냉각 플레이트 기술은 더욱 발전하고, 더 세련되고, 더 세련되며, 새로운 재료 나 지능형 솔루션조차도 열 소산 및 서비스 수명을 더욱 향상시킬 수 있습니다. 냉각 플레이트 설계의 중요성을 인식하는 것이 중요합니다. 안정적인 배터리 온도를 유지하는 데 핵심 일뿐 만 아니라 배터리 수명을 연장하고 안전한 시스템 작동을 보장하는 데 중요합니다.
