No domínio dos VEs, a segurança e o desempenho da bateria dependem criticamente do gerenciamento térmico eficaz. Entre os principais componentes em
sistemas de gerenciamento térmico da bateria, a placa de resfriamento desempenha um papel central. Ele regula a temperatura da bateria circulando o líquido de arrefecimento através dos canais de fluxo interno, removendo o excesso de calor gerado durante os ciclos de carregamento e descarga ou transferindo calor para a bateria em ambientes frios - conforme a temperatura operacional ideal em todos os momentos.
Placas frias da bateriasão normalmente classificados em dois tipos principais com base no método de resfriamento: sistemas de resfriamento líquido e sistemas de refrigeração de refrigerante direto. Os sistemas de resfriamento líquido usam uma mistura de água-glicol ou refrigerante semelhante que circula através de canais internos na placa fria para absorver e transferir o calor para longe das células da bateria. Este é o método mais amplamente utilizado em veículos elétricos devido à sua confiabilidade e maturidade. Por outro lado, os sistemas de refrigeração de refrigerante direto usam refrigerante como fluido de trabalho, fluindo diretamente através da placa fria para remover o fogo. Essa abordagem elimina a necessidade de um loop de líquido de arrefecimento intermediário e pode fornecer maior eficiência de resfriamento e simplicidade do sistema, tornando-o adequado para aplicações compactas ou de alto desempenho. Neste artigo, introduziremos placas de resfriamento líquido em detalhes.
1. Tipos de placas de resfriamento líquido
Atualmente, o mercado oferece uma variedade de estruturas de placas de resfriamento líquido, cada uma com princípios, vantagens e desvantagens distintas de formação. Os tipos mais utilizados incluem placas estampadas, placas extrudadas e estruturas de tubo de serpentina (tubo de harpa).
Placa de resfriamento estampada
As placas estampadas são fabricadas pressionando folhas de liga de alumínio para formar os canais de fluxo de líquido de arrefecimento internos. Graças à ductilidade e força da liga de alumínio, esse método suporta a integração de placas de resfriamento nos projetos CTP (célula a pacote) e CTC (célula a chassi). As placas de resfriamento estampadas permitem o design flexível do caminho do fluxo, melhorando a eficiência da troca de calor e a estabilidade do produto.
Pros: alta flexibilidade do projeto, bom contato na superfície, dissipação de calor eficiente, excelente escalabilidade de produção e alta resistência à pressão.
Cons: custo mais alto, requisitos de natidão de superfície relativamente rigorosos e precisão da montagem.
Placa de resfriamento extrudada
As placas extrudadas são feitas extrudando perfis de alumínio para criar canais de fluxo interno. Eles apresentam duas superfícies planas que permitem contato direto com células da bateria, maximizando a área da superfície de dissipação de calor.
Pros: alta eficiência de produção, estrutura robusta, baixo custo e alta capacidade de suporte de carga.
Cons: a espessura desigual da parede pode afetar a resistência à pressão; A estrutura rígida pode limitar a utilização do espaço em projetos compactos.
Tubo serpentino (tubo de harpa) Placa de resfriamento
Esse tipo usa tubos de alumínio formados em canais de fluxo e soldados em coletores nas duas extremidades. É comumente usado em projetos CMP (Cell-Module-Pack) devido à sua estrutura simples, baixo peso e baixo custo.
Pros: Estrutura simples, leve, simples e fácil de processar.
Cons: o canal de fluxo único limita a eficiência da transferência de calor; Pequena área de contato reduz a eficácia do resfriamento; Não é ideal para sistemas de bateria de energia de alta densidade.
Tabela de comparação
Tipo Principal Vantagens Desvantagens
Tubo de serpentina formado pela pressão limitada de pressão e baixo custo, de baixo custo, leve e simples fluxo limitado de estrutura, pequena área de contato, dissipação média de calor, capacidade de carga fraca
Carimbo de folha estampada e design flexível de soldagem, boa superfície de contato, alta eficiência, boa resistência à pressão, alto custo, superfície estrita e requisitos de precisão da montagem
Extrusão extrudida Formação e vedação de precisão Alta eficiência, baixo custo, Estrutura robusta selagem complexa, planicidade da superfície afeta o contato, não adequado para projetos baseados em parafuso
2. Fatores -chave para seleção de placas de resfriamento
Desempenho térmico
Capacidade de dissipação de calor:
O design do caminho do fluxo afeta significativamente a transferência de calor. As placas estampadas oferecem alta flexibilidade, permitindo maior fluxo de calor e maior eficiência. As ligas de alumínio com boa condutividade térmica (150-250 W / m · k) são comumente usadas.
Uniformidade da temperatura:
A temperatura uniforme é essencial para a consistência da bateria. Os designs de fluxo multicanal, especialmente em placas extrudadas, ajudam a minimizar os gradientes de temperatura.
Desempenho mecânico
Resistência à força e pressão:
As placas de resfriamento devem suportar a compressão mecânica de células da bateria e pressão interna do líquido de arrefecimento. Enquanto as placas extrudadas oferecem estrutura robusta, a espessura desigual da parede pode reduzir a tolerância à pressão. As placas estampadas dependem da qualidade da brasagem para garantir a durabilidade.
Vibração e resistência ao impacto:
O teste de vibração sob GB38031 pode expor fraquezas. As placas de tubo de harpa podem se soltar nas juntas de solda. Placas estampadas de design incorretamente rachaduras de fadiga de risco. As placas extrudadas são geralmente fortes, mas o mau amortecimento da articulação pode levar a danos.
Características do material
Condutividade térmica:
As ligas de alumínio atingem um equilíbrio entre peso, custo, processabilidade e desempenho térmico.
Resistência da corrosão:
A exposição prolongada ao líquido de refrigeração pode causar corrosão, paredes de desbaste ou vazamentos. Os tratamentos de superfície como a anodização aumentam a resistência à corrosão, mas os níveis extremos de pH ou ambientes severos podem degradar camadas de proteção.
Considerações de custo
Custos de material da RAW:
As placas de tubo de harpa são as mais econômicas. As placas estampadas têm custos moderados, enquanto as placas extrudadas requerem perfis de alta qualidade, aumentando as despesas.
Custos de fabricação de manufatura:
A estampagem e a extrusão envolvem altos custos iniciais de ferramentas e equipamentos. Técnicas avançadas de soldagem como a soldagem por fricção aumentam os custos, enquanto a brasagem é mais econômica. Os designs complexos de canais também aumentam os custos de produção.
Integração com bateria
Compatibilidade dimensional:
As baterias compactas exigem projetos de placas de resfriamento altamente adaptáveis. As placas de tubo de harpa atendem a espaços menores, enquanto as placas estampadas oferecem caminhos de fluxo personalizáveis. As placas extrudadas têm áreas de contato maiores, mas menos flexibilidade espacial.
ENASEIRA DE INSTALAÇÃO:
Alta integração e facilidade de montagem melhoram a eficiência da produção. Os designers devem considerar a compatibilidade com a estrutura da bateria e o processo de montagem.
A seleção da placa de resfriamento líquido direito envolve o equilíbrio de desempenho térmico, resistência mecânica, resistência à corrosão, custo e requisitos de integração. Enquanto as placas carimbadas dominam nos projetos CTP / CTC de próxima geração, os tipos de tubos de harpa extrudados e harp também mantêm valor em cenários específicos. A compreensão desses fatores ajuda os engenheiros a fazer escolhas informadas para garantir a segurança, a confiabilidade e a longevidade dos sistemas de bateria de EV.
