EV'ler alanında, pil güvenliği ve performansı kritik olarak etkili termal yönetime bağlıdır. Ana bileşenler arasında
Pil Termal Yönetim Sistemleri, soğutma plakası merkezi bir rol oynar. Pil sıcaklığını, iç akış kanalları boyunca dolaşarak, şarj ve boşaltma sırasında üretilen fazla ısıyı gidererek veya soğuk ortamlarda pile ısıyı aktararak - her zaman optimum çalışma sıcaklığını ortadan kaldırarak pil sıcaklığını düzenler.
Pil soğuk tabaklarıgenellikle soğutma yöntemine dayanan iki ana tipte sınıflandırılır: sıvı soğutma sistemleri ve doğrudan soğutucu soğutma sistemleri. Sıvı soğutma sistemleri, ısıyı pil hücrelerinden emmek ve aktarmak için soğuk plakadaki iç kanallarda dolaşan bir su-glikol karışımı veya benzeri bir soğutucu kullanır. Bu, güvenilirliği ve olgunluğu nedeniyle elektrikli araçlarda en yaygın kullanılan yöntemdir. Buna karşılık, doğrudan soğutucu soğutma sistemleri, ısıyı gidermek için doğrudan soğuk plakadan akan çalışma sıvısı olarak soğutucu akışkanı kullanır. Bu yaklaşım, bir ara soğutma sıvısı döngüsüne olan ihtiyacı ortadan kaldırır ve daha yüksek soğutma verimliliği ve sistem sadeliği sağlayabilir, bu da onu kompakt veya yüksek performanslı uygulamalar için uygun hale getirir. Bu makalede, sıvı soğutma plakalarını ayrıntılı olarak tanıtacağız.
1. Sıvı soğutma plakaları türleri
Pazar şu anda her biri farklı biçimlendirme ilkelerine, avantajlara ve dezavantajlara sahip çeşitli sıvı soğutma plakası yapıları sunmaktadır. En yaygın kullanılan tipler arasında damgalı plakalar, ekstrüde tabaklar ve serpantin tüpü (arp tüp) yapıları bulunur.
Damgalı soğutma plakası
Damgalı plakalar, iç soğutucu akış kanallarını oluşturmak için alüminyum alaşım tabakalarına basılarak üretilir. Alüminyum alaşımının sünekliği ve mukavemeti sayesinde, bu yöntem soğutma plakalarının CTP (hücre-paket) ve CTC (hücre-cassis) tasarımlarına entegrasyonunu destekler. Damgalı soğutma plakaları, esnek akış yolu tasarımına izin verir, ısı değişim verimliliğini ve ürün stabilitesini artırır.
PROS: Yüksek tasarım esnekliği, iyi yüzey teması, verimli ısı dağılımı, mükemmel üretim ölçeklenebilirliği ve yüksek basınç direnci.
Cons: Daha yüksek maliyet, nispeten katı yüzey düzlüğü ve montaj doğruluğu gereksinimleri.
Ekstrüde soğutma plakası
Ekstrüde plakalar, iç akış kanalları oluşturmak için alüminyum profillerin ekstrüde edilmesiyle yapılır. Isı dağılma yüzey alanını en üst düzeye çıkaran pil hücreleri ile doğrudan temas sağlayan iki düz yüzeye sahiptirler.
PROS: Yüksek üretim verimliliği, sağlam yapı, düşük maliyet ve yüksek yük taşıma kapasitesi.
Cons: Düzensiz duvar kalınlığı basınç direncini etkileyebilir; Rijit yapı, kompakt tasarımlarda alan kullanımını sınırlayabilir.
Serpantin tüpü (arp tüp) soğutma plakası
Bu tip, akış kanallarına oluşan ve her iki uçta manifoldlara kaynaklanmış alüminyum tüpler kullanır. Basit yapısı, düşük ağırlık ve düşük maliyeti nedeniyle CMP (Hücre Modül Pack) tasarımlarında yaygın olarak kullanılır.
PROS: Düşük maliyet, hafif, basit yapı ve işlenmesi kolay.
Cons: Tek akış kanalı ısı transfer verimliliğini sınırlar; Küçük temas alanı soğutma etkinliğini azaltır; Yüksek yoğunluklu enerji pil sistemleri için ideal değildir.
Karşılaştırma tablosu
Tür İlke Avantajları Dezavantajlar
Presleme ve kaynaklı düşük maliyetli, hafif, basit yapı sınırlı akış, küçük temas alanı, ortalama ısı dağılımı, zayıf yük kapasitesi
Damgalı tabaka damgalama ve kaynak esnek tasarım, iyi temas yüzeyi, yüksek verimlilik, iyi basınç direnci yüksek maliyet, katı yüzey ve montaj doğruluğu gereksinimleri
Ekstrüde ekstrüzyon şekillendirme ve hassas sızdırmazlık yüksek verimlilik, düşük maliyetli, sağlam yapı karmaşık sızdırmazlık, yüzey düzlüğü teması etkiler, vida tabanlı tasarımlar için uygun değildir
2. Soğutma plakası seçimi için temel faktörler
Termal performans
Dispidasyon yeteneğini ısıtın:
Akış yolu tasarımı, ısı transferini önemli ölçüde etkiler. Damgalı plakalar yüksek esneklik sağlar, artan ısı akısı ve artan verimlilik sağlar. İyi termal iletkenliğe sahip alüminyum alaşımlar (150-250 w / m · k) yaygın olarak kullanılır.
Sıcaklık tekdüzeliği:
Pil kıvamı için homojen sıcaklık gereklidir. Çok kanallı akış tasarımları, özellikle ekstrüde edilmiş plakalarda, sıcaklık gradyanlarını en aza indirmeye yardımcı olur.
Mekanik performans
Fromstength ve Basınç Direnci:
Soğutma plakaları, pil hücrelerinden ve dahili soğutucu basıncından mekanik sıkıştırmaya dayanmalıdır. Ekstrüde edilmiş plakalar sağlam bir yapı sunarken, düzensiz duvar kalınlığı basınç toleransını azaltabilir. Damgalı plakalar dayanıklılığı sağlamak için lehimleme kalitesine güvenir.
Vibrasyon ve darbe direnci:
GB38031 altında titreşim testi zayıflıkları ortaya çıkarabilir. Arp tüp plakaları kaynak derzlerinde gevşeyebilir. Yanlış tasarlanmış damgalı plakalar risk yorgunluk çatlakları. Ekstrüde edilmiş plakalar genellikle güçlüdür, ancak zayıf eklem yastıklama hasara yol açabilir.
Malzeme özellikleri
Termal iletkenlik:
Alüminyum alaşımlar ağırlık, maliyet, işlenebilirlik ve termal performans arasında bir denge kurar.
Korozyon direnci:
Uzun süreli soğutucu maruziyeti korozyona, inceltme duvarlarına veya sızıntılara neden olabilir. Anodizasyon gibi yüzey tedavileri korozyon direncini arttırır, ancak aşırı pH seviyeleri veya sert ortamlar koruyucu katmanları bozabilir.
Maliyet hususları
Malzemeli Malzeme Maliyetleri:
Arp tüp plakaları en uygun maliyetlidir. Damgalı plakalar orta derecede maliyetlere sahipken, ekstrüde edilmiş plakalar yüksek kaliteli profiller gerektirir ve giderler artar.
Üretim maliyetleri:
Damgalama ve ekstrüzyon, yüksek başlangıç takım ve ekipman maliyetlerini içerir. Sürtünme karıştırma kaynağı gibi gelişmiş kaynak teknikleri maliyetleri arttırırken, lehimleme daha ekonomiktir. Karmaşık kanal tasarımları da üretim maliyetlerine katkıda bulunur.
Pil paketleriyle entegrasyon
boyutlu uyumluluk:
Kompakt pil paketleri son derece uyarlanabilir soğutma plakası tasarımları gerektirir. Arp tüp plakaları daha küçük boşluklara uyurken, damgalı plakalar özelleştirilebilir akış yolları sunar. Ekstrüde edilmiş plakalar daha büyük temas alanlarına sahiptir, ancak daha az mekansal esnekliğe sahiptir.
Kurulum:
Yüksek entegrasyon ve montaj kolaylığı üretim verimliliğini artırır. Tasarımcılar pil paketi yapısı ve montaj işlemi ile uyumluluğu dikkate almalıdır.
Doğru sıvı soğutma plakasının seçilmesi, termal performans, mekanik mukavemet, korozyon direnci, maliyet ve entegrasyon gereksinimlerini dengelemeyi içerir. Damgalı plakalar yeni nesil CTP / CTC tasarımlarında hakim olsa da, ekstrüde ve arp tüp türleri de belirli senaryolarda değer tutar. Bu faktörleri anlamak, mühendislerin EV pil sistemlerinin güvenliğini, güvenilirliğini ve uzun ömürlülüğünü sağlamak için bilinçli seçimler yapmalarına yardımcı olur.
