İçindekiler
1. Pil paketlerinin neden soğutma plakalarına ihtiyacı var
2. Soğuk tabakların sınıflandırılması ve uygulaması
3. Soğutma plakalarının işleme işlemleri
4. Soğutma Plakası Yapısal Tasarımı
5. Pil Soğutma Plakası Seçiminde Key Faktörler
6. Soğutma plakalarının tesliminden önce temizleme ve hava sızdırmazlık testi
7. Concrusion
Elektrikli araçlar kademeli olarak yüksek güçlü hızlı şarj (800V platformu), ultra yüksek enerji yoğunluğu (Kirin Pil 255Wh / kg) ve yüksek entegrasyon (CTC / CTB teknolojisi) için hareket ettikçe, enerji depolama sistemlerinin kapasitesi de artmaktadır. Sıvı soğutma teknolojisi, pil paketleri için zaten bir “olması gereken konfigürasyon” haline geldi.
Sıvı soğutma sisteminin temel bileşenleri olarak ne tür sıvı soğutma plakaları vardır?
Prizmatik, silindirik ve kese hücre modüllerine ne tür soğutma plakaları uygulanır?
01 Pil paketlerinin neden soğutma plakalarına ihtiyacı var?
Şarj ve deşarj sırasında, güç pilleri veya enerji depolama pilleri büyük miktarda ısı üretir (hızlı şarj sırasında daha şiddetli). Zamanında çıkarılamazsa, termal kaçak neden olabilir, bu da yangın veya patlamaya yol açabilir.
Lityum iyon piller için optimal çalışma sıcaklığı 25-40 ℃'dir. Bu sıcaklık aralığını aşmak sadece pil döngüsü ömrünü önemli ölçüde kısaltmakla kalmaz, aynı zamanda aşırı sıcaklıklarda güvenlik risklerini büyük ölçüde artırır.
Hava soğutma çözeltileri ile karşılaştırıldığında, sıvı soğutma, hava soğutmasının yaklaşık 5-10 katı olan 5-10 W / cm²'lik bir ısı dağılım yoğunluğuna ulaşabilir ve yüksek enerji yoğunluklu pil paketlerinin ısı dağılma performansını büyük ölçüde iyileştirir.
Karşılaştırma Tablosu:
| Karşılaştırma boyutu |
Hava soğutma |
Sıvı soğutma |
| Isı dağılma verimliliği |
Düşük (sadece 0,5–2 w / cm²) |
Yüksek (5-10 w / cm², hava soğutmasının 5-10 katı) |
| Sıcaklık kontrolü doğruluğu |
± 5 ℃ veya daha fazla (ortam sıcaklığından büyük ölçüde etkilenir) |
± 2 ℃ içinde (tam olarak kontrol edilir) |
| Uygulanabilir senaryo |
Düşük güç (aralık ≤300km), düşük entegrasyon pil paketleri |
Yüksek Güç (Hızlı Şarj / Yüksek Enerji Yoğunluğu), CTP / CTC Teknolojisi |
| Hacim ve kilo |
Büyük havalandırma alanı gerektirir, araç ağırlığını arttırır |
Akış kanalları ince (≤3mm), yüksek entegrasyon, hafif |
Yaz aylarında:Hava soğutmasının ısı dağılımı yoğunluğu düşüktür ve pil sıcaklığı 50 ℃'nin üzerine çıkabilir, bu da şarj gücünü azaltmaya zorlar ve şarj süresini uzatır.
Kışın: Hava soğutma pili aktif olarak ısıtamaz. Pil, sıcaklığı korumak için ekstra enerji tüketmeli ve bu da sürüş aralığında (%20-30) önemli bir azalmaya yol açmalıdır.
2020'den bu yana, sıvı soğutma teknolojisi pil paketlerinde yavaş yavaş uygulanmıştır. Şu anda, sıvı soğutma temel olarak hava soğutmasının yerini aldı. Sürekli teknolojik ilerleme ile daldırma sıvı soğutma ve faz değişikliği malzemesi soğutma, gelecekte pil paketi termal yönetim sistemlerinin performansını daha da artıracaktır.
02. Soğuk tabakların sınıflandırılması ve uygulaması
1.1 Kaynak işlemine göre sınıflandırıldı:
Sürtünme Karıştırma Kaynağı:İleri teknoloji gerektirir; Tasarım esnektir, performans iyidir, güvenilirlik yüksek, yük kapasitesi iyidir; Maliyet daha yüksek ve ağırlık ağırdır.
Düz Tüp Soğutma Plakası:Düşük teknolojik eşik, basit işleme, düşük maliyet, seri üretim için uygun.
Damgalı Soğutma Plakası:Daha yüksek teknolojik eşik, daha esnek tasarım, daha iyi performans, yüksek güvenilirlik.
Serpantin tüpü:Soğutma sıvı kontaktları daha fazla pil alanı, karmaşık işlem, tek uygulama.
1.2 Soğutma plakalarının ana üretim süreçleri
Ekstrüzyon Türü:
Damgalama Türü:
Akordeon Türü:
1.3 Pil paketlerinde soğutma plakası uygulamaları ：
| Öğe |
Seçme |
| Prizmatik |
Pilin altına modül seviyesi su soğutma plakasını uygulayın (akış kanalları kalıp döküm pil çantasında ayarlanabilir), örneğin sürtünme karıştırma kaynak plakası / düz tüp plakası / damgalı plaka |
| Silindirik |
Silindirik hücreler arasında, her hücre su borusu ile temas eden, örneğin serpantin tüpü arasında serpantin tüpleri |
| Çantalı |
Modülün içine entegre olan küçük su soğutma plakaları, alüminyum plakalar entegre, örneğin damgalı plaka |
Güç pil paketleri için soğutma plakaları çeşitli şekillerde gelir. Farklı araç modelleri ve pil sistemleri için farklı yapılar uygundur. En iyi soğutma plakası için evrensel bir standart yoktur. Tasarımı sonuçlandırmadan önce, en uygun genel performans çözümünü seçerek maksimum sıcaklık ve sıcaklık farklılıklarını karşılaştırmak için farklı yapılar için termal simülasyonlar yapılmalıdır.
03. Soğutma plakalarının işleme işlemleri
Soğutma plakaları için üç kaynak işlemi vardır: lehimleme, sürtünme karıştırma kaynağı ve akışsız lehimleme.
Lehimleme yaygındır Geleneksel otomotiv radyatör kaynağında kullanılır. Temel malzemeyi ıslatmak, arayüz boşluğunu doldurmak ve parçaları bağlamak için temel malzeme ile yaymak için erimiş dolgu metali kullanır. Avantajı, karmaşık yapıları kaynaklayabilmesi ve parçaların çok ince yapılmasıdır.
Sürtünme Karıştırma Kaynağı Isı üretmek için kaynak kafası ve iş parçası uç yüzü arasındaki göreceli hareketi ve sürtünmeyi kullanır, bu da uçları kaynağı tamamlamak için bir termoplastik duruma ulaşır. Bu kaynak, parçaların kendilerinin yeterli güce sahip olmasını gerektirir.
Akışsız lehimlemekaynaklı parçaların minimum kalınlık ve ağırlık elde etmesine izin veren lehimlenmeye dayalı olarak geliştirilir.
04 Soğutma plakası yapısı tasarımı
1.1 Malzeme Seçimi:
Aralıklı Soğutma Plakası: AL-6063-T5
Sürtünme Karıştırma Kaynak Soğutma Plakası: AL-3003
1.2 Akış Kanalı Tasarım Noktaları:Soğutma plakalarının akış kanalları esas olarak iki tipte tasarlanmıştır: çift döngü ve tek döngü. Farklılıklar ve seçim kriterleri aşağıdaki gibidir:
Çift döngü
Çift döngü akış kanalı tasarım illüstrasyonu
Kanallar, daha fazla dolaşım döngüleri ile işlem kısıtlamaları altında minimum aralıklarla düzenlenmiştir ve pilin daha küçük sıcaklık farklılıkları ile daha eşit bir şekilde ısınmasına veya soğumasına izin verir.
Tek döngü
Tek döngü akış kanalı tasarım illüstrasyonu
Kanallar, işlem kısıtlamaları altında minimum aralıklarla düzenlenir ve pilin daha eşit olarak ısınmasına veya soğumasına izin verir.
Seçim kriterleri:Yapı türünden bağımsız olarak, düzen alanı izin verdiğinde çift döngü tercih edilir, çünkü eşzamanlı ısıtma ve soğutmaya izin verir, sıcaklık farklılıklarını azaltır.
1.4 Çekirdek parametreler
Akış direnci: Basınç farkı teknik çizim gereksinimlerini karşılıyor.
Termal direnç: Isı dağılım gereksinimlerini karşılar, pil sıcaklığı homojenliği ve sıcaklık artış gereksinimlerini sağlar.
Yıkım baskısıE: Arıza meydana gelene kadar soğutma plakasını sürekli olarak basınçlandırın. Soğutma plakası, maksimum basınç ≥1MPA'ya dayanmalıdır.
Hava geçirmezlik: Hava geçirmez performansla karşılaşır. İç veya dış deformasyon, hasar veya yapısal değişiklikler olmadan görsel olarak doğrulanmıştır.
Yüksek ve düşük sıcaklık direnci: Deformasyon veya hasar olmadan hava geçirmezlik gereksinimlerini karşılar.
Titreşim dayanıklılığı: Sızıntı yok, testten sonra mekanik hasar yok ve düzlük çizim özelliklerini koruyor.
Eklem kaynağı mukavemeti ve iç korozyon direnci için de gereksinimler de vardır.
0Soğutma plakaları seçmek için 5 anahtar faktör
Termal iletkenliğin kalitesi iki yönü içerir: biri soğutma plakasının yüksek bir termal iletkenlik katsayısına sahip olması ve diğerinin iyi sıcaklık homojenliğini sağlaması gerektiğidir. Çeşitli malzemeler göz önüne alındığında, alüminyum alaşımı 150-250 w / (m · k) termal iletkenlik, düşük yoğunluk, düşük maliyet ve iyi işlenebilirlik ile daha iyi bir seçimdir. Soğutma plakası ayrıca aynı pil paketindeki hücreler arasındaki sıcaklık farkının ≤3 ℃ olmasını sağlamalıdır. Bu nedenle, çok kanallı tasarım, farklı pozisyonlardaki hücreler arasındaki sıcaklık gradyanlarını en aza indirebilir.
Soğutma plakaları genellikle pil gövdesinin altına yerleştirilir ve hücrelerden basınç kuvvetlerine ve soğutucudan sıvı basıncına dayanması gerekir. Bu nedenle, ince duvarlı alanların yüksek basınç altında başarısız olmasını önlemek için yeterli güce sahip olmaları gerekir. Güç pil paketleri için, soğutma plakaları, stres konsantrasyonunun neden olduğu yorgunluk çatlaklarını önlemek için titreşim ve darbe direncine de ihtiyaç duyar. Enerji depolama paketleri için, plakalar çalışma sırasında sabit olmasına rağmen, ulaşım sırasında belirli titreşim ve darbe kuvvetlerine dayanmalıdırlar.
Ekstrüde soğutma plakaları işlemle sınırlıdır ve akış kanalları sadece düz çizgiler olarak tasarlanabilir. Damgalı soğutma plakaları, esnek kanal tasarımına izin verir, ısı akışı yoğunluğunu ve ısı değişim verimliliğini artırır.
06 Soğutma plakalarının teslimat öncesi temizlik ve hava geçirmezlik testi
Soğutma plakaları, pil paketinin sıvı soğutma sisteminin kritik bileşenleridir ve temizliği ve hava geçirmezlikleri çok önemlidir.
Kanallar temiz değilse, soğutma sıvısı akışı eşit olmayacak ve büyük partiküller akışı engelleyebilir, bu da ısı transfer verimliliğini azaltarak, kirlilikler metal duvarlardaki oksit koruyucu tabakaya zarar vererek soğutma plakasının korozyonuna neden olabilir.
(1) imalat sırasında potansiyel kontaminasyon noktaları
A. Kesme veya kırpma sırasında yağ, kesme, soğutma suyu ve işleme enkazları kanallara kolayca girebilir.
B. Aletleri kesme sıvısı ile temizlerken, sıvıdaki metal fragmanları soğutma plakası kanallarına kolayca girebilir.
C. Doğrusal olmayan kanallar, iyice temizlenmesi zor olan kör noktalara sahiptir.
(2) Soğutma plakalarının temizlenmesi ve korunması
Kalıntıları, parçacıkları veya diğer safsızlıkları gidermek için soğutma plakasının iç kanallarını temizlemek için yüksek basınçlı bir su tabancası kullanın. Yıkamadan sonra, nem kalmamasını sağlamak için plaka düzeneği kurutulmalıdır.
İşleme sırasında yabancı parçacıklar da kanallara girebilir, bu nedenle giriş ve çıkış önceden, örneğin toz kapakları veya kauçuk kapaklarla kapatılmalıdır.
(3) Soğutma plakalarının hava geçirmezlik testi
Soğutma plakalarının sızıntısı ciddi bir sorundur. Soğutucu akışını etkiler, ısı dağılmasını azaltır, ekipmanı aşındırabilir ve hatta kısa devrelere veya termal kaçaklara neden olabilir. Bu nedenle, tüm soğutma plakaları doğumdan önce hava geçirmezlik açısından test edilmelidir.
Soğutma plakasını bir su tankına batırın ve hava geçirmezliği yargılamak için kabarcıklar gözlemleyin. Bu yöntem basittir, ancak daha sonra kurutmayı gerektirir ve pratikte nadiren kullanılır.
Anahtar parametreler:Enflasyon basıncı, enflasyon süresi, basınç stabilizasyon süresi ve sızıntı oranı.
Mükemmel bir soğutma plakası sadece yeterli ısı dağılımı sağlamakla kalmamalı, aynı zamanda pil ile yakın temas sağlamak için makul bir yapısal tasarıma sahip olmalı, ısı kaldırmayı en üst düzeye çıkarmalıdır.Clectric araçlarının ve enerji depolama cihazlarının hızlı gelişimi ile soğutma plakaları için pazar talebi artmaya devam etmektedir. Gelecekte, soğutma plakası teknolojisinin daha gelişmiş olması, daha rafine olması ve hatta ısı dağılmasını ve servis ömrünü daha da iyileştirmek için yeni malzemeler veya akıllı çözümler sunulması bekleniyor. Soğutma plakası tasarımının önemini tanımak önemlidir. Sadece sabit pil sıcaklığını korumak için değil, aynı zamanda pil ömrünü uzatmak ve güvenli sistem çalışmasını sağlamak için de çok önemlidir.
