Akumulator płynna płyta chłodząca

Płyta chłodzenia ciekłego jest podstawowym składnikiem zarządzania termicznym bateriami w pojazdach z nową energią, systemach przechowywania energii i innych gałęziach przemysłu. Osiąga efektywne wyrównanie temperatury akumulatora dzięki podłożu metalowego o wysokiej przewodności cieplnej i strukturze kanału przepływu mikrokanałowego. Jego podstawowe technologie obejmują dwustronną konstrukcję chłodzenia (obszar kontaktowy ≥ 80%), optymalizację odporności przepływu mikrokanałowego (spadek ciśnienia ≤ 50kPa), kompozyt materiału zmiany fazy (zdolność cieplna zwiększona o 30%), itp., dostosowany do potrzeb rozpraszania ciepła baterii o wysokiej gęstości energii (takich jak NCM811, LFP) w scenariuszach szybkiego ładowania (≥ 3C) i rozładowania o dużej mocy (≥ 200kW), zapewniając, że różnica temperatury zestawu baterii wynosi ≤ 5 ℃, a żywotność jest przedłużona o 20%.

2. podstawowe cechy

1. Skuteczne przewodzenie ciepła i kontrola temperatury

Przewodność cieplna:

Dane: Podłoże wykonane jest ze stopu aluminium 6061-T6 (przewodność cieplna 167 W / m · K) lub konstrukcji kompozytowej miedzi z aluminium (grubość warstwy miedzi 1,5 mm, przewodność cieplna 398 W / m · K), która jest o 74% -315% wyższa niż tradycyjne odlewane aluminium (96 W / m · K).

Przypadek: Ningde Era CTP 3.0 płyta chłodzenia ciekłego przyjmuje podłoże kompozytowe z miedzi i aluminium, a odporność cieplna kontaktowa jest zmniejszona do 0,005 ℃ · w ² / W, która jest dopasowana do żelu nanoprzewodnego ciepła (odporność cieplna 0,003 ℃ · w ² / W), aby osiągnąć odporność cieplną między modułem baterii a płytą chłodzenia ciekłego ≤ 0,01 ℃ · w ² / W.

Wydajność jednorodności temperatury:

Dane: Za pomocą podwójnych kanałów wejściowych i wyjściowych (szerokość kanału 0,8-1,2 mm, głębokość 1,5-2 mm) i falistych deflektorów (wysokość fali 3 mm, odległość fali 5 mm), różnica temperatury zestawu baterii jest kontrolowana w zakresie ± 2 ℃ (przy szybkości rozładowania 2C), która jest o 60% niższa niż schemat kanału pojedynczego wejściowego i pojedynczego wyjściowego.

Test: Kiedy płyn chłodzący 3M (FC-72, specyficzna wydajność cieplna 1,2 kJ / kg · K) jest cyrkulowany z prędkością przepływu 1,5 m / s, współczynnik przenoszenia ciepła konwekcyjnego osiąga 8000-12000 W / m ² · K, a najwyższa temperatura powierzchni baterii zmniejsza się o 25 ° C w porównaniu do naturalnego chłodzenia.

2. Lekka i wytrzymałość konstrukcyjna

Optymalizacja gęstości:

Dane: Gęstość płyty chłodzonej płyną ze stopu aluminium wynosi 2,7 g / cm ³, co jest o 69,7% lżejsze niż płyta chłodzona płyną z miedzi (8,9 g / cm ³). Weźmy za przykład płytę chłodzoną ciekłym Tesli Model 3, waga pojedynczego kawałka została zmniejszona z 8,5 kg w roztworze miedzi do 2,6 kg, co skutkuje zmniejszeniem masy o ponad 50 kg i zwiększeniem zakresu o 3-5%.

Materiał kompozytowy: Za pomocą podłoża polimerowego wzmocnionego włóknem węglowym (CFRP) (przewodność cieplna 5 W / m · K, gęstość 1,5 g / cm ³) i kompozytu z kanału przepływu metalowego masa jest dalej zmniejszona o 40%, odpowiednia do scenariuszy ultralekkich, takich jak zestawy baterii dronów.

Właściwości mechaniczne:

Dane: wytrzymałość wydajność ≥ 240MPa (stan T6), odporność na uderzenia (Charpy V-notch) ≥ 25J / cm ², zdanie testów uderzeniowych na zimno i gorąco (1000 cykli) od -40 ° C do 120 ° C bez pęknięć, nadaje się do trudnych warunków pracy przyspieszenia wibracji akumulatora 15g (ciągłe przez 10 godzin).

Uszczelnienie: Używany jest kanał przepływu spawania laserowego (wytrzymałość spawania ≥ 80% wytrzymałości podłoża), detektor wycieku spektrometru masowego helu wykrywa szybkość wycieku ≤ 1 × 10 ⁻⁹ Pa·m³/s, zmniejszając ryzyko wycieku płynu chłodzącego o 99%.

3. Odporność na korozję i niezawodność

Obróbka powierzchniowa:

Dane: Powierzchnia podłoża jest pokryta powłoką niklowo-fosforową (grubość 5-10 μm) lub powłoką nanoceramiczną (twardość HV 800-1000), a test rozpylania soli (ASTM B117) nie wykazuje korozji po 2000 godzinach, co jest 6,7 razy bardziej odporne na korozję niż zwykłe malowanie (300 godzin).

Przypadek: Płyta chłodzenia ciekłego BYD Han EV przyjmuje powłokę niklowo-fosforową i obróbkę uszczelniającą krzemu organicznego, która nadaje się do ekstremalnych środowisk, takich jak wysoka wilgotność w Hainan i solna ziemia alkaliczna na północy. Koszty konserwacji są zmniejszone o 70% podczas 10-letniej żywotności.

Odporność na mróz:

Dane: Konstrukcja kanału przepływu rezerwuje 5% przestrzeni rozszerzającej się, w połączeniu z płynem chłodzącym na bazie glikolu etylenowego (punkt zamrażania -40 ° C) i przeszła testy cyklu temperatury (500 cykli) od -50 ° C do 120 ° C bez odkształcenia. W porównaniu do systemów chłodzenia czystą wodą odporność na mróz jest zwiększona o 20 razy.

Konstrukcja antyzatykania: Na wejściu kanału przepływu jest zainstalowany filtr ze stali nierdzewnej 200 oczek, w połączeniu z urządzeniem do filtracji online cieczy chłodzącej (dokładność filtracji 10 μm), o szybkości usuwania zanieczyszczeń ≥ 99%, aby uniknąć blokady mikrokanału.

4. Efektywność kosztowa i zdolność produkcji masowej

Koszt produkcji:

Dane: Koszt jednej płyty chłodzonej płyną ze stopu aluminium wynosi 15-25 $ (wielkość partii ponad 100000 sztuk), co o 60% niższe niż roztwór miedzi i o 40% niższe niż proces tłoczenia + lutowania. Cykl rozwoju formy wynosi 20-30 dni, z zdolnością produkcyjną 5000 sztuk dziennie (8 godzin), nadającą się do produkcji na dużą skalę.

Porównanie procesów: Spawanie mieszane tarciem (FSW) zastępuje tradycyjne lutowanie, zwiększając wydajność spawania o trzy razy, zmniejszając zużycie energii o 50% i zwiększając wytrzymałość spawania o 40%. Nadaje się do złożonych konstrukcji kanałów.

Elastyczność dostosowywania:

Dane: Obsługuje niestandardową konstrukcję o szerokości kanału 0,5-2mm i głębokości 1-3mm, ze współczynnikiem złożoności ≤ 8 (obwód ² / powierzchnia). Może osiągnąć kanał gradientowy (szerokość wejściowa 1,2 mm) → wyjście 0,8 mm), zakrzywiony kanał 3D i inne nieregularne struktury, dostosowujące się do różnych układów modułów baterii.

Typowe scenariusze zastosowań i rozwiązania

1. Bateria zasilania pojazdu nowej energii

Pojazd elektryczny (BEV):

Struktura: Dwuwarstwowa płyta chłodzenia ciekłego mikrokanału (odstęp kanału 1,5 mm, głębokość 2 mm), zintegrowana z otworami instalacyjnymi zaworów odpornych na wybuch, szczelinami do mocowania modułu baterii i warstwą izolacyjną (grubość 0,1 mm).

Wydajność: Nadaje się do platformy wysokiego napięcia 800V, z różnicą temperatury akumulatora ≤ 3 ℃ i odpornością cieplną 0,02 ℃ / W podczas szybkiego ładowania (≥ 3C), spełniając wymóg żywotności 10 lat / 1,2 miliona kilometrów.

Pojazd elektryczny hybrydowy (HEV):

Struktura: Miedziana płyta chłodzona płyną kompozytową z aluminium (warstwa miedziana 1mm + warstwa aluminiowa 5mm), osłona elektromagnetyczna niklowana powierzchnia, wbudowana warstwa pochłaniająca ciepło (punkt topnienia 45 ℃).

Przypadek: płyta chłodzona płyną akumulatora Toyota Prius, temperatura złącza IGBT ≤ 120 ℃ przy maksymalnej mocy 150 kW, zmniejszona o 20 ℃ w porównaniu do roztworu czystego aluminium, a ryzyko ucieczki termicznej zmniejszone o 80%.