Применение пластин жидкостного охлаждения в электромобилях

В связи с быстрым развитием электромобилей (ЭМ) аккумуляторные системы становятся все более мощными, компактными и энергоемкими. В результате управление тепловым режимом стало критически важным фактором, влияющим на безопасность, срок службы и производительность батарей. Среди всех решений по тепловому режиму жидкостная охлаждающая пластина стала ключевым компонентом в аккумуляторных системах электромобилей.

Типичная система охлаждения батареи электромобиля состоит из элементов батареи, охладителя батареи, трубопроводов и пластины жидкостного охлаждения батареи. Эти компоненты работают вместе, чтобы поддерживать оптимальные рабочие температуры, обеспечивать равномерность температуры и предотвращать тепловой разгон.

роль пластин жидкостного охлаждения в аккумуляторных системах электромобилей

Пластина жидкостного охлаждения батареи, также известная как холодная пластина, отвечает за отвод тепла от элементов батареи. Обычно она устанавливается под или рядом с модулями батареи, позволяя охлаждающей жидкости циркулировать и поглощать тепло, выделяемое во время зарядки и разрядки.

По сравнению с воздушным охлаждением, пластины жидкостного охлаждения обеспечивают:

• более высокая эффективность теплопередачи

• более быстрая тепловая реакция

• более равномерное распределение температуры по всем ячейкам

• улучшенная безопасность и увеличенный срок службы батарей

По мере развития аккумуляторных систем в направлении повышения скорости зарядки и увеличения выходной мощности, спрос на передовые решения для охлаждения аккумуляторных батарей электромобилей продолжает расти.

Проблемы, возникающие при использовании пластин водяного охлаждения в электромобилях.

В отличие от обычных тепловых компонентов, пластина водяного охлаждения, используемая в электромобилях, должна работать в сложных условиях:

• высокая механическая нагрузка (поддержка аккумуляторных модулей)

• постоянное воздействие охлаждающей жидкости и потенциальная коррозия

• требования к длительному сроку службы

• высокая надежность и герметичность

Следовательно, материалы для алюминиевых пластин жидкостного охлаждения должны обладать как высокой прочностью, так и превосходной коррозионной стойкостью. Это привело к разработке современных паяных композитных материалов, специально предназначенных для автомобильных систем охлаждения.

разработка паяных композитных материалов

С точки зрения материаловедения, характеристики припаянной жидкостной охлаждающей пластины в значительной степени зависят от состава сплава и конструкции. В последние годы было разработано несколько новых композитных материалов на основе алюминия для пайки, отвечающих потребностям систем охлаждения батарей электромобилей.

1. высокопрочные алюминиевые припои для пайки

Для выдерживания веса батареи и конструктивных нагрузок в качестве основного материала для пластин жидкостного охлаждения используются высокопрочные алюминиевые сплавы. Эти сплавы обеспечивают:

• превосходная механическая прочность

• хорошая устойчивость к усталости

• совместимость с процессами пайки

Оптимизируя состав сплава, производители могут улучшить как структурную целостность, так и долговечность холоднокатаной пластины.

2. Коррозионностойкие облицовочные материалы

Внутренние каналы пластины жидкостного охлаждения батареи постоянно подвергаются воздействию охлаждающей жидкости, часто представляющей собой смесь воды и гликоля. Со временем такая среда может вызывать коррозию.

Для решения этой проблемы на алюминиевую подложку добавляются коррозионностойкие облицовочные слои. Эти слои:

• улучшить устойчивость к коррозии, вызванной охлаждающей жидкостью

• продление срока службы

• поддерживать стабильные тепловые характеристики

Это особенно важно для систем охлаждения аккумуляторных батарей электромобилей, где надежность имеет решающее значение.

3. Усовершенствованные припои для пайки

Припои играют ключевую роль в обеспечении прочного соединения и герметизации припоя в холодном расплавленном металле. Современные припои, как правило, основаны на системах алюминий-кремний и обладают следующими свойствами:

• хорошая смачиваемость и текучесть

• прочный сустав

• стабильная теплопроводность

Оптимизированные наполнители также помогают уменьшить такие дефекты, как пористость, и улучшить общее качество продукции.

технологии производства пластин для жидкостного охлаждения электромобилей

Для производства пластин жидкостного охлаждения для автомобильной промышленности используются несколько методов:

технология пайки

Вакуумная пайка и пайка в контролируемой атмосфере широко используются для производства изделий из холоднокатаной стали, изготовленных методом пайки жидким припоем. Эти методы обеспечивают прочное соединение, превосходную герметизацию и равномерное распределение тепла.

экструзия + сварка

Экструдированные алюминиевые пластинчатые конструкции для жидкостного охлаждения обладают высокой прочностью и экономичностью, что делает их пригодными для крупномасштабного производства.

Сварка трением с перемешиванием (FSW)

fsw обеспечивает высокопрочные, герметичные соединения, что делает его идеальным материалом для конструкций из холодных листов, требующих как охлаждения, так и несущих функций.

Выбор каждого процесса основывается на конструкции продукта, требованиях к стоимости и целевых показателях производительности.

Оптимизация производительности пластин охлаждения батарей

Для достижения оптимальной производительности при проектировании пластины жидкостного охлаждения необходимо учитывать следующие факторы:

• структура канала потока

• равномерность распределения охлаждающей жидкости

• перепад давления и сопротивление потоку

• эффективность теплопередачи

Для оптимизации конструкции каналов и обеспечения эффективной работы пластины жидкостного охлаждения батареи в реальных условиях эксплуатации используются передовые инструменты моделирования и методы тестирования.

По мере дальнейшего развития электромобилей важность эффективного терморегулирования будет только возрастать. Жидкостная охлаждающая пластина стала ключевым компонентом, обеспечивающим безопасность, производительность и срок службы батареи.

Благодаря разработке передовых паяных композитных материалов, усовершенствованной конструкции сплавов и оптимизированным производственным процессам, современные решения для охлаждающих пластин электромобильных батарей обеспечивают более высокую прочность, лучшую коррозионную стойкость и улучшенные тепловые характеристики.

В будущем, с продолжающимся развитием аккумуляторных технологий, высокоэффективные решения на основе алюминиевых жидкостных охлаждающих пластин и паяных жидкостных охлаждающих пластин будут играть еще более важную роль в успехе транспортных средств на новых источниках энергии.