Batteriepack Flüssigkeitskühlplatte

Die Batterie Pack Liquid Cooling Plate ist ein Kernkomponent für das thermische Management von Batterien in Neuenergiefahrzeugen, Energiespeichersystemen und anderen Industrien. Es erreicht eine effiziente Temperaturausgleich des Batteriepakets durch ein hochwärmeleitfähiges Metallsubstrat und eine Mikrokanalströmungskanalstruktur. Zu den Kerntechnologien gehören die doppelseitige Kühlkonstruktion (Kontaktfläche ≥ 80%), die Optimierung des Mikrokanalströmungswiderstands (Druckabfall ≤ 50kPa), der Phasenwechselmaterialverbund (Wärmekapazität um 30% erhöht) usw., der an die Wärmeabfuhrbedürfnisse von Batterien mit hoher Energiedichte (wie NCM811, LFP) bei Schnelllade (≥ 3C) und Hochleistungsentladung (≥ 200kW) angepasst ist, wodurch sichergestellt wird, dass der Temperaturunterschied des Batteriepakets ≤ 5 ℃ beträgt und die Lebensdauer um 20% verlängert wird.

2. Kernfunktionen

1. Effiziente Wärmeleitung und Temperaturregelung

Wärmeleitfähigkeit:

Daten: Das Substrat besteht aus 6061-T6 Aluminiumlegierung (Wärmeleitfähigkeit 167 W / m · K) oder Kupfer-Aluminium-Verbundstruktur (Kupferschichtdicke 1,5 mm, Wärmeleitfähigkeit 398 W / m · K), die 74% -315% höher ist als herkömmliches Druckguss-Aluminium (96 W / m · K).

Case: Ningde Era CTP 3.0 Flüssigkeitskühlplatte nimmt Kupfer-Aluminium-Verbundsubstrat an, und der Kontaktthermische Widerstand wird auf 0,005 ℃ · in ² / W reduziert, der mit Nano-thermisch leitfähigem Gel (thermischer Widerstand 0,003 ℃ · in ² / W) abgestimmt wird, um den thermischen Widerstand zwischen dem Batteriemodul und der Flüssigkeitskühlplatte ≤ 0,01 ℃ · in ² / W zu erreichen.

Temperatureinheitlichkeit Leistung:

Daten: Durch die Verwendung von doppelten Einlass- und Doppelauslasskanälen (Kanalbreite 0,8-1,2mm, Tiefe 1,5-2mm) und welligen Ablenker (Wellenhöhe 3mm, Wellenabstand 5mm) wird die Temperaturdifferenz des Batteriepakets innerhalb von ± 2 ℃ (bei 2C-Entladungsrate) gesteuert, was 60% niedriger ist als das Einlass- und Einlasskanalschema.

Test: Wenn 3M-Kühlmittel (FC-72, spezifische Wärmekapazität 1,2 kJ / kg · K) mit einer Durchflussrate von 1,5 m / s zirkuliert wird, erreicht der konvektive Wärmeübertragungskoeffizient 8000-12000 W / m ² · K und die höchste Oberflächentemperatur der Batterie wird im Vergleich zur natürlichen Kühlung um 25 ° C reduziert.

2. Leicht und strukturelle Festigkeit

Dichtenoptimierung:

Daten: Die Dichte der flüssigkeitsgekühlten Platte aus Aluminiumlegierung beträgt 2,7 g/cm ³, was 69,7% leichter ist als die der flüssigkeitsgekühlten Platte aus Kupfer (8,9 g/cm ³). Nehmen wir die flüssigkeitsgekühlte Platte Tesla Model 3 als Beispiel, das Gewicht eines einzelnen Stücks wurde von 8,5 kg in der Kupferlösung auf 2,6 kg reduziert, was zu einer Gewichtsreduktion von über 50 kg und einer 3-5% erhöhten Reichweite führt.

Verbundmaterial: Mit Kohlefaserverstärktem Polymersubstrat (CFRP) (Wärmeleitfähigkeit von 5 W/m·K, Dichte von 1,5 g/cm ³) und Metallströmungskanalverbund wird das Gewicht um 40% weiter reduziert, geeignet für ultraleichte Szenarien wie Drohnenbatteriepackungen.

Mechanische Eigenschaften:

Daten: Ausbeutefestigkeit ≥ 240MPa (T6-Zustand), Schlagfestigkeit (Charpy V-Kerbe) ≥ 25J / cm ², passiert kalte und heiße Schlagprüfungen (1000 Zyklen) von -40 ℃ bis 120 ℃ ohne Risse, geeignet für harte Arbeitsbedingungen der Batteriepack-Vibrationsbeschleunigung 15g (kontinuierlich für 10 Stunden).

Dichtung: Laserschweißströmungskanal wird verwendet (Schweißfestigkeit ≥ 80% der Substratfestigkeit), Helium Massenspektrometer Leckagedetektor erkennt Leckage Rate ≤ 1 × 10 ⁻⁹ Pa·m³/s, wodurch das Risiko einer Kühlmittelleckage um 99% reduziert wird.

3. Korrosionsbeständigkeit und Zuverlässigkeit

Oberflächenbehandlung:

Daten: Die Substratoberfläche ist mit Nickelphosphorbeschichtung (Dicke 5-10 μm) oder Nanokeramikbeschichtung (Härte HV 800-1000) beschichtet und der Salzspritztest (ASTM B117) zeigt nach 2000 Stunden keine Korrosion, die 6,7-mal korrosionsbeständiger ist als gewöhnliche Lackierung (300 Stunden).

Fall: Die BYD Han EV Flüssigkeitskühlplatte nimmt Nickelphosphorbeschichtung und organische Siliziumdichtungsbehandlung an, die für extreme Umgebungen wie hohe Luftfeuchtigkeit in Hainan und salziges Alkali-Land im Norden geeignet ist. Die Wartungskosten werden während der 10-jährigen Lebensdauer um 70 % reduziert.

Frostbeständigkeit:

Daten: Die Strömungskanalkonstruktion behält 5% Ausdehnungsraum vor, kombiniert mit Ethylenglykol-basiertem Kühlmittel (Gefrierpunkt -40 ℃) und hat Temperaturzyklus-Tests (500 Zyklen) von -50 ℃ bis 120 ℃ ohne Verformung bestanden. Im Vergleich zu reinen Wasserkühlsystemen wird die Frostbeständigkeit um das 20-fache erhöht.

Anti-Verstopfungsdesign: Am Eingang des Strömungskanals ist ein 200-Mesh-Edelstahlfilterschirm installiert, kombiniert mit einer Kühlflüssigkeits-Online-Filtrationsvorrichtung (Filtrationsgenauigkeit von 10 μm), mit einer Verunreinigungsaufnahmerate von ≥ 99%, um eine Mikrokanalblockade zu vermeiden.

4. Kosteneffizienz und Massenproduktionsfähigkeit

Herstellungskosten:

Daten: Die Kosten einer einzigen flüssigkeitsgekühlten Platte aus Aluminiumlegierung betragen 15-25 $ (Chargengröße von über 100.000 Stücken), was 60% niedriger ist als die Kupferlösung und 40% niedriger ist als der Stanzen + Löten-Prozess. Der Formentwicklungszyklus beträgt 20-30 Tage, mit einer Produktionskapazität von 5000 Stück pro Tag (8 Stunden), geeignet für die Großproduktion.

Prozessvergleich: Friction Stir Welding (FSW) ersetzt das herkömmliche Löten und erhöht die Schweißeffizienz um das Dreifache, reduziert den Energieverbrauch um 50% und erhöht die Schweißfestigkeit um 40%. Es eignet sich für komplexe Kanalstrukturen.

Anpassungsflexibilität:

Daten: Unterstützt kundenspezifisches Design mit Kanalbreite von 0,5-2mm und Tiefe von 1-3mm, mit einem Komplexitätsfaktor von ≤ 8 (Umfang ²/Fläche). Es kann Gradientenkanal (Einlassbreite 1,2 mm) erreichen → Ausgang 0,8 mm), 3D gebogenen Kanal und andere unregelmäßige Strukturen, die sich an verschiedene Batteriemodul-Layouts anpassen.

3,Typische Anwendungsszenarien und Lösungen

1. Neue Energie Fahrzeug Strombatterie

Reine Elektrofahrzeuge (BEV):

Struktur: Doppelschichtige Mikrokanalflüssigkeitskühlplatte (Kanalabstand von 1,5 mm, Tiefe von 2 mm), integriert mit explosionssicheren Ventilinstallationslöchern, Batteriemodulfestierungsschlitzen und Isolationsschicht (Dicke von 0,1 mm).

Leistung: Geeignet für 800V Hochspannungsplattform, mit einer Batteriepacktemperaturdifferenz von ≤ 3 ℃ und einem thermischen Widerstand von 0,02 ℃ / W beim Schnellladen (≥ 3C), die die Anforderung einer Lebensdauer von 10 Jahren / 1,2 Millionen Kilometer erfüllt.

Hybrid Elektrofahrzeug (HEV):

Struktur: Kupfer-Aluminium-Verbundplatte flüssigkeitsgekühlt (Kupferschicht 1mm + Aluminiumschicht 5mm), Oberfläche vernickelt elektromagnetische Abschirmung, eingebautes Phasenwechselmaterial (PCM) Wärmeabsorbierende Schicht (Schmelzpunkt 45 ℃).

Fall: Toyota Prius Batteriepack flüssigkeitsgekühlte Platte, IGBT-Verbindungstemperatur ≤ 120 ℃ bei Spitzenleistung von 150 kW, reduziert um 20 ℃ im Vergleich zu reiner Aluminiumlösung und thermisches Ausfallrisiko um 80% reduziert.