La technologie de refroidissement par immersion pour le stockage d’énergie est une méthode avancée de refroidissement des batteries. Elle exploite les propriétés thermiques des liquides pour un refroidissement rapide, direct et complet des batteries, assurant leur fonctionnement dans un environnement sûr et efficace.Le principe de base consiste à immerger complètement les batteries de stockage dans un liquide isolant, non toxique et capable de dissiper la chaleur.Cette technologie permet l'échange thermique direct entre le liquide et les batteries, absorbant rapidement la chaleur générée lors des cycles de charge et de décharge, et la transférant vers un système de refroidissement externe.

Schéma de principe du système de refroidissement liquide par immersion unique pour le stockage d'énergie

Le Pack de stockage d'énergie refroidi par immersion agit comme support et composant de protection pour les cellules de la batterie. Il assure principalement le support du pack de batterie et du liquide de refroidissement, la protection et le transfert de chaleur.Ainsi, la conception de la structure du boîtier doit tenir compte de plusieurs aspects tels que l'étanchéité, l'efficacité du refroidissement, la sécurité, le choix des matériaux et les procédés de fabrication, afin d'assurer un fonctionnement efficace, sûr et fiable du système.La conception de la structure du boîtier constitue la base de tout le système de refroidissement liquide.

1-Charge uniforme

Le boîtier inférieur du Pack de stockage d'énergie refroidi par immersion est constitué d'un panneau inférieur et de panneaux latéraux. Le panneau inférieur sert de support de base, tandis que les panneaux latéraux sont fixés autour de celui-ci pour former le cadre principal du boîtier.Les dimensions du boîtier sont ajustées en fonction des besoins globaux du système de refroidissement liquide et des charges. Dans la conception de boîtiers de grande taille, des cloisons internes ou des structures de processus peuvent être raisonnablement installées pour diviser un grand espace en plusieurs petits espaces, augmentant ainsi la surface de charge et améliorant la capacité de charge uniforme.De plus, la capacité de charge locale peut être améliorée en ajoutant des nervures de renfort et des renforts, et des structures de charge uniforme peuvent être mises en place à l'intérieur du boîtier pour équilibrer les charges dans chaque coin.

Afin de réduire l'impact de la déformation plastique sur la charge uniforme, les surfaces de traitement de hauteurs différentes peuvent être conçues pour être au même niveau, ce qui permet de réduire le nombre d'ajustements de la machine-outil et d'éviter les déformations dues aux différences de hauteur. Il est également possible d'augmenter la largeur ou la hauteur du boîtier pour répartir la charge et réduire la déformation.

En outre, la conception intégrée du canal de refroidissement liquide et du panneau de base du boîtier, réalisée par soudage par friction-agitation ou soudage laser, améliore considérablement la résistance structurelle de l'ensemble du système.

Schéma de la structure du boîtier inférieur du Pack de stockage d'énergie par refroidissement liquide par immersion

2-Conception de l'échange de chaleur

La conductivité thermique est un aspect important de la technologie de refroidissement liquide par immersion. L'objectif de la conception est de s'assurer que la batterie peut se refroidir efficacement dans un environnement à haute température, maintenant ainsi sa performance et sa sécurité.

Les matériaux du boîtier doivent avoir une haute conductivité thermique. Les matériaux couramment utilisés incluent les alliages d'aluminium, le cuivre et les composites à base d'aluminium.La conception du boîtier doit également tenir compte de l'impact des variations de température ambiante. Une épaisseur d'isolation appropriée peut garantir que la température à l'intérieur du boîtier reste dans une plage relativement constante, améliorant ainsi l'efficacité globale du système.

La conception structurelle du boîtier influence directement sa conductivité thermique. Un agencement approprié des canaux de liquide garantit un flux fluide à l'intérieur du boîtier et maximise la surface de contact, ce qui est la principale stratégie pour améliorer la conductivité thermique du boîtier.Plusieurs canaux peuvent être installés à l'intérieur du boîtier pour augmenter les voies de circulation du liquide de refroidissement, améliorant ainsi l'effet de dissipation de chaleur.

           （côté gauche）Option 1 : Imersion totale + Système unitaire + Échangeur de chaleur à plaques  

（côté droit）Option 2 : Imersion totale + Système unitaire + Échangeur de chaleur intégré

Le système de refroidissement liquide comprend des fluides de refroidissement, des structures thermiques, des conduites de refroidissement et des structures de support.

Dans l'Option 1, on peut remplir les canaux de l'échangeur de chaleur et la cavité du boîtier avec le même ou différents fluides de refroidissement, les deux cavités étant scellées et non connectées.Dans la cavité du boîtier, le liquide de refroidissement immerge complètement le module de batterie, assurant un contact complet. Le fluide reste statique et utilise la bonne conductivité thermique du liquide pour absorber la chaleur de la surface de la batterie, réduisant ainsi l'élévation de la température.Dans l'échangeur de chaleur, le liquide de refroidissement est divisé en plusieurs canaux qui entrent parallèlement dans le module de refroidissement, puis se rejoignent dans le collecteur de sortie, étant principalement responsable de l'évacuation de la chaleur pour assurer le refroidissement.

Dans l'Option 2, le liquide de refroidissement à basse température entre par le bas ou par les côtés, tandis que le liquide à haute température sort par le haut. Le liquide de refroidissement circule à l'intérieur du pack de batterie, ce qui permet de répartir la chaleur de manière efficace et uniforme, d'améliorer l'efficacité globale du refroidissement et de maintenir la cohérence de la température de la cellule ou du pack de batterie.

Pour améliorer davantage l'efficacité du refroidissement, diverses mesures d'optimisation peuvent être prises, telles que l'optimisation du débit de liquide et des méthodes de circulation, le choix de fluides de refroidissement à haute capacité thermique et l'amélioration de la distribution de température du liquide.Ces mesures peuvent réduire l'accumulation de chaleur et les pertes d'énergie, garantissant ainsi que la batterie fonctionne dans un état de refroidissement efficace.

3-Conception d'étanchéité

Pour la boîte de refroidissement liquide, une conception d'étanchéité complète est réalisée en utilisant des matériaux et des structures d'étanchéité avancés. La conception d'étanchéité doit non seulement prendre en compte l'étanchéité à l'air, mais aussi l'étanchéité du liquide pour garantir qu'il n'y a pas de fuites dans toutes les directions des cellules de batterie.

La conception doit choisir la forme et la configuration d'étanchéité appropriées en fonction des besoins spécifiques de l'application, tout en prenant en compte des facteurs tels que le degré de liberté des fuites des joints, la résistance à l'usure, la compatibilité avec le milieu et la température, ainsi que la faible friction. Sur la base des spécifications détaillées, des types et matériaux d'étanchéité appropriés doivent être sélectionnés.

De plus, le choix du procédé de soudage a également un impact significatif sur les performances d'étanchéité. Le choix d'une méthode de soudage appropriée pour différents matériaux et épaisseurs peut améliorer efficacement la qualité des soudures afin d'assurer la résistance et l'étanchéité globales du système.

Image du produit fini du boîtier inférieur du pack de stockage d'énergie par immersion liquide unitaire

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