Герметичность аккумуляторной батареи является важнейшим показателем в электромобилях и системах хранения энергии. Испытание герметичности аккумуляторной батареи в основном проводится на корпусе аккумуляторной батареи, интерфейсе, разъеме, охлаждающем узле и т. д., чтобы гарантировать, что внутренняя часть аккумуляторной батареи не загрязнена или не пропитана примесями, такими как пыль и влага из внешней среды, и что охлаждающий узел не протекает, чтобы гарантировать, что аккумуляторная батарея сохраняет нормальную производительность и срок службы, и не вызывает несчастных случаев, связанных с безопасностью, таких как короткое замыкание или взрыв.
1-Стандартная формула для испытаний уровня защиты и герметичности аккумуляторной батареи
International Protection Making (IEC60529), также известный как уровень защиты от посторонних тел или код IP. Система уровня защиты IP (Ingress Protection) — это стандарт, установленный Международной электротехнической комиссией (МЭК) для классификации уровня защиты корпусов электрооборудования от проникновения посторонних тел и воды. Уровень герметичности корпуса аккумуляторной батареи обычно должен достигать IP67 или IP68, что означает, что корпус аккумуляторной батареи должен быть полностью защищен от проникновения пыли (уровень пылезащиты 6) и может быть погружен в воду под определенным давлением на определенный период времени без попадания воды до опасного уровня (уровень водонепроницаемости 7). Более строгие требования заключаются в том, что аккумуляторная батарея может быть погружена в воду на глубину 1 м на 60 минут без попадания воды (уровень водонепроницаемости 8). Уровень защиты IP обычно состоит из двух цифр. Чем больше число, тем выше уровень защиты, как показано на рисунке 1:
Рисунок 1: Описание уровня защиты IP
Чтобы обеспечить соответствие аккумуляторной батареи требованиям IP67 и IP68, ее необходимо погрузить в воду. Этот метод занимает много времени, разрушает аккумуляторную батарею и несет определенные риски для безопасности. Он не подходит для автономного тестирования аккумуляторных батарей. Поэтому в отрасли стало обычной практикой использовать испытание на герметичность, чтобы гарантировать, что аккумуляторная батарея соответствует требованиям IP67 и IP68. Формулировка стандартов испытаний на герметичность должна учитывать взаимосвязь между значением падения давления и скоростью утечки, а также взаимосвязь между отверстием и утечкой воды. Формулировка стандартов испытаний на герметичность включает ряд шагов от теоретических крайностей до экспериментальной проверки для достижения преобразования от уровня IP к стандартам испытаний на герметичность. Например, если взять IP68 в качестве примера:
Рисунок 2: Этапы разработки стандартов испытаний на герметичность
2- Выбор методов испытаний на герметичность и анализ трудностей испытаний
Конструкция и качество изготовления аккумуляторной батареи являются ключевыми факторами, влияющими на герметичность, включая прочность и прочность крышки аккумуляторного отсека, герметизацию корпуса аккумуляторной батареи, интерфейсов и разъемов, взрывозащищенных вентиляционных отверстий и герметизацию самого электрического разъема. Кроме того, будут некоторые проблемы, которые влияют на герметичность во время использования, такие как проблемы теплового расширения и сжатия, старение материала, а также вибрация и удары. При производстве и изготовлении корпусов аккумуляторных батарей мы уделяем больше внимания плохой герметичности, вызванной такими проблемами, как точки сварки и качество соединений, например, неровные точки сварки, слабые или треснувшие сварные швы, воздушные зазоры и плохая герметизация соединений. Испытание на герметичность аккумуляторной батареи в основном делится на испытание на герметичность верхней оболочки, нижней оболочки и сборочных деталей. Испытание на герметичность верхней и нижней оболочек должно соответствовать требованиям герметичности утечки после сборки. При выборе метода испытания аккумуляторной батареи на герметичность обычно в комплексе учитываются характеристики аккумуляторной батареи, требования к точности испытаний, эффективность производства и стоимость.
Испытание корпуса аккумуляторной батареи в инженерии обычно делится на испытание герметичности процесса и испытание герметичности транспортировки. Кроме того, испытание герметичности верхней и нижней оболочек должно соответствовать требованиям герметичности утечки после сборки, что выдвигает более строгие требования к стандартам испытаний. Чтобы гарантировать, что герметичность соответствует требованиям, необходимо преодолеть следующие трудности в реальной эксплуатации:
l Стабильность конструкции изделия: качество сварных швов, включая электрозаклепки, крановые сварные швы, сварные швы балок, сварные швы днища рамы, сварные швы передней и задней крышки рамы и т. д. Проблемы с утечкой при сварке в основном сосредоточены в точках начала и окончания дуги, а также дефекты, вызванные прожогами; трещины, вызванные напряжением деформации сварки, такие как сварка боковой стенки полости днища, расслоение материала полости днища и неспособность выдерживать напряжение деформации сварки.
l Адаптивность и устойчивость герметичных приспособлений: конструкция приспособлений должна точно соответствовать форме и размерам испытываемых компонентов, гарантируя, что компоненты могут быть надежно закреплены на приспособлениях во время процесса тестирования, тем самым уменьшая ошибки тестирования, вызванные позиционными сдвигами или вибрациями. Однако на практике размер и форма аккумуляторных батарей значительно различаются, что требует проектирования и изготовления нескольких различных испытательных приспособлений, что увеличивает затраты и сложность эксплуатации. Разработка универсального приспособления еще больше усложнит процесс проектирования.
l Повторяемость результатов испытаний на герметичность: на результаты испытаний на герметичность влияют такие факторы, как давление воздуха, температура и сухость испытываемой детали/крепления.
l Для деталей с большим количеством непроникающих мелких трещин из-за влияния таких факторов, как точность оборудования для обнаружения и параметры обнаружения, источник утечки может быть не обнаружен, что приведет к пропуску обнаружения.
Рисунок 3: Инструменты для проверки герметичности
3-Комбинация решений по обнаружению герметичности аккумуляторных батарей, обычно используемых в машиностроении
Испытание герметичности корпуса аккумуляторной батареи обычно включает испытание герметичности и испытание погружением в воду. При испытании герметичности верхняя крышка аккумуляторного отсека герметизируется, оставляя только порт разъема в качестве воздухозаборника. Герметичность аккумуляторной батареи оценивается путем контроля давления воздуха и наблюдения за тем, есть ли утечка воздуха. Испытание погружением в воду заключается в полном погружении всего аккумуляторного отсека в воду и оценке его герметичности путем проверки того, есть ли вода в отсеке.
Обнаружение утечек гелия — это технология, которая использует гелий в качестве индикаторного газа для обнаружения утечек путем определения концентрации гелия в точке утечки. Когда гелий попадает внутрь или наружу тестируемого устройства, где может быть утечка, если есть утечка, гелий быстро попадет или выйдет из системы через утечку и будет обнаружен масс-спектрометром. Метод обнаружения утечек гелия имеет высокую эффективность обнаружения, особенно при обнаружении небольших утечек.
Рисунок 4: Сравнение методов обнаружения утечек
В реальном производстве несколько методов обнаружения обычно объединяются для повышения эффективности и точности обнаружения. Например, метод обнаружения утечки гелия подходит для высокоточного и небольшого обнаружения утечек, в то время как метод дифференциального давления имеет характеристики высокой точности и быстрого реагирования. Кроме того, хотя традиционный метод обнаружения воды имеет низкую точность обнаружения, он интуитивно понятен и недорог, и является удобным способом обнаружения утечек.
Мы будем регулярно обновлять технологии и информацию о тепловых проектах и оптимизации, и делиться этой информацией с вами для справки. Благодарим вас за интерес к компании Walmate.
Потенциальная потеря герметичности блока жидкостного охлаждения накопителя энергии связана с рядом факторов, таких как: утечка, коррозия и отложения, конденсация воды и другие виды отказов.
1- Взаимосвязь и состав жидкостей
В системе жидкостного охлаждения накопителя энергии жидкостное соединение отвечает за передачу охлаждающей жидкости между различными компонентами. Благодаря эффективному жидкостному соединению охлаждающая жидкость эффективно циркулирует в системе, тем самым удаляя избыточное тепло, выделяемое в процессе зарядки и разрядки аккумулятора.
Хорошо герметизированная система может эффективно предотвратить утечку охлаждающей жидкости. Утечка не только приведет к потере охлаждающей жидкости и потребует частого пополнения, но и повлияет на эффективность рассеивания тепла и стабильность системы. В системах хранения энергии утечка охлаждающей жидкости может также вызвать короткое замыкание батареи, что приведет к проблемам безопасности.
2-Герметичная конструкция системы соединения жидкостей
Герметичная конструкция системы гидравлических соединений является ключевым звеном, обеспечивающим герметичность системы и предотвращение утечки жидкости в различных условиях эксплуатации.
Рисунок 1: Типичное развертывание системы жидкостного охлаждения для хранения энергии
(1) Проанализируйте возможные источники утечки и точки риска в системе:
l Самогерметизирующее свойство узла жидкостного охлаждения. Например, в интегрированной конструкции системы каналов жидкостного охлаждения и коробки Pack компоненты соединены сваркой. Дефекты качества сварки, плохая сварка, поры, трещины и т. д. могут привести к проблемам с просачиванием жидкости.
l Нерациональная конструкция конструкции. Например, установочные отверстия или резьбовые отверстия коробки жидкостного охлаждения расположены слишком близко к каналу потока, а плохо сваренные детали могут легко стать каналами для просачивания жидкости.
l Детали соединения: Соединения труб, клапаны и соединения системы жидкостного охлаждения являются обычными местами утечек. Если структура соединения не спроектирована должным образом или производственный процесс не является сложным, внутри соединений имеются крошечные дефекты, и охлаждающая жидкость также может вытекать из этих дефектов.
l Утечка, вызванная неправильной установкой, старением или повреждением материала и т. д.
(2) Конструкция уплотнительной конструкции:
l В жидкостно-охлаждаемом PACK используется метод охлаждения с разделением холодной пластины «сухой-влажный». В нормальных рабочих условиях элементы батареи не контактируют с охлаждающей жидкостью, что может обеспечить нормальную работу элементов батареи. Одним из решений для жидкостного охладителя для хранения энергии является его формирование с помощью процесса экструзии, интеграция канала потока непосредственно на холодной пластине, а затем использование механической обработки для открытия пути циркуляции охлаждения. В этом процессе выбор правильного процесса сварки является важным шагом для обеспечения герметизации. Подробности см. в разделе «Проектирование процесса сварки для нижнего ящика для хранения энергии».
l Трубопроводы жидкостного охлаждения в основном используются для переходных мягких (жестких) трубных соединений между источниками жидкостного охлаждения и оборудованием, между оборудованием и между оборудованием и трубопроводами. Основными способами соединения являются:
Быстрое соединение: одним из методов подключения систем жидкостного охлаждения для хранения энергии является использование быстроразъемного соединения VDA или CQC.
Резьбовое соединение: Оба конца соединительной конструкции подвижно соединены с трубами, а резьбовое соединение между внутренним резьбовым кольцом и резьбовой втулкой увеличивает прочность соединения.
Соединение ограничивающей трубы и гайки: Соединительная труба зажимается на одном конце трубы, а ограничивающие трубы неподвижно устанавливаются по обеим сторонам соединительной трубы. Резиновые шайбы и выпуклые кольца неподвижно устанавливаются внутри ограничивающих труб, а канавка ограничивающего кольца открывается на поверхности головки соединительной трубы. Гайка вращательно соединена с верхней частью ограничивающей трубы и вращательно соединена с ограничивающей трубой посредством резьбы.
Соединение уплотнительного кольца: внутренняя поверхность резьбовой втулки приклеена с помощью мощного клея к уплотнительному кольцу, внутреннее кольцо которого подвижно соединено с внешней поверхностью трубопровода, чтобы предотвратить утечку жидкости в процессе эксплуатации.
(3) Пластина жидкостного охлаждения PACK, интерфейс кабины, трубопровод кабины и т. д. спроектированы с долговременной защитой от коррозии при использовании обычной охлаждающей жидкости, обычной температуры и расхода, чтобы обеспечить длительную работу без коррозии. Влияние условий эксплуатации на герметичность жидкости:
l Температура. Влияние высокой температуры: По мере повышения температуры вязкость жидкости обычно уменьшается, что может привести к снижению уплотнительных свойств жидкости, тем самым влияя на герметичность жидкости. Например, некоторые уплотнительные материалы могут деформироваться или разрушаться при высоких температурах, вызывая утечку. Влияние низкой температуры: В условиях низкой температуры жидкость может стать вязкой, что затрудняет ее поток, но это также может улучшить характеристики уплотнительного материала, тем самым в определенной степени повышая герметичность жидкости.
l Давление. Среда высокого давления: Под высоким давлением плотность и вязкость жидкости могут увеличиться, тем самым улучшив герметизирующие свойства жидкости. Однако чрезмерное давление может также повредить уплотнительный материал и вызвать утечку. Среда низкого давления: Под низким давлением уплотнительные свойства жидкости могут быть относительно слабыми, особенно если сам уплотнительный материал неисправен или устарел, вероятность утечки возрастает.
l Скорость потока. Высокая скорость потока: Когда жидкость течет с высокой скоростью, она может создавать большую ударную силу на уплотнительной поверхности, вызывая износ или деформацию уплотнительного материала, тем самым влияя на герметичность жидкости. Низкая скорость потока: При низкой скорости потока уплотнительные свойства жидкости относительно хороши, но это также может скрывать некоторые потенциальные проблемы с уплотнением, такие как незначительные дефекты материала.
3-Проблемы коррозии и отложений
l Влияние засоров на герметичность
Охлаждающая жидкость, отложения или рост котла могут привести к внутренним засорениям, плохому потоку охлаждающей жидкости и снижению эффективности охлаждения.
Загрязнение и образование накипи: Минералы в охлаждающей жидкости могут образовывать отложения на внутренней стенке трубы после длительной эксплуатации, что называется «накипью». Загрязнение может также образовываться из-за осаждения твердых частиц, кристаллизации, коррозии или микробной активности. Эта грязь засоряет трубы и охлаждающие пластины, увеличивает сопротивление потоку и снижает эффективность теплопередачи.
Проблема пены: в системе жидкостного охлаждения может образовываться пена. Пена будет прилипать к поверхности холодной пластины, что приведет к снижению эффекта теплопередачи и может увеличить сопротивление в работе системы, вызвать кавитационную коррозию насоса и т. д., а также повредить оборудование.
l Влияние вихревых токов на герметичность:
Когда жидкость течет в трубе или зазоре, изменения скорости могут привести к образованию вихрей, особенно когда жидкость проходит через узкие части или препятствия, вихри образуются с большей вероятностью. Вязкость и плотность жидкости также влияют на образование вихрей. Жидкости с более высокой вязкостью с большей вероятностью образуют вихри, в то время как жидкости с более высокой плотностью могут ослабить образование вихрей.
Пути утечки: вихревые токи образуют вихри на контактных поверхностях, которые могут образовывать крошечные пути утечки в зазорах или неровных поверхностях, что приводит к утечке газа или жидкости.
Поверхностный износ: вихревой поток может вызвать износ контактных поверхностей, особенно в условиях высокоскоростного потока. Этот износ может еще больше снизить герметичность, поскольку изношенные поверхности с большей вероятностью образуют новые каналы утечки.
Тепловые эффекты: вихревые токи генерируют тепло, которое может вызвать деформацию или тепловое расширение материала контактной поверхности, тем самым влияя на герметичность, особенно в системах с большими перепадами температур.
4-Проблема с конденсацией воды
При определенных условиях в линиях жидкостного охлаждения может образовываться конденсат, что может привести к повреждению оборудования или снижению эффективности. Неисправность изоляции: если изоляционный материал трубы поврежден или состарился, тепло будет теряться, и охлаждающий эффект будет нарушен. Особенно в условиях низких температур неисправность изоляции может привести к образованию инея или льда на поверхности трубы. Растрескивание от замерзания: в условиях низких температур, если не принять надлежащих мер по защите от замерзания, охлаждающая жидкость в трубах может замерзнуть и привести к разрыву труб.
Решения
l Меры герметизации: Убедитесь, что вход и выход трубопровода жидкостного охлаждения полностью перекрыты, чтобы предотвратить попадание наружного влажного воздуха в аккумуляторный отсек.
l Оборудование для осушения воздуха: установите кондиционер с функцией осушения воздуха или используйте функцию осушения воздуха, чтобы поддерживать влажность в батарейном отсеке в пределах допустимого диапазона.
l Контроль температуры: Установка систем кондиционирования или вентиляции позволяет контролировать температуру и влажность окружающей среды, в которой находится шкаф для хранения энергии. Например, температуру можно поддерживать на уровне 20-25 градусов по Цельсию, а относительную влажность можно контролировать на уровне 40%-60%.
l Меры изоляции: пустые батарейные стойки следует просто изолировать, чтобы предотвратить попадание влаги в отсек с батарейными блоками.
Мы будем регулярно обновлять технологии и информацию о тепловых проектах и оптимизации, и делиться этой информацией с вами для справки. Благодарим вас за интерес к компании Walmate.
Полностью герметичная конструкция блока хранения энергии является ключом к обеспечению его безопасности и долгосрочной стабильной работы. Герметизация по сути представляет собой использование устройства для закрытия (герметизации) зазора или обеспечения герметичности соединения. Полностью герметичная конструкция может эффективно предотвратить утечку жидкости и газа внутри элемента батареи, что имеет решающее значение для обеспечения безопасной и стабильной работы системы хранения энергии. Поэтому при проектировании необходимо учитывать как герметичность, так и герметизацию жидкой среды.
В реальной эксплуатации конструкция уплотнения пакета хранения энергии должна всесторонне учитывать множество факторов, таких как материалы, процессы, испытательное оборудование, условия окружающей среды и производственные процессы, чтобы гарантировать, что ее уплотнительные характеристики могут соответствовать ожидаемым стандартам. В этой статье объясняется практика применения и ключевые моменты конструкции уплотнения пакета хранения энергии в реальной инженерии с точки зрения герметичности корпуса пакета, герметичности жидкостного цикла охлаждения и жидкостной охлаждающей среды.
Предыдущая статья: Конструкция герметичного корпуса аккумуляторного блока
Уплотнительная конструкция помогает поддерживать стабильную температуру и давление внутри блока хранения энергии, что играет ключевую роль в нормальной работе и производительности батареи; а уплотнительная конструкция может уменьшить воздействие внешней среды на внутреннюю батарею, например, влаги, пыли и других загрязняющих веществ и т. д., тем самым повышая надежность и срок службы системы. Кроме того, использование соответствующих уплотнительных материалов и конструкций может эффективно улучшить износостойкость и устойчивость к старению уплотнений, повысить долговечность всей системы хранения энергии и сократить расходы на техническое обслуживание.
Основная идея герметичного проектирования заключается в анализе конструкции коробки для выявления ключевых областей, где может существовать утечка, а затем в принятии целевых мер в соответствии с конкретными эксплуатационными и функциональными требованиями различных областей.
1-Анализ структуры коробки
Коробка является не только физическим носителем модулей батареи и электрических компонентов, но и важной гарантией безопасной и надежной работы всей системы хранения энергии. Это «скелет» пакета хранения энергии, который обычно состоит из верхней крышки, нижней коробки, опорных компонентов и уплотнительных деталей и болтов и т. д.
Рисунок 1: Схематическая диаграмма корпуса блока хранения энергии и ключевые области, на которые следует обратить внимание при проектировании герметизации (например, отмеченные красными стрелками)
Как показано на рисунке выше, выясните, где могут возникнуть потенциальные утечки:
l Множество точек соединения деталей, таких как: интерфейс сборки между верхней крышкой и нижним корпусом, интерфейс установки между высоковольтными и низковольтными разъемами и корпусом, интерфейс установки между открытыми компонентами и аккумуляторным отсеком и т. д.
l Если для соединения используются болты, также может возникнуть риск утечки в точке установки и крепления, например, в электрическом интерфейсе и интерфейсе установки передней панели коробки.
l В верхней крышке и нижнем корпусе коробки не должно быть отверстий или зазоров для обеспечения герметичности и защитных свойств коробки.
Рисунок 2: Нижний корпус системы жидкостного охлаждения (рама из листового металла + нижняя пластина из алюминия для жидкостного охлаждения)
2- Герметичная конструкция монтажного интерфейса между верхней крышкой и нижней коробкой
Верхнюю крышку обычно можно разделить на два типа: плоский тип и тип специальной формы. Их структурные характеристики также различаются. Например, композитный материал SMC, алюминий, независимо от того, какой материал, чтобы уменьшить сложность самоуплотняющейся конструкции, верхняя крышка корпуса батареи Крышка обычно имеет цельную конструкцию. Кроме того, требования к открытию верхней крышки также должны соответствовать требованиям интерфейса и должны быть независимыми от интерфейса уплотнения, чтобы уменьшить влияние на уплотнение аккумуляторной батареи. Конструкция уплотнения верхней крышки обычно следует следующим принципам:
l Интегрированная конструкция деталей позволяет избежать проектирования отдельных деталей, что обеспечивает стабильность «самоуплотняющихся» характеристик верхней крышки.
l Позиционные отверстия и элементы позиционирования расположены на краю верхней крышки (за пределами уплотнительного интерфейса между верхней крышкой и нижним лотком).
l Уплотнительное соединение между верхней крышкой и нижним корпусом коробки требует, чтобы сопрягаемая поверхность отвечала требованиям «равномерного» и «непрерывного» уплотнения.
В настоящее время основными решениями для нижнего ящика пакета хранения энергии являются: ящик из листового металла + пластина жидкостного охлаждения, литой ящик + пластина жидкостного охлаждения, профильный интегрированный ящик, литой интегрированный ящик и т. д. Среди них профильный интегрированный ящик и другие решения. Напротив, он имеет преимущества хорошей несущей способности канала потока и низкой стоимости открытия формы, и широко используется. Выбор процесса сварки оказывает большое влияние на эффективность уплотнения. Для сварных соединений из разных материалов и толщин выбор подходящего метода сварки может эффективно улучшить качество сварки, чтобы обеспечить общую прочность и эффективность уплотнения системы.
Кроме того, конструкция уплотнения нижнего короба должна соответствовать следующим принципам уплотнения:
l Для изготовления каркаса используются профили замкнутого сечения, а на стыках применяется технология самоуплотняющихся линейных соединений, например, технология сварки CMT.
l Поддоны для батарей, изготовленные из алюминиевых профилей, необходимо проектировать с одним или несколькими непрерывными слоями герметизирующего коллоида.
l В случае интегрированной пластины жидкостного охлаждения в нижнем коробе необходимо рассмотреть возможность использования коллоидных уплотнений или технологий самоуплотняющихся линейных соединений, таких как технология сварки трением с перемешиванием FSW.
l Уплотнительный интерфейс между верхней крышкой и нижним корпусом коробки требует соответствующей поверхности для соответствия требованиям «равномерного» и «непрерывного» уплотнения. При необходимости уплотнительный интерфейс должен быть обработан и отполирован.
Рисунок 3: Распространенные формы уплотнения между верхней крышкой и нижней коробкой
Обычно верхняя крышка и нижний корпус блока хранения энергии имеют изогнутый фланец и уплотнительную прокладку, как показано на рисунке 2. Верхняя крышка, нижний корпус блока и уплотнительная прокладка полностью уплотнены и соединены крепежными болтами, чтобы гарантировать, что блок хранения энергии соответствует требованиям IP67.
3- Герметичная конструкция электрических и коммуникационных интерфейсов, а также интерфейса установки на передней панели нижнего корпуса
Передняя панель коробки (как показано на рисунке 3) имеет отверстия в экструдированном профиле для установки электрических и коммуникационных интерфейсов для реализации таких функций, как передача тока, коммуникационное взаимодействие и контроль безопасности.
Рисунок 4:Электрические и коммуникационные интерфейсы и интерфейс установки передней панели нижнего корпуса
Герметичность монтажного интерфейса между коробкой и электрическими, коммуникационными и другими интерфейсами должна соответствовать следующим принципам:
l Форма интерфейса спроектирована обтекаемой, чтобы снизить вероятность скопления и проникновения газа и жидкости в интерфейс.
l Точное выравнивание позволяет избежать зазоров, вызванных несовпадением интерфейсов во время установки.
l Перед установкой выполните предварительную герметизацию интерфейса и добавьте антивибрационные прокладки или герметики, чтобы усилить первоначальный эффект герметизации или уменьшить вероятность нарушения герметизации из-за вибрации.
Кроме того, с точки зрения выбора крепежа, используются высокопрочные, высокомоментные крепежи, которые многократно затягиваются в процессе монтажа для обеспечения герметичности интерфейса. Например, если используется гайка для сварки встык, ее особенностью является то, что ее можно напрямую соединить с отверстием в стенке соединяемой детали (передняя панель коробки) для сварки встык. Такая конструкция конструкции может значительно улучшить герметичность соединительной детали.
Рисунок 5: Использование гаек, приваренных встык, для повышения герметичности
4-Выбор уплотнения
Проектирование и выбор уплотнения имеют решающее значение, поскольку они напрямую влияют на надежность и срок службы системы. Ниже приведены ключевые факторы, которые следует учитывать при проектировании и выборе уплотнений для систем жидкостного охлаждения накопителей энергии:
l Уплотнительный материал должен обладать определенной химической и давящей совместимостью и выдерживать диапазон рабочих температур системы, включая высокие и низкие температуры. Выбор материала уплотнения зависит от условий эксплуатации и требований к сроку службы. Обычные уплотнительные материалы включают резину, политетрафторэтилен (ПТФЭ), нейлон, металл и т. д.
l Свобода от утечек: Уплотнение должно быть способно адаптироваться к незначительной деформации, которая может возникнуть в системе во время работы, чтобы обеспечить хороший эффект уплотнения в различных рабочих условиях. Как правило, деформация прокладки должна быть больше 30% и меньше 60%, а давление на уплотняющем интерфейсе должно быть больше 30 кПа.
Мы будем регулярно обновлять технологии и информацию о тепловых проектах и оптимизации, и делиться этой информацией с вами для справки. Благодарим вас за интерес к компании Walmate.
Чтобы соответствовать требованиям рынка, таким как большие пролеты, быстрые итерации и богатые линейки продуктов, обеспечивая при этом снижение затрат, повышение эффективности и гарантию качества, для автомобильной промышленности стандартизация продукции - платформизация транспортных средств, несомненно, является хорошей стратегией. Благодаря платформизации аккумуляторов одно и то же решение аккумуляторной батареи может быть сопоставлено для разных моделей, или решения аккумуляторной батареи, состоящие из одного типа аккумуляторных элементов и схожих структур, могут быть сопоставлены. Это означает, что можно стандартизировать как можно больше деталей, что может сократить цикл разработки, сэкономить затраты, оптимизировать производственные линии и повысить эффективность производства.
Первое: Платформизация аккумуляторов
Решение аккумуляторной платформы способствует общему планированию продукции, снижению затрат и оптимизации производственных мощностей. Согласно стратегии аккумуляторной платформы платформы транспортного средства, необходимо учитывать пересечение и пропускную способность требований каждой модели платформы и использовать как можно меньше аккумуляторов и аккумуляторных решений, чтобы быть совместимыми с как можно большим количеством моделей. При разработке архитектуры чисто электрических проектов крайне важно разумно расположить интегрированный силовой аккумуляторный блок. Конкретные элементы работы включают требования к мощности и производительности мощности, безопасность столкновений, расположение и пространство компоновки и т. д.
1-Пространственные границы размеров и стандартизация элементов аккумуляторной батареи
l Доступные места для установки аккумуляторных батарей
В настоящее время основная схема расположения аккумуляторной батареи находится под полом, в том числе под передними сиденьями, под задними сиденьями, в среднем канале и у подножки. Такая схема позволяет максимально использовать доступную площадь, снизить центр тяжести автомобиля, улучшить устойчивость управления автомобилем и оптимизировать путь передачи силы столкновения.
Рисунок 1: Схема расположения аккумуляторных батарей при разработке электромобилей
l Эволюция компоновки пространства для аккумуляторных батарей
Раздельный аккумуляторный блок: Принята схема размещения раздельного аккумуляторного блока, как в серии JAC Tongyue. Энергетический модуль состоит из двух аккумуляторных блоков, один из которых размещен в исходном положении топливного бака, а другой — в багажнике, где хранится запасное колесо.
Кроме того, инженеры постоянно исследуют доступное пространство в исходной конструкции бензиновых автомобилей, и компоновка батарейных блоков принимает формы «工», «T» и «土».
Этот тип конструкции представляет собой незначительную модификацию традиционного топливного автомобиля. Пространство очень ограничено, а объем и вес загружаемого аккумуляторного блока очень ограничены, поэтому емкость трудно увеличить, а запас хода невелик.
Интегрированный аккумулятор: Это новая концепция дизайна продукта. Конструкция всего транспортного средства вращается вокруг основного компонента - аккумуляторного блока. Аккумуляторный блок имеет модульную конструкцию и укладывается на шасси транспортного средства, чтобы максимально использовать доступное пространство.
l Расположение точек установки аккумуляторной батареи
Разумная компоновка аккумуляторной батареи имеет решающее значение, а ограничивающими факторами при проектировании являются дорожный просвет, проходимость, безопасность при столкновении, требования к питанию и многие другие аспекты.
Рисунок 2: Ограничения по размеру аккумуляторной батареи
Платформа транспортного средства должна определять категорию, уровень и положение каждой модели транспортного средства в пределах платформы, а затем определять размер и колесную базу транспортного средства. Компоновка транспортного средства разбивает размерный контур аккумуляторной батареи в направлениях X, Y и Z в соответствии с пространством транспортного средства. Аккумуляторная батарея должна быть расположена в заданном контуре транспортного средства, чтобы гарантировать отсутствие помех между различными системами транспортного средства. Индекс снаряженной массы может разложить требования к качеству системы аккумуляторной батареи.
Что касается размера батареи, то конструкция силовых аккумуляторных батарей не может избежать жестких контрольных показателей, таких как пространство транспортного средства и снаряженная масса, что означает, что существует порог для проектирования ячеек батареи. Ограниченный этим порогом, размер ячейки батареи будет сосредоточен в определенном диапазоне, например: длина квадратных ячеек батареи составляет 150-220 мм, ширина составляет 20-80 мм, а высота составляет около 100 мм. Изменение тенденции спецификаций размера ячеек батареи является результатом взаимодополняющих отношений между платформизацией транспортного средства и стандартизацией батарей.
Однако стратегии платформ аккумуляторов, модели транспортных средств и понимание стандартизации у разных автопроизводителей различаются, что приводит к существенным различиям в текущих продуктовых решениях. Например, стратегия стандартизации BYD заключается в полной замене лезвийного аккумулятора, размер которого зафиксирован на уровне 960*13,5 (14)*90 (102) мм, а напряжение одной ячейки составляет 3,2/3,3 В.
2- Разработка пределов выносливости и решений по емкости аккумулятора
Аккумуляторная батарея обеспечивает транспортное средство энергией для движения: емкость батареи, глубина разряда и плотность энергии влияют на количество доступной мощности. Для того чтобы удовлетворить потребности различных моделей, разница в энергопотреблении моделей стала важной проблемой. На запас хода транспортного средства будут влиять такие факторы, как электропривод, батарея, снаряженная масса, сопротивление ветра, механическое сопротивление, потребление энергии при низком напряжении и рекуперация энергии. Возможность совместного использования решений для батарей между моделями с большой разницей в энергопотреблении слаба, поэтому необходимо разрабатывать персонализированные решения для питания батарей, включая размер батареи, качество, мощность и оптимизацию производительности питания для удовлетворения требований к производительности круиз-контроля.
В условиях ограничений чистого электрического диапазона платформы производства транспортных средств, чистый разряд, требуемый аккумулятором, будет зависеть от энергопотребления различных моделей. Необходимо подтвердить распределение энергопотребления каждой модели на платформе, чтобы далее преобразовать полосу пропускания энергопотребления в распределение спроса на аккумулятор, а затем определить план мощности аккумулятора, требуемый платформой.
3-Граница производительности мощности
Динамические характеристики всего автомобиля включают в себя характеристики ускорения, постоянной скорости и режима сохранения заряда при различных состояниях заряда (SOC) и температурных условиях. Это соответствует характеристикам мощности-напряжения аккумулятора при различных SOC и температурах. Мощность аккумулятора соответствует требованиям к мощности силовой системы автомобиля, а напряжение - требованиям к номинальному напряжению тягового электродвигателя.
Как правило, оценка аккумуляторных решений для всей платформы транспортного средства начинается с времени разгона 100 километров при нормальной температуре и высокой мощности и его разложения на индикатор батареи, и постепенно распространяется на разложение на индикатор батареи во всем диапазоне и при всех условиях эксплуатации.
ВТОРОЕ: Разработка аккумуляторного отсека
1-Интеграция и модуляризация аккумуляторов
Оптимизируйте конструкцию аккумуляторных модулей, улучшите интеграцию и модульность аккумуляторных блоков, сократите количество неактивных компонентов и увеличьте плотность энергии аккумуляторных блоков.
В настоящее время популярные технологии интеграции аккумуляторных батарей включают CTP, CTB, CTC и другие формы. Форма, материал и комбинация деталей изменились с развитием технологии интеграции. Общее направление — интеграция и интеграция. За счет сокращения количества независимых деталей и использования одной большой детали для замены нескольких деталей формируются более крупные и более функциональные компоненты.
2-Конструкция аккумуляторного отсека
Корпус аккумулятора является носителем сборки системы силовой аккумуляторной батареи, играет ключевую роль в безопасной эксплуатации и защите продукта и напрямую влияет на безопасность всего транспортного средства. Конструктивная конструкция корпуса аккумулятора в основном включает выбор материалов оболочки для верхней оболочки, нижней оболочки и других компонентов корпуса аккумулятора, а также выбор решений производственного процесса. Верхняя крышка корпуса аккумулятора в основном играет роль герметизации и не подвергается большой нагрузке; нижний корпус корпуса аккумулятора является носителем всего продукта системы силовой аккумуляторной батареи, а модуль аккумулятора в основном расположен в нижнем корпусе. Поэтому должны быть предусмотрены структурные меры, такие как встроенные пазы и перегородки внутри корпуса аккумулятора, чтобы гарантировать, что модуль аккумулятора надежно закреплен во время движения транспортного средства, и нет движения в направлениях вперед, назад, влево, вправо, вверх и вниз, чтобы избежать удара по боковым стенкам и верхней крышке и повлиять на срок службы корпуса аккумулятора.
Рисунок 3: Решение для нижнего отсека аккумуляторной батареи, каркас с покрытием a, сварка FSW b + каркас, сварка FSW c + каркас
l Проектирование конструкции точки установки аккумуляторной батареи и фиксация соединения
Точка установки аккумуляторной батареи обычно принимает конструкцию монтажной балки, которая проходит через переднюю и заднюю части, а передний конец соединен с передней продольной балкой кабины, образуя эффективную и целостную закрытую балочную структуру. Точки установки разумно расположены в соответствии с распределением веса аккумуляторной батареи. Аккумуляторная батарея и транспортное средство фиксируются различными способами, включая крепление болтами, механическое крепление + гибридное соединение клеевым соединением, защелкивающееся соединение и т. д.
Рисунок 4: Схема расположения и установки аккумуляторной батареи
Аккумуляторная батарея обычно устанавливается на транспортном средстве с помощью нескольких подъемных проушин. Помимо большого веса самой аккумуляторной батареи, подъемные проушины также должны выдерживать дорожное возбуждение, вызванное движением транспортного средства, например, каменные дороги и глубокие выбоины. Такие прочные условия работы и условия неправильного использования предъявляют повышенные требования к прочности конструкции подъемной проушины.
Рисунок 5: Различные решения по соединению подъемных проушин: a. Сварная подъемная проушина b. Подъемная проушина из алюминиевой экструдированной рамы
l Конструкция безопасности и защиты аккумуляторного отсека
Механическая прочность и защита: Ящик для батареи должен иметь достаточную механическую прочность, чтобы защитить батареи внутри от механических ударов и толчков. Ящик для батареи должен выдерживать вибрацию, выдавливание и механические удары, чтобы обеспечить безопасность батареи в различных условиях.
Защита от столкновений: конструкция корпуса батареи должна учитывать безопасность столкновений, особенно при боковых столкновениях и столкновениях снизу. Обычно он изготавливается из алюминия или стали и соединяется с нижним лотком через внешнюю раму для обеспечения структурной жесткости и улучшения способности поглощения энергии столкновения. Кроме того, должны быть спроектированы соответствующие структуры поглощения столкновений, чтобы предотвратить деформацию корпуса батареи и повреждение элементов батареи.
Водонепроницаемый, пыленепроницаемый и устойчивый к коррозии: аккумуляторный ящик должен быть водонепроницаемым и пыленепроницаемым, и обычно использует уплотнительные прокладки уровня IP67 для обеспечения герметичности. Кроме того, следует также рассмотреть антикоррозионные меры, такие как напыление ПВХ-покрытия снаружи для повышения коррозионной стойкости.
Взрывобезопасная и предохранительная конструкция: при взрыве батареи энергия должна высвобождаться концентрированно и направленно через такие устройства, как сбалансированные взрывобезопасные клапаны, чтобы избежать попадания в кабину клиента. Кроме того, должны быть приняты меры взрывобезопасности (например, частичное разрушение конструкции) для предотвращения общего разрыва оборудования.
l Конструкция уплотнения
Конструкция уплотнительной поверхности между верхней крышкой и нижним корпусом аккумуляторного ящика играет важную роль в эффективности уплотнения, и ее конструкция должна быть спроектирована совместно с конструкцией аккумуляторного ящика и уплотнительным кольцом. Уплотнительная поверхность должна быть максимально плоской, чтобы избежать слишком большого количества изогнутых структур. Поскольку верхняя крышка и нижний корпус соединены болтами, используется большое количество болтов, поэтому особенно важно обеспечить соосность отверстий. При разумном расположении положений отверстий для болтов размеры положений должны быть максимально круглыми и располагаться симметрично в направлениях X и Y. Выбор количества соединительных болтов должен быть всесторонне рассмотрен на основе уровня уплотнения и объема рабочей нагрузки по разборке и сборке.
Рисунок 6: Конструкция уплотнения верхнего и нижнего корпуса, 1-верхняя крышка батареи, 2-уплотнительная прокладка, 3-нижняя крышка батареи, 4-металлический кабелепровод
l Электробезопасность и защита от короткого замыкания
Надежность соединения: разъемы внутри аккумуляторного отсека должны иметь правильную полярность, чтобы обеспечить допустимую нагрузку по току аккумуляторного отсека и надежность электрических/механических соединений, включая меры по релаксации и т. д.
Электрическая изоляция и конструкция сопротивления напряжению: конструкция модуля использует двойную изоляционную защиту. Сам элемент батареи имеет слой синей пленки элемента батареи и верхнюю накладку элемента батареи для соответствия требованиям изоляции и сопротивления напряжению. Изоляция и защита сопротивления напряжению установлены между торцевой/боковой пластиной и элементом батареи, а также между элементом батареи и нижней монтажной поверхностью.
l Проектирование терморегулирования
Разработка системы терморегулирования аккумуляторной батареи проходит через весь цикл проектирования и разработки системы аккумуляторной батареи, включая проектирование системы контроля температуры батареи, охлаждающей пластины, системы трубопроводов и т. д. Основная цель проектирования системы терморегулирования аккумуляторной батареи — обеспечить работу аккумуляторной системы при относительно подходящей рабочей температуре посредством управления нагревом или охлаждением с учетом компоновки пространства, стоимости проектирования, легкого веса и т. д., а также снизить разницу температур между ячейками для обеспечения постоянства.
Мы будем регулярно обновлять технологии и информацию о тепловых проектах и оптимизации, и делиться этой информацией с вами для справки. Благодарим вас за интерес к компании Walmate.
Аккумуляторная батарея является основным источником энергии для новых энергетических транспортных средств, обеспечивая движущую силу для всего транспортного средства. Мы обычно оцениваем преимущества и недостатки технологии аккумуляторных батарей с точки зрения эффективности (плотности энергии), безопасности, затрат на производство и обслуживание.
В конструкции аккумулятора напряжение одной ячейки составляет всего около 3-4 В, в то время как напряжение, необходимое для электромобилей, составляет не менее 100 В. Новые автомобили теперь имеют напряжение даже 700 В/800 В, а выходная мощность обычно составляет 200 Вт, поэтому аккумулятор необходимо повышать. Чтобы соответствовать требованиям электромобилей по току и напряжению, различные ячейки необходимо подключать последовательно или параллельно.
Аккумуляторная батарея состоит из аккумуляторных элементов, электронных и электрических систем, систем терморегулирования и т. д., которые заключены в каркасную конструкцию батареи — основание (лоток), рама (металлический каркас), верхняя крышка, болты и т. д. То, как «упаковать» эти компоненты и системы в единое целое более эффективно и безопасно, всегда было темой постоянных исследований и изысканий для всей отрасли.
Предыдущая статья: Инновации и развитие технологии интеграции аккумуляторов
Происхождение технологии групповых батарей питания можно проследить до 1950-х годов, и она возникла в бывшем Советском Союзе и некоторых европейских странах. Эта технология изначально использовалась как инженерная и производственная концепция для определения физического сходства деталей (универсальные технологические маршруты) и установления их эффективного производства.
Суть групповой технологии (GT) заключается в выявлении и изучении сходств связанных вещей в производственной деятельности, классификации схожих проблем в группы и поиске относительно унифицированных оптимальных решений для решения этой группы проблем с целью достижения экономической выгоды. В области силовых батарей групповая технология в основном включает технологию интеграции батарей из отдельных ячеек в аккумуляторные блоки (Packs), включая структуру, управление температурой, проектирование электрических соединений и технологию системы управления батареями (BMS).
Более ранней технологией группировки в автомобильной сфере является MTP (Module To Pack), что означает, что ячейки сначала интегрируются в модули, а затем модули интегрируются в пакеты. Эта технология характеризуется съемными и заменяемыми модулями, которые имеют хорошую ремонтопригодность, но эффективность группировки низкая. С развитием технологий технология группировки претерпела трансформацию из MTP в CTP (Cell To Pack). Технология CTP относится к технологии прямой интеграции ячеек в пакеты, устраняя традиционную модульную структуру и повышая эффективность группировки и производительность производства. В последние годы отрасль также изучает такие технологии группировки, как CTC (Cell To Chassis), CTB (Cell To Body & Bracket) и MTB (Module To Body) с более высокой эффективностью интеграции.
В области силовых батарей и электрохимического хранения энергии основные технологические достижения литиевых батарей исходят из структурных инноваций и инноваций в материалах. Первая заключается в оптимизации структуры «элемент-модуль-аккумуляторная батарея» на физическом уровне для достижения цели как улучшения объемной плотности энергии аккумуляторной батареи, так и снижения затрат; вторая заключается в исследовании материалов батареи на химическом уровне для достижения цели как улучшения производительности отдельных ячеек, так и снижения затрат. В этой статье основное внимание уделяется влиянию различных технологий структурной интеграции на технологию производства аккумуляторных батарей и направлению инновационного развития с точки зрения структурной интеграции аккумуляторных батарей. Текущие ключевые технологии для интеграции силовых батарей показаны на рисунке ниже:
1-MTP был ликвидирован
В начале текущей волны развития электромобилей на рынок вышло множество моделей нового энергетического транспорта, преобразованных из бензиновых. Они сохраняют традиционную компоновку и дизайн бензиновых автомобилей. Инженеры соединяют определенное количество ячеек аккумуляторов последовательно и параллельно, формируя относительно крупный модуль аккумуляторов, а затем несколько таких модулей размещаются в аккумуляторном блоке, который мы знаем как аккумуляторный блок "MTP". Поскольку аккумуляторный блок требует "упаковки" более двух раз, количество необходимых компонентов оказывается очень большим, и аккумуляторный блок выглядит как "три слоя внутри и три слоя снаружи". Избыточные компоненты занимают больше объема и веса системы, что приводит к плохим показателям объемной и массовой энергетической плотности аккумуляторного блока "MTP". Кроме того, поскольку в процессе проектирования бензинового автомобиля не было специально предусмотрено место для аккумулятора, аккумуляторная система может быть лишь "втиснута" в автомобиль, что снижает конкурентоспособность продукта и ухудшает пользовательский опыт.
С момента запуска новых интеллектуальных платформ электромобилей, представленных Tesla, собственные чисто электрические транспортные средства позволили устанавливать аккумуляторные батареи в идеальных пространственных местах более эффективным и регулярным образом, трехэлектрические системы могут быть более разумно расположены, а электронная и электрическая архитектура транспортного средства и конструкция управления температурой могут быть более эффективно интегрированы. Прочность продукта транспортного средства с точки зрения энергоэффективности, выносливости и интеллекта была значительно улучшена.
2-Интегрированная технология 2.0 Эра — CTP
Структура аккумуляторной батареи MTP имеет существенную проблему использования пространства. Использование пространства аккумуляторной ячейки для модуля составляет 80%, использование пространства модуля для аккумуляторной батареи составляет 50%, а общее использование пространства составляет всего 40%. Стоимость аппаратного обеспечения модуля составляет около 14% от общей стоимости батареи. Эта структура с низким использованием пространства не может удовлетворить требованиям разработки новых энергетических транспортных средств. В рамках идеи интеграции аккумуляторной ячейки → модуля → аккумуляторной батареи → кузова, если транспортное средство хочет загрузить как можно больше мощности в ограниченное пространство шасси и улучшить использование объема, необходимо рассмотреть стандартизацию каждого шага интеграции. Поскольку рыночный спрос на дальность поездки продолжает расти, объем одного аккумуляторного модуля продолжает увеличиваться, что косвенно приводит к появлению решения CTP.
Технология структуры CTP была рождена из соображений безопасности, сложности упаковки, снижения затрат и т. д. Под предпосылкой обеспечения безопасности элемента батареи технология CTP сокращает внутренние кабели и структурные части. По сравнению с технологией MTP, технология CTP не имеет модульной структуры и напрямую упаковывает элемент батареи в аккумуляторный блок перед его установкой на транспортное средство.
В настоящее время существует два основных подхода: первый заключается в том, чтобы рассматривать Pack как полноценный большой модуль, заменяющий несколько внутренних маленьких модулей, как это делает компания Ningde Times; второй — это проектирование без модульного решения, где сама батарея рассматривается как элемент, участвующий в обеспечении прочности, например, батарея в форме лезвия от BYD.
Суть технологии CTP заключается в отмене модульной конструкции. Аккумуляторная ячейка напрямую соединена с оболочкой, что сокращает использование торцевых пластин и перегородок. Проблемы, которые возникают в связи с этим, — это фиксация аккумуляторной батареи и управление температурой.
На самом деле, оригинальный продукт аккумуляторной батареи CTP не имел чисто бесмодульной конструкции, а представлял собой конструкцию, в которой исходные малые модули были объединены в три больших модуля и два средних модуля, а также на обоих концах имелись алюминиевые торцевые пластины, так что теоретически это все еще MTP, но в конструкции действительно произошли значительные улучшения.
После внедрения CTP 3.0 CATL представила более продвинутый метод производства, достигнув полностью бесмодульной конструкции. Элементы батареи были изменены с вертикальной ориентации по высоте на горизонтальное положение. Кроме того, между элементами батареи было реализовано новое решение для охлаждения, которое не только рассеивает тепло, но и обеспечивает функции поддержки, амортизации, изоляции и контроля температуры. Нижняя оболочка также была разработана с функцией ограничения фиксации.
Рисунок 1: Сравнение аккумуляторов CATL Kirin CTP2.0 и CTP3.0
3-Интегрированная технология 3.0 Эра — CTB, CTC
l Технология CTB
Технология CTP является крупным шагом вперед в инновациях в структуре аккумулятора, но она не совершила прорыва в самом аккумуляторном блоке. В технологии CTP аккумуляторный блок по-прежнему является независимым компонентом. По сравнению с оптимизированной стратегией CTP для аккумуляторных блоков, технология CTB объединяет панель пола кузова и крышку аккумуляторного блока в одно целое. Плоская уплотнительная поверхность, образованная крышкой аккумулятора, порогом двери, а также передней и задней балками, герметизирует пассажирский отсек герметиком, а дно собирается с кузовом через точку установки. При проектировании и производстве аккумуляторного блока аккумуляторная система интегрируется с кузовом в целом, могут быть выполнены требования к герметизации и водонепроницаемости самого аккумулятора, а герметизация аккумулятора и пассажирского отсека относительно проста, а риски контролируемы.
Таким образом, исходная сэндвич-структура «крышка аккумуляторного блока-ячейка аккумулятора-лоток» трансформируется в сэндвич-структуру «крышка аккумуляторного блока под кузовом-ячейка аккумулятора-лоток», уменьшая потерю пространства, вызванную соединением между кузовом и крышкой аккумулятора. В этом структурном режиме аккумуляторный блок является не только источником энергии, но и участвует в силе и передаче всего транспортного средства как структуры.
Рисунок 2: Принципиальная схема структуры технологии CTB
l Технология CTC
После внедрения метода CTC аккумуляторная батарея больше не является независимой сборкой, а интегрируется в корпус транспортного средства, что оптимизирует конструкцию продукта и процесс производства, сокращает количество деталей транспортного средства, особенно уменьшает внутренние структурные детали и разъемы батареи, имеет неотъемлемое преимущество легкости, максимизирует использование пространства и обеспечивает место для увеличения количества батарей и улучшения дальности поездки. При условии, что сама электрохимическая система остается неизменной, дальность поездки может быть увеличена за счет увеличения количества батарей.
Рисунок 3: Структурная схема технологии Tesla CTC
Например, Tesla и другие автопроизводители успешно запустили модели технологии CTC. На уровне ячеек они могут использовать многофункциональные эластичные сэндвич-структуры и технологию водяного охлаждения большой площади, а также накладывать технологию повторного использования пространства против столкновений в нижней части аккумуляторной батареи, полученную в результате комплексной разработки, принимая во внимание эффективность группировки, теплоотдачу и безопасность, и продвигая применение технологии CTC из двух измерений оптимизации ячеек и защиты конструкции транспортного средства. На уровне комплексной разработки транспортного средства аккумуляторная батарея напрямую интегрируется в шасси, устраняя связи модулей и аккумуляторных батарей. Реализована интеграция трех основных электрических систем (двигатель, электронное управление, батарея), трех второстепенных электрических систем (DC/DC, OBC, PDU), системы шасси (система трансмиссии, система привода, система рулевого управления, тормозная система) и модулей, связанных с автономным вождением, а распределение мощности оптимизируется, а потребление энергии снижается за счет интеллектуального контроллера домена питания.
4-Изменения в особых требованиях к аккумуляторным ящикам для технологий CTP, CTB и CTC
В традиционной конструкции аккумуляторной батареи аккумуляторный модуль играет роль опоры, фиксации и защиты аккумуляторной ячейки, в то время как корпус аккумуляторного ящика в основном несет внешнюю силу выдавливания. Применение технологий CTP, CTB и CTC выдвигает новые требования к аккумуляторным ящикам, которые в частности отражены в:
Требования к прочности корпуса аккумуляторного ящика улучшены: поскольку связь модуля уменьшена или устранена в конструкциях CTP, CTB и CTC, корпус аккумуляторного ящика должен выдерживать не только внешнюю силу выдавливания, но и силу расширения от аккумуляторного элемента, изначально приложенную модулем. Поэтому требования к прочности корпуса аккумуляторного ящика выше.
Возможность защиты от столкновений: после использования технологии CTP для удаления боковых балок аккумуляторной батареи, батарея будет напрямую принимать на себя удар при столкновении, поэтому аккумуляторная батарея CTP должна обладать достаточной устойчивостью к столкновениям.
Требования к изоляции, изоляции и рассеиванию тепла: структуры CTP или CTB и CTC изменяют профиль нижней пластины на водоохлаждаемую пластину на основе несущего шасси структурного ящика. Ящик для аккумуляторной батареи не только несет вес элементов батареи, но и обеспечивает управление температурой и другие функции для батареи. Структура более компактна, производственный процесс оптимизирован, а степень автоматизации выше.
Сниженная ремонтопригодность: Высокоинтегрированная конструкция усложняет замену аккумуляторной батареи. Например, в конструкции CTC элементы батареи заполнены смоляным материалом, что затрудняет замену элементов батареи и практически делает невозможным ремонт.
5-Влияние интеграции аккумуляторных батарей на инфраструктуру зарядки электромобилей
Выбор различных технологий интеграции батарейных пакетов одновременно подразумевает выбор различных способов компенсации: CTP склоняется к сменным батареям, в то время как более интегрированные CTB/CTC склоняются к быстрой зарядке.
Высокая степень интеграции означает, что в одном и том же пространстве можно разместить больше батарей, тем самым увеличивая запас хода электромобилей. Пользователям больше не нужно часто заряжать на короткие расстояния, но они могут предпочесть быструю зарядку во время дальних поездок. Поэтому при планировании инфраструктуры зарядки необходимо учитывать эти изменения, чтобы гарантировать, что она может удовлетворить потребности пользователей.
По мере увеличения интеграции аккумуляторных батарей их физические размеры и структура могут меняться, что может повлиять на конструкцию зарядного интерфейса и совместимость зарядного оборудования.
Кроме того, возросшая интеграция аккумуляторных батарей также может повлиять на скорость и эффективность зарядки. Возможно, потребуется разработать и внедрить более эффективные системы управления батареями и технологии зарядки, чтобы обеспечить быстрый и безопасный процесс зарядки.
Мы будем регулярно обновлять технологии и информацию о тепловых проектах и оптимизации, и делиться этой информацией с вами для справки. Благодарим вас за интерес к компании Walmate.
В процессе производства поддонов для аккумуляторных батарей и охлаждающих емкостей для хранения энергии для новых энергетических транспортных средств необходимая и соответствующая обработка поверхности является ключевым шагом, например: использование покрытия, окислительной обработки и т. д. для формирования защитного слоя на поверхности металла, чтобы противостоять эрозии коррозионных сред; Компоненты, требующие электрической изоляции, такие как элементы аккумуляторных батарей, пластины водяного охлаждения, стенки модулей и т. д., должны устанавливать изолирующую защитную пленку. Изоляция обычно достигается путем распыления изолирующего порошка или изолирующей краски. Выбор подходящей технологии обработки поверхности может не только улучшить производительность поддона/охладительной емкости для жидкости. Долговечность и безопасность также могут соответствовать потребностям различных сценариев применения. В этой статье обобщены общие технологии обработки поверхности для справки.
1-Чистка и полировка
В процессе производства на поверхности поддона могут скапливаться такие примеси, как технологическое масло, остатки моторного масла, порошок и пыль. Эти примеси не только влияют на срок службы поддона батареи, но и могут отрицательно влиять на производительность и безопасность батареи. Благодаря очистке и полировке эти примеси можно эффективно удалить, чтобы обеспечить чистоту поверхности поддона. Очистка и шлифовка могут эффективно удалить поверхностные загрязнения, заусенцы и сварочный шлак, делая поверхность гладкой и плоской, тем самым улучшая общее качество поддона/ящика батареи.
l химическая очистка
Щелочная очистка: Щелочная очистка в основном использует щелочные растворы (такие как гидроксид натрия, карбонат натрия и т. д.) для удаления жира, грязи и других органических веществ с поверхности алюминиевых сплавов. Щелочная промывка удаляет жир посредством омыления, эмульгирования и проникновения и смачивания, и в то же время образует водорастворимые осадки, тем самым достигая эффекта очистки. Щелочная очистка обычно используется для удаления жира, пыли и органических загрязнений с поверхности алюминиевых сплавов.
Травление: Травление использует кислотные растворы (такие как азотная кислота, соляная кислота и т. д.) для удаления оксидной окалины, ржавчины и других неорганических отложений на поверхности алюминиевых сплавов. Травление преобразует оксиды на поверхности металла в растворимые соли посредством реакции кислоты с оксидами на поверхности металла, тем самым удаляя поверхностные загрязнения. Травление в основном используется для удаления оксидной пленки, ржавчины и неорганической солевой окалины на поверхности алюминиевых сплавов. Травление часто используется для окончательной обработки металлических поверхностей для улучшения их отделки и плоскостности.
l Механическое шлифование
В процессе производства процесс шлифования позволяет удалить припуски на обработку, исправить погрешности формы, обеспечить гладкость и точность поверхности поддона/ящика, выполнить требования сборки и, таким образом, улучшить общую производительность и срок службы.
Очищенную и отполированную поверхность можно обрабатывать лакокрасочными материалами или другими материалами, что очень важно для последующего создания антикоррозионных, уплотнительных, теплопроводных, изоляционных, теплоизоляционных и других покрытий, а также играет ключевую роль в прочном креплении этих материалов к поддону/коробке.
2-Нанесение покрытия и защитной пленки
Помимо базовой очистки и полировки, при производстве поддонов/ящиков используется процесс распыления для обработки поверхности с целью формирования защитного слоя, предотвращающего окисление и коррозию, а также отвечающего требованиям различных сценариев, таких как теплоизоляция, изоляция и устойчивость к напряжению.
l Теплоизоляция
Защита от конденсации и теплоизоляция аккумуляторных поддонов может быть достигнута за счет комплексного проектирования систем теплоизоляции, использования высокоэффективных теплоизоляционных материалов, применения аэрогелей, проектирования изоляции аккумуляторных блоков и напыления пенопластовых изоляционных материалов.
Нижняя поверхность покрыта ПВХ и вспененным материалом
l Выдерживаемое напряжение изоляции
Изоляция корпуса аккумуляторной батареи и компонентов жидкостного охлаждения в первую очередь направлена на предотвращение утечки тока, защиту персонала от поражения электрическим током и обеспечение нормальной работы аккумуляторной системы. Изоляция обычно достигается двумя основными методами: порошковым напылением и ламинированием пленкой. Основные процессы ламинирования пленкой включают ламинирование при комнатной температуре, горячее прессование и воздействие УФ-излучения.
Внутреннее напыление изоляционного порошка и изоляционной краски
3-Логотипы и вывески
Паспортная табличка или этикетка устанавливается на видном месте на поддоне батареи, как правило, с помощью лазерной, механической гравировки и т. д. Эти логотипы обычно изготавливаются из износостойких и устойчивых к коррозии материалов, чтобы гарантировать, что они не будут легко стираться в течение всего срока службы.
Мы будем регулярно обновлять технологии и информацию о тепловых проектах и оптимизации, и делиться этой информацией с вами для справки. Благодарим вас за интерес к компании Walmate.
Будучи основным оборудованием системы накопления энергии, преобразователь энергии является важным инструментом для преобразования энергии, управления энергией, обеспечения стабильности сети, повышения энергоэффективности и т. д. По мере того, как силовой блок преобразователя энергии движется в сторону высокой интеграции и высокой эффективности, развитие частоты и большой емкости предъявляет все более высокие требования к рассеиванию тепла.
1-Изменения в требованиях к охлаждению
l В соответствии с увеличенными размерами кабины постоянного тока мощность преобразователя продолжает расти, а эффективная технология отвода тепла обеспечивает надежность оборудования.
По мере того, как емкость ячеек хранения энергии становится все больше и больше, емкость систем хранения энергии также одновременно расширяется. В начале 2023 года стандартная емкость 20-футовой одноэлементной батареи на рынке составляла всего 3,35 МВт·ч. Во второй половине года многие компании, производящие аккумуляторные батареи, выпустили продукты для хранения энергии емкостью 310+ А·ч, а емкость 20-футовой одноэлементной батареи также была увеличена до 5 МВт·ч. Однако менее чем через полгода после обновления модели 5 МВт·ч некоторые ведущие системы хранения энергии выпустили системы емкостью 6 МВт·ч и 8 МВт·ч. Согласно общему опыту, преобразователь хранения энергии настроен на 1,2-кратную емкость нагрузки. Емкость одного блока системы хранения энергии емкостью 5 МВт·ч должна быть больше 2,5 МВт. Высокая мощность требует более эффективной технологии охлаждения для обеспечения стабильной работы оборудования при устойчивых высоких нагрузках.
Итеративная эволюция схемы топологии интеграции системы накопления энергии
l Применение технологии постоянного тока высокого напряжения требует от устройств более высокого уровня выдерживаемого напряжения и прочности изоляции, а рассеивание тепла силовыми устройствами является значительным.
Для того чтобы соответствовать системе хранения энергии большой емкости, технология постоянного тока высокого напряжения стала технической тенденцией. За счет повышения уровня напряжения можно достичь энергосбережения, эффективности и повышения производительности. Повышение напряжения до 1500 В произошло из фотоэлектричества, и теперь фотоэлектричество участвует в хранении энергии. Однако высоковольтная эволюция PCS хранения энергии еще должна пройти долгий путь, и некоторые производители начали оптимизировать и довести ее до 2000 В. Применение технологии постоянного тока высокого напряжения заставляет силовые электронные устройства в преобразователях хранения энергии иметь более высокие уровни выдерживаемого напряжения и более высокую прочность изоляции для адаптации к высоковольтным рабочим средам. В высоковольтных средах конструкция рассеивания тепла силовых устройств становится более важной. Температура pn-перехода силовых устройств, как правило, не может превышать 125 °C, а температура корпуса корпуса не превышает 85 °C.
l Сетевые системы хранения энергии требуют сложных алгоритмов управления, схемных решений и преобразователей энергии с высокой плотностью мощности.
В отличие от основных характеристик источников тока в системах накопления энергии, формирующих сетку, системы накопления энергии, формирующие сетку, по сути, являются источниками напряжения, которые могут внутренне устанавливать параметры напряжения для вывода стабильного напряжения и частоты. Поэтому требуется, чтобы преобразователи, формирующие сетку, имитировали характеристики синхронных генераторов, обеспечивая поддержку напряжения и частоты для повышения стабильности энергосистемы. Эта стратегия управления требует, чтобы преобразователи обладали более высокой плотностью мощности и более сложными алгоритмами управления, а также более производительными силовыми устройствами и более сложными конструкциями схем для реализации стратегии управления. Эффективное управление теплом, выделяемым высокой плотностью мощности и сложными стратегиями управления, при одновременном уменьшении размера и стоимости системы охлаждения без ущерба для производительности, стало новой задачей в тепловом проектировании.
2- Сравнение распространенных решений охлаждения
За последние годы решения по охлаждению инверторов накопителей энергии претерпели существенные изменения, что в основном выразилось в переходе от традиционного воздушного охлаждения к технологии жидкостного охлаждения.
l Решение для воздушного охлаждения
Воздушное охлаждение — это форма контроля температуры, используемая на ранней стадии преобразователей накопления энергии. Оно использует воздух в качестве среды и рассеивает тепло через вентиляторы и радиаторы. Решение воздушного охлаждения повышает эффективность рассеивания тепла за счет постоянного снижения потребления энергии, оптимизации структуры и улучшения материалов рассеивания тепла. На уровне мощности 2,5 МВт воздушное охлаждение все еще может соответствовать требованиям.
l Жидкостное охлаждающее решение
Поскольку плотность мощности и плотность энергии систем хранения энергии продолжают расти, PCS с жидкостным охлаждением использует охлаждающую жидкость с высокой теплопроводностью в качестве среды. Охлаждающая жидкость приводится в действие водяным насосом для циркуляции в холодной пластине и не подвержена влиянию таких факторов, как высота и давление воздуха. Система жидкостного охлаждения имеет более эффективную эффективность рассеивания тепла, чем система воздушного охлаждения. Решение жидкостного охлаждения имеет более высокую степень соответствия и начало изучаться и популяризироваться в последние один или два года.
В дополнение к решению для хранения энергии с полным жидкостным охлаждением некоторые производители выпустили машины для прямого охлаждения хранения энергии, которые используют прямое охлаждение с изменением фазы и не имеют циркуляции воды. Решения для прямого охлаждения также входят в область хранения энергии.
Мы будем регулярно обновлять технологии и информацию о тепловых проектах и оптимизации, и делиться этой информацией с вами для справки. Благодарим вас за интерес к компании Walmate.
Аккумуляторная батарея является ключевым компонентом новых энергетических транспортных средств, шкафов и контейнеров для хранения энергии. Это источник энергии через оболочку оболочки, обеспечивающий питание для электромобилей и предоставляющий мощность потребления для шкафов и контейнеров для хранения энергии. В сочетании с реальными инженерными потребностями эта статья суммирует ключевые моменты проектирования профиля для аккумуляторных батарей, анализируя требования механической прочности, безопасности, терморегулирования и легкости аккумуляторных батарей.
1-Требования к конструкции корпуса аккумуляторной батареи
l Механическая прочность, вибростойкость и ударопрочность. После испытания не должно быть механических повреждений, деформаций или ослабления крепления, а также не должен быть поврежден запорный механизм.
l Герметизация: Герметизация аккумуляторной батареи напрямую влияет на безопасность работы аккумуляторной системы. Обычно требуется достичь уровня защиты IP67, чтобы гарантировать, что аккумуляторная батарея герметична и водонепроницаема.
l При проектировании корпуса аккумуляторной батареи необходимо учитывать эффективность терморегулирования и гарантировать работу батареи в соответствующем диапазоне за счет соответствующей конструкции терморегулирования.
0Для установки и фиксации на корпусе должно быть предусмотрено место для таблички с названием и знаков безопасности, а также достаточно места и фиксированного фундамента для установки линий сбора данных, различных сенсорных элементов и т. д.
l Все разъемы, клеммы и электрические контакты с неполярной основной изоляцией при их совместном использовании должны отвечать соответствующим требованиям уровня защиты.
l Облегчение: Облегчение корпуса имеет большое значение для повышения плотности энергии аккумуляторной батареи. Алюминиевый сплав имеет малый вес и высокое качество, что делает его наиболее целесообразным выбором в настоящее время. Уровень облегчения может быть улучшен за счет соответствующей экстремальной конструкции в сочетании с реальными приложениями.
l Прочность: Расчетный срок службы корпуса аккумуляторной батареи не должен быть меньше срока службы всего изделия. В течение цикла использования не должно происходить никаких явных пластических деформаций. Уровень защиты и эффективность изоляции не должны снижаться. Конструкция должна быть простой в обслуживании, включая расположение табличек и знаков безопасности, а также защиту разъемов.
Рисунок 1 Типичный сварной корпус аккумуляторной батареи из алюминиевого сплава
2-Типичное решение корпуса аккумуляторной батареи из алюминиевого сплава
Обычно используемые алюминиевые сплавы для корпусов аккумуляторных батарей включают 6061-T6, 6005A-T6 и 6063-T6 и т. д. Эти материалы имеют различные пределы текучести и прочности на растяжение для соответствия различным структурным требованиям. Прочность этих материалов составляет: 6061-T6>6005A-T6>6063-T6.
В настоящее время решения по формовке корпуса аккумуляторной батареи включают сварку алюминиевого профиля, литье алюминиевого сплава, литой алюминиевый профиль плюс алюминий, сварку штампованных алюминиевых пластин и т. д. Решение по сварке алюминиевого профиля стало основным выбором благодаря своей гибкости и удобству обработки. Как показано на рисунке 1, корпус в основном состоит из рамы из алюминиевого сплава и нижней пластины из алюминиевого сплава, которые сварены с использованием экструдированных профилей из алюминиевого сплава 6 серии. Решение по литью из алюминиевого сплава рассматривается как будущее направление развития из-за его упрощенного процесса и потенциала снижения затрат.
3- Конструкция профиля
l Размер и сложность сечения: Размер сечения профиля измеряется описанной окружностью. Чем больше описанная окружность, тем большее давление экструзии требуется. Секция профиля обычно состоит из нескольких полостей для повышения жесткости и прочности конструкции. Обычно рама, средняя перегородка, нижняя пластина, балка и т. д. имеют разные конструкции секций, чтобы адаптироваться к различным структурным и функциональным требованиям.
Рисунок 2 Типичное сечение профиля из алюминиевого сплава
l Толщина стенки алюминиевого профиля: Минимальная толщина стенки конкретного алюминиевого профиля связана с радиусом описанной окружности профиля, формой и составом сплава. Например, когда толщина стенки алюминиевого сплава 6063 составляет 1 мм, толщина стенки алюминиевого сплава 6061 должна быть около 1,5 мм. Сложность экструзии того же сечения составляет: 6061-T6>6005A-T6>6063-T6. При проектировании профилей аккумуляторных батарей профиль рамы обычно изготавливается из материала алюминиевого сплава 6061-T6, и его типичное сечение состоит из нескольких полостей, а самая тонкая толщина стенки составляет около 2 мм; профиль нижней пластины также состоит из нескольких полостей, и материал обычно 6061-T6, 6065A-T6, и самая тонкая толщина стенки также составляет около 2 мм; Кроме того, в конструкции несущего поддона нижней пластины и интеграции жидкостного охлаждения нижней пластины нижняя пластина обычно принимает двухстороннюю структуру, толщина нижней пластины обычно составляет 10 мм, а толщина стенки и внутренней стенки полости составляет около 2 мм.
l Допуски размеров поперечного сечения профиля: Допуски размеров поперечного сечения должны определяться на основе допуска обработки алюминиевого профиля, условий использования, сложности экструзии профиля и формы профиля. Для некоторых алюминиевых профилей, которые трудно экструдировать, можно изменить форму или увеличить допуск процесса и допуск размеров, чтобы уменьшить сложность экструзии и экструдировать изделия из алюминиевого профиля, которые близки к требованиям, а затем их можно переформовать или обработать для соответствия требованиям использования.
Кроме того, при проектировании сечения профиля необходимо учитывать специфические требования различных процессов сварки к соединениям, разделке кромок, толщине стенки и т. д.
Мы будем регулярно обновлять технологии и информацию о тепловых проектах и оптимизации, и делиться этой информацией с вами для справки. Благодарим вас за интерес к компании Walmate.
Герметичность аккумуляторной батареи является ключевым фактором, обеспечивающим качество и безопасность аккумуляторной батареи. Она связана с безопасностью, надежностью и сроком службы аккумуляторной батареи. Испытание герметичности аккумуляторной батареи должно проводиться не только в процессе производства, но и во время технического обслуживания и осмотра батареи.
1-Требования к герметичности аккумуляторной батареи
В реальных условиях производства герметичность аккумуляторной батареи должна соответствовать следующим требованиям:
Герметичность: корпус аккумуляторной батареи, интерфейс и разъемы должны иметь хорошую герметичность, чтобы предотвратить попадание пыли, водяного пара и других внешних загрязнений в аккумуляторную батарею, что может быть достигнуто с помощью сварки, герметиков, водонепроницаемых материалов и т. д.
Водонепроницаемость, чтобы предотвратить попадание влаги в аккумулятор, что может привести к коротким замыканиям, коррозии и другим проблемам. Согласно национальному стандарту GB38031-2020 «Требования безопасности к силовым батареям для электромобилей», герметичность аккумуляторов и их компонентов должна соответствовать стандарту IP67. Большинство новых энергетических транспортных средств предъявляют более высокие требования к герметичности аккумуляторов и их компонентов и должны соответствовать стандарту IP68, то есть аккумуляторная батарея должна предотвращать попадание воды в пределах указанной глубины воды и времени погружения.
Традиционные методы испытания на герметичность включают метод давления и метод погружения (испытание водой). Метод погружения заключается в погружении пластины жидкостного охлаждения в воду и наблюдении за образованием пузырьков для оценки герметичности.
Испытание герметичности водяного канала пластины жидкостного охлаждения
Хотя стандарт IP68 более строг, в реальных приложениях метод падения давления часто используется в качестве основного метода обнаружения для соответствия требованиям IP68 путем установки соответствующих стандартов обнаружения герметичности. Метод падения давления определяет герметичность аккумуляторной батареи путем измерения изменения давления внутри аккумуляторной батареи. При проведении испытаний на герметичность необходимо обращать внимание на множество параметров, таких как давление накачивания, время накачивания, время стабилизации давления и скорость утечки.
(левая сторона)Основная принципиальная схема перепада давления
(правая сторона)Основная принципиальная схема прямого давления
2-Анализ проблемы утечки охлаждающей пластины жидкости
С постоянным повышением рыночного спроса на транспортные средства с аккумуляторными батареями, системы хранения энергии на аккумуляторных батареях и т. д. широко используются аккумуляторные батареи с более высокой плотностью энергии и мощностью. Из-за тепловых характеристик батарей, для обеспечения стабильной работы основного оборудования, такого как батареи, и повышения эффективности использования энергии, технология жидкостного охлаждения является одним из основных технических путей для управления температурой хранения энергии, а испытание на герметичность системы жидкостного охлаждения стало ключевым звеном.
Утечка из пластины жидкостного охлаждения является серьезной проблемой: утечка будет препятствовать нормальному потоку охлаждающей жидкости, влиять на эффект рассеивания тепла пластиной жидкостного охлаждения и снижать производительность оборудования; утечка также может привести к старению и повреждению компонентов системы, снижая надежность системы; утечка также может вызвать коррозию электронных компонентов и цепей, увеличивая риск отказа оборудования и возгорания.
Почему проблема утечки все еще возникает после тщательного испытания на герметичность в процессе производства и изготовления пластины жидкостного охлаждения?
Процесс испытания на герметичность системы жидкостного охлаждения
Просачивание жидкости может быть вызвано различными факторами:
l Крошечные трещины и дефекты: Тестирование герметичности ландшафта может обнаружить большие каналы утечки, но крошечные трещины и дефекты все еще могут существовать. Эти крошечные трещины могут расширяться под давлением жидкости или в условиях высокой температуры, вызывая просачивание жидкости.
l Различия в поверхностном натяжении и смачиваемости охлаждающей жидкости: Когда поверхностное натяжение охлаждающей жидкости низкое, она легче проникает через крошечные щели. Если конструкция поверхностного натяжения жидкостной охлаждающей пластины необоснованна или охлаждающая жидкость выбрана неправильно, проблема просачивания жидкости может усугубиться.
Различия в смачиваемости: Различные охлаждающие жидкости имеют различную смачиваемость на твердых поверхностях. Если шероховатость поверхности материала жидкой холодной пластины высокая или имеются микроструктурные дефекты, охлаждающая жидкость может проникать легче.
l Проблемы при установке или процессе: Если процесс установки жидкостной охлаждающей пластины недостаточно хорош или имеются дефекты сварки, соединения и других процессов, это также может привести к плохой герметизации и увеличить вероятность просачивания жидкости.
l Условия окружающей среды: Изменения температуры, особенно в условиях высокого давления, могут повлиять на проницаемость охлаждающей жидкости. Хотя эти факторы окружающей среды могут не учитываться при испытании на герметичность, в реальной эксплуатации колебания температуры могут привести к отказу уплотнения.
l Старение или усталость материала: если материал охлаждающей пластины жидкости используется слишком долго, он может стареть или уставать, что приведет к ухудшению его уплотнительных свойств, тем самым увеличивая риск утечки жидкости.
3-Профилактические меры по устранению протечек в пластинах жидкостного охлаждения
l Улучшение конструкции пластины жидкостного охлаждения: Оптимизируя структуру и конструкцию пластины жидкостного охлаждения, уменьшите количество мелких трещин и дефектов, а также улучшите ее герметичность. Например, при сварке балки для установки модуля на поверхности проточного канала примите меры по предотвращению утечек, чтобы избежать утечки охлаждающей жидкости.
l Повышение уровня производственного процесса: В процессе производства пластины жидкостного охлаждения используются высококачественные сварочные процессы и материалы, чтобы гарантировать, что охлаждающая жидкость не будет легко проникать. В то же время в процессе сборки строго следуйте рабочим процедурам, чтобы избежать ослабления или неправильной установки.
l Оптимизируйте комбинацию методов обнаружения, чтобы обеспечить эффективность обнаружения, одновременно повышая точность обнаружения и снижая частоту пропусков обнаружения. Метод погружения и метод падения давления используются для обнаружения герметичности, что просто в эксплуатации, экономично и эффективно и подходит для крупномасштабных рутинных задач обнаружения. Однако точность обнаружения двух методов низкая. Точность обнаружения метода падения давления обычно составляет скорость утечки 1×10-4 Па·м³/с, а точность результатов обнаружения легко зависит от таких факторов, как температура, влажность, чистота и давление. Используйте оборудование для обнаружения с более высокой точностью обнаружения и лучшим эффектом, чтобы увеличить точность обнаружения до 1×10-6 Па·м³/с, тем самым улучшая эффект обнаружения.
Помимо профилактических мер для самой пластины жидкостного охлаждения, необходимо также принять соответствующие стратегии реагирования в различных аспектах, таких как выбор охлаждающей жидкости, выбор уплотнений и рабочая среда оборудования.
Мы будем регулярно обновлять технологии и информацию о тепловых проектах и оптимизации, и делиться этой информацией с вами для справки. Благодарим вас за интерес к компании Walmate.
Lori is a heat sink manufacturer of design and manufacturing high power heat sink, we have provided innovative thermal solutions for many high power industry device such as Aerospace industry,Medical, Communication server, Consumer Electronics etc. Our solutions include high power heat pipe thermal mould, liquid cooling system, staked fin heat sink solution etc.
Lori is a heat sink manufacturer of design and manufacturing high power heat sink, we have provided innovative thermal solutions for many high power industry device such as Aerospace industry,Medical, Communication server, Consumer Electronics etc. Our solutions include high power heat pipe thermal mould, liquid cooling system, staked fin heat sink solution etc.
Lori is a heat sink manufacturer of design and manufacturing high power heat sink, we have provided innovative thermal solutions for many high power industry device such as Aerospace industry,Medical, Communication server, Consumer Electronics etc. Our solutions include high power heat pipe thermal mould, liquid cooling system, staked fin heat sink solution etc.
Модулирование жидкого тела
С помощью программных средств моделирования проанализировать свойства радиатора и теплоотдачу холодной плиты
Сфера применения
Рабочий режим: высокий тепловой поток
Размещение установки: односторонняя установка
Применение образца: заказ клиента
Особенности: высокая теплоотдача
Сфера применения
Рабочий режим: 0.5-1C
Размещение установки: жидкостное охлаждение нижней части
Применение образца: 36s,48s,52s,104s
Особенности: высокий охлаждающий эффект
Хладагент выделяет тепло, поглощаемое охлаждающей пластиной аккумулятора, через испаритель, а затем подает электроэнергию, вырабатываемую при работе водяного насоса, на охлаждающую пластину для поглощения тепла, вырабатываемого оборудованием.
Технология жидкостного охлаждения использует жидкость в качестве среды для теплообмена. По сравнению с воздухом жидкость имеет большую теплопроводность и более низкое сопротивление потоку, что может обеспечить более быструю и более высокую теплоотдачу. Кроме того, система жидкостного охлаждения не требует конструкции воздуховодов, что сокращает использование механических компонентов, таких как вентиляторы, снижает частоту отказов, уровень шума, экологичность и экономит площадь помещения. Она больше подходит для крупномасштабных электростанций с накопителем энергии мощностью выше MW. Он широко используется в области обеспечения высокой плотности энергии аккумулятора и высокой скорости зарядки и разрядки.
Система накопления энергии в аккумуляторах – это система накопления энергии, в которой аккумулятор используется в качестве носителя. Отличается от традиционного ископаемого топлива. Данная система может запасаться такими возобновляемыми источниками, как солнечная энергия и энергия ветра. Также может высвобождать их, когда необходимо привести в баланс снабжение и потребность энергии.
Предложения по оптимизации DFM (проектирование с учетом пригодности для производства)
Чтобы помочь вам сократить количество ошибок и недостатков в процессе производства, мы гарантируем, что продукция соответствует стандартам качества проектирования во время производства.
Сфера применения
Рабочий режим: высокий тепловой поток
Размещение установки: односторонняя установка
Применение образца: заказ клиента
Особенности: высокая теплоотдача
Сфера применения
Рабочий режим: 0.5-1C
Размещение установки: жидкостное охлаждение нижней части
Применение образца: 36s,48s,52s,104s
Особенности: высокий охлаждающий эффект
Во время работы установки испаритель (пластинчатый теплообменник) поглощает тепло из системы циркуляции хладагента за счет испарения хладагента, а при конденсации хладагента тепло выделяется в окружающую воздушную среду. Сконденсированный хладагент возвращается в испаритель через расширительный клапан, и процесс циклического испытания повторяется
•Температура аккумулятора ниже: при одинаковой температуре на входе и предельной скорости ветра и расхода жидкости жидкостное охлаждение может еще больше снизить температуру, и максимальная температура аккумулятора будет на 3-5 градусов Цельсия ниже, чем при воздушном охлаждении;
•Низкое энергопотребление при работе: для достижения той же средней температуры аккумулятора требуется, чтобы при воздушном охлаждении расход энергии был примерно в 3-4 раза больше, чем при жидкостном охлаждении;
•Низкий риск перегрева аккумулятора: схема жидкостного охлаждения основана на большом потоке охлаждающей среды-носителя, что позволяет аккумулятору рассеивать тепло и перераспределять его между батарейными модулями, быстро подавлять постоянное ухудшение температурного режима и снижать риск перегрева;
•Гораздо меньше инвестиционных затрат: поскольку в системе жидкостного охлаждения проще обеспечить комфортную температуру аккумулятора по сравнению с системой воздушного охлаждения, срок службы аккумулятора может быть увеличен более чем на 20%, а затраты на жидкостное охлаждение уменьшаются с точки зрения общего срока службы.
Вслед за непрерывным увеличением спроса на системы хранения энергии большой емкости, высокой мощности и высокой плотности энергопотребления на электростанциях с сетевым накоплением энергии и в автономных системах хранения энергии система накопления энергии с жидкостным охлаждением (BESS) становится основным методом отрасли. Кроме того, ввиду ориентации клиентов на окупаемость инвестиций и период погашения растет тенденция аккумуляторных систем хранения энергии с высокой скоростью заряда-разряда (BESS).
Увеличенный объем, более высокая удельная мощность и высокие скорости заряда и разряда повышают риск перегрева системы, поэтому спрос на накопители энергии и терморегулирования также возрастает. Следовательно, в дальнейшем также требуется повышать эффективность теплопередачи при накоплении энергии и терморегулировании.
Сфера применения
Рабочий режим:0.5-1C
Размещение установки: жидкостное охлаждение нижней части
Применение образца: 36s,48s,52s,104s
Особенности: высокий охлаждающий эффект
Проверка продукция
Чтобы выполнить требования клиента, мы предоставляем процедуру проверки заказа.
Сфера применения
Рабочий режим: высокий тепловой поток
Размещение установки: односторонняя установка
Применение образца: заказ клиента
Особенности: высокая теплоотдача
Аннотация: Водородные топливные элементы, также известные как топливные элементы с протонообменной мембраной (PEMFC), широко используются на зарядных станциях электромобилей, автомобилях и других объектах электроэнергетики благодаря их высокой эффективности, нулевым выбросам и загрязнению окружающей среды. Водородные автомобили выделяют при работе в 3-5 раз больше тепла, чем автомобили, работающие на традиционном топливе. В этой статье кратко рассказывается о современных технологиях отвода тепла от водородных топливных элементов.
1-Основные принципы работы водородных топливных элементов
Водородные топливные элементы во время работы выделяют много тепла, из которых около 55% приходится на теплоту электрохимических реакций, 35% - на теплоту необратимых электрохимических реакций, около 10% - на теплоту джоуля и около 5% - на теплоту конденсации и различные тепловые потери. Тепло, вырабатываемое водородными топливными элементами, примерно равно вырабатываемой ими электрической энергии. Если его вовремя не рассеять, температура внутри аккумулятора значительно повысится, что повлияет на срок его службы.
2-Теплоотача от водородных топливных элементов
По сравнению с автомобилями, работающими на топливе, водородные автомобили обладают более высокой теплоотдачей и более сложными системами. В то же время из-за ограничений рабочей температуры водородного топливного элемента разница температур между водородным топливным элементом и внешним миром невелика, что затрудняет рассеивание тепла системой охлаждения. Рабочая температура водородного топливного элемента оказывает значительное влияние на сопротивление потоку жидкости, активность катализатора, эффективность и стабильность реактора, поэтому требуется эффективная система охлаждения.
Технология жидкостного охлаждения на данный момент является основной технологией, используемой водородными автомобилями. Она направлена на снижение энергопотребления водяного насоса за счет уменьшения перепада давления в системе, устранение избыточного тепла в водородном топливном элементе с наименьшим энергопотреблением и оптимизацию распределения потока циркулирующей рабочей жидкости по каналу для уменьшения разницы внутренних температур и повышения равномерности распределения температуры в аккумуляторе.
90% тепла, вырабатываемого в водородном топливном элементе, отводится системой охлаждения за счет теплопроводности и конвекции, в то время как 10% тепла отводится во внешнюю среду за счет радиационной теплоотдачи. Традиционные методы теплоотдачи включают воздушное охлаждение, жидкостное охлаждение и теплоотдача с фазовым переходом
3-Теплопередача системы PEMFC
3.1 Теплоотдача колонны (вольтов столб)
После того, как внутри PEMFC образуется тепло, оно будет передаваться между различными компонентами внутри PEMFC и внешней средой. Теплопередача внутри батареи топливных элементов в основном зависит от теплового сопротивления каждого компонента и контактного теплового сопротивления между различными компонентами. Поскольку газодиффузионный слой является “мостиком”, соединяющим основной нагревательный компонент (мембранный электрод) и основной охлаждающий компонент (биполярную пластину), его тепловое сопротивление и величина теплового сопротивления при контакте с другими компонентами оказывают существенное влияние на эффективность теплопередачи внутри PEMFC. Кроме того, контактное тепловое сопротивление между различными компонентами будет оказывать значительное влияние на внутреннюю теплопередачу батареи топливных элементов.
3.2 Теплопередача охлаждающей жидкости
Методы охлаждения топливных элементов включают воздушное охлаждение, жидкостное охлаждение и охлаждение с фазовым переходом.
Факторы, влияющие на теплопередачу охлаждающей жидкости, включают в себя конец трубы PEMFC, саму охлаждающую жидкость и конец радиатора. Охлаждающая жидкость находится в непосредственном контакте с биполярной пластиной в конце пакета PEMFC, поэтому структура канала подачи охлаждающей жидкости оказывает значительное влияние на ее теплопередачу. Кроме того, природа самого теплоносителя также влияет на соответствующий процесс теплопередачи. Учитывая нехватку свободного места, выбор охлаждающей жидкости с большей теплоемкостью может уменьшить размер радиатора и повысить эффективность терморегулирования PEMFC. Поэтому спрос на новые высокоэффективные охлаждающие жидкости становится все более явным.
Периодически мы будем обновлять технологию теплового расчета и облегчения веса и информацию о них, делится с вами, обеспечивать вам материал для справок. Благодарим вас за проявленное внимание к Walmate.
Тенденция к миниатюризации электронного оборудования усиливается день ото дня. В то же время спрос на большее количество функций и более высокую производительность еще больше способствует уменьшению размеров различных корпусов, что приводит к быстрому увеличению удельной мощности.
Технология упаковки и TDP микросхемы
Изначально миниатюризация оборудования была вызвана из-за соображений о снижении затрат. Решения для охлаждения напрямую увеличивают вес, объем и стоимость продукта и не имеют каких-либо функциональных преимуществ, но обеспечивают надежность продукта. Контроль температуры компонентов в пределах заданного диапазона является общепринятым стандартом для определения приемлемости той или иной конструкции. Эффективная теплоотдача имеет важное значение для стабильной работы и долгосрочной надежности электронных изделий.
С одной стороны, результатом миниатюризации оборудования является то, что конструктивный запас становится все меньше и меньше, а степень терпимости к чрезмерному дизайну становится все ниже и ниже. С другой стороны, общая тенденция к миниатюризации породила все более запутанные и сложные геометрические модели, углубляя тесную интеграцию механических и электронных компонентов в изделиях. В результате текучее пространство значительно сжимается, что ограничивает диапазон конвекционной теплоотдачи, усложняя основной материал тепловой конструкции, радиатор.
Радиатор является наиболее часто используемым компонентом улучшения рассеивания тепла в тепловом проектировании электронного оборудования. Принцип его улучшения заключается в увеличении площади теплообмена. При проектировании учитываются плотность теплового потока источника тепла, температурные требования к нагревательным компонентам, размер внутреннего пространства изделия, установка радиатора, дизайн внешнего вида и другие требования.
На эксплуатационные характеристики радиатора влияют многие факторы, такие как материал, геометрический размер, ровность нижней части, термостойкость, обработка поверхности, способы установки и закрепления, а также температура и влажность рабочей среды.
Материал радиатора
Основными материалами, из которых изготовлен радиатор, являются: алюминий, алюминиевые сплавы, медь, железо и т.д. Алюминий - самый распространенный металлический элемент в природе, он обладает малым весом, высокой коррозионной стойкостью и высокой теплопроводностью, что делает его очень подходящим в качестве сырья для радиаторов. Добавление некоторого количества металла к алюминию для получения алюминиевого сплава может значительно повысить твердость материала. Графит обладает электро- и теплопроводностью металлических материалов и в то же время пластичностью, аналогичной органическим пластмассам. Он также используется в электронике, связи, освещении и др.
2. Технология создания радиатора
Технология обработки радиатора в основном включает в себя CNC, экструзию алюминия, заднюю обточку, зубодолбление и т.д.:
Экструзия алюминия:Алюминиевый экструзионный радиатор нагревает алюминиевый слиток примерно до 460 ℃, и под высоким давлением полутвердый алюминий проходит через рифленую экструзионную форму, придавая радиатору первоначальную форму. После этого его обрезают и подвергают дальнейшей обработке. Процесс экструзии алюминия не может точно гарантировать соблюдение требований к размерам, таких как ровность радиатора, поэтому требуется очередная обработка.
Задняя обточка:Задняя обточка представляют собой длинные полосы листового металла (обычно из алюминиевого или медного сплава), которые загребаются под углом с помощью зуборезной машины для удаления листа и выпрямления материала, а затем повторяется резка для формирования непрерывной ребристой структуры. По сравнению с процессом экструзии преимущество задней обточки заключается в том, что с её помощью можно обрабатывать радиаторы с более высокой плотностью ребер и большим соотношением высоты зубьев.
Зубодолбление :Зубодолбление заключается в том, чтобы вставить зубчатую деталь в основание радиатора и соединить зубчатую деталь с основанием путем склеивания, пайки или экструзии; сочетание зубчатой детали и основания зубчатого радиатора очень важно. Если с ним не обращаться должным образом, это может привести к повреждению. может образовываться определенное контактное тепловое сопротивление, которое влияет на эффективность теплоотдачи радиатором с зубчатой передачей.
3. Обработка поверхности радиатора
Алюминиевый сплав легко окисляется на воздухе (образуя пленку оксида алюминия), но этот естественный оксидный слой не является плотным, не обладает высокой коррозионной стойкостью и легко загрязняется; исходя из требований внешнего вида, коррозионной стойкости и улучшения характеристик теплоотдачи, поверхность металлических радиаторов должна быть обработана Распространенными процессами обработки поверхности являются: анодирование, пескоструйная обработка, химическое никелирование, нанесение краски для горячей сушки и т.д.;
Анодирование:Анодирование заключается в электролизе воды. Алюминий или алюминиевый сплав анодируют в диэлектрический раствор, Процесс образования пленки оксида алюминия на поверхности путем электролиза называется анодирующей обработкой алюминия или алюминиевого сплава. После анодирования излучательная способность поверхности радиатора и теплоотдача теплового излучения увеличатся; анодирование может сохранить или изменить цвет алюминия/алюминиевого сплава. Во многих радиаторах используется черное анодирование.
Пескоструйная обработка:Пескоструйная обработка - это процесс использования сжатого воздуха в качестве источника питания и воздействия высокоскоростного потока песка для очистки и придания шероховатости поверхности радиатора. Благодаря удару и режущему воздействию на поверхность, этот процесс позволяет не только удалить все загрязнения, такие как ржавчина, с поверхности радиатора, но и придать поверхности изделия равномерный металлический блеск.
Никелирование:Химическое никелирование - это процесс нанесения никелевых сплавов из водного раствора на поверхность объекта. Никелирование характеризуется высокой твердостью поверхности, хорошей износостойкостью, равномерным и красивым покрытием и высокой коррозионной стойкостью. Поскольку медь и алюминий не поддаются прямой сварке, все они должны быть химически никелированы перед пайкой. Для сварки можно использовать другие процессы.
Нанесение краски для горячей сушки: Краска для горячей сушки - это высокоэффективное специальное покрытие под названием тефлон, которое наносится на поверхность радиатора при высокой температуре (280 ℃ ~ 400 ℃). Именно поверхность радиатора обладает такими характеристиками, как антипригарное покрытие, термостойкость, влагостойкость, износостойкость и коррозионная стойкость. По сравнению с традиционный процесс окрашивания пекарной краской имеет преимущества с точки зрения эстетики и теплопроводности, но радиаторы с тепловыми трубками легко растягиваются и деформируются из-за высокой температуры, поэтому на данном этапе необходимо специально использовать форму низкотемпературной краски.
Поскольку обрабатываемая мощность продолжает увеличиваться, радиатор начинает объединяться с тепловыми трубками, ребрами и другими устройствами, образуя более производительный модуль рассеивания тепла, и появляются радиаторы с водяным охлаждением и более высокой эффективностью теплоотдачи.
Периодически мы будем обновлять технологию теплового расчета и облегчения веса и информацию о них, делится с вами, обеспечивать вам материал для справок. Благодарим вас за проявленное внимание к Walmate.
Аннотация: основным отопительным оборудованием в электронной системе управления автомобилей на новых источниках энергии является инвертор, роль которого заключается в преобразовании постоянного тока аккумуляторной батареи в переменный ток, который может приводить в действие двигатель. В этом процессе IBGT в инверторе будет выделять много тепла. Чтобы решить проблемы теплоотдачи в этом оборудовании, в этой статье мы расскажем о принципе работы инвертора и передовой технологии рассеивания тепла с жидкостным охлаждением.
1-Применение IGBT в электронной системе управления автомобилей на новых источниках энергии
В качестве блока преобразования электрической энергии, соединяющего аккумулятор и приводной двигатель в автомобиле на новых источниках энергии, электронная система управления является ядром привода и контроля двигателя. Являясь устройством для подключения высоковольтных аккумуляторов и питания двигателя друг к другу, инвертор отвечает за преобразование электрической энергии постоянного тока (аккумуляторы, аккумуляторные батареи) в преобразователи постоянного напряжения фиксированной частоты или переменного тока с регулируемой частотой (обычно 220 В, синусоидальная волна 50 Гц) , тем самым обеспечивая преобразование электрической энергии.
Принципиальная схема состава электронной системы управления
Модуль питания IGBT в инверторе играет очень важную роль в этом процессе. IBGT выделяет много тепла в процессе преобразования энергии, и когда температура IGBT превышает 150℃, IGBT не может функционировать, поэтому следует использовать охлаждающее оборудование с воздушным или водяным охлаждением. Термическая стабильность работы IGBT стала ключом к оценке производительности системы электропривода.
Принцип работы инвертора
В дополнение к электронным системам управления, IGBT также широко используются в бортовых системах управления кондиционированием воздуха и системах подзарядки автомобилей на новых источниках энергии:
Представлены в качестве основного технического компонента такого оборудования, как электромобили и зарядные устройства. На IGBT-модули приходится почти 10% стоимости электромобилей и около 20% стоимости зарядных устройств, а термическая стабильность их работы стала ключом к оценке производительности системы электропривода.
2-Технология жидкостного охлаждения IGBT
Периодически мы будем обновлять технологию теплового расчета и облегчения веса и информацию о них, делится с вами, обеспечивать вам материал для справок. Благодарим вас за проявленное внимание к Walmate.
Герметичность аккумуляторной батареи является важнейшим показателем в электромобилях и системах хранения энергии. Испытание герметичности аккумуляторной батареи в основном проводится на корпусе аккумуляторной батареи, интерфейсе, разъеме, охлаждающем узле и т. д., чтобы гарантировать, что внутренняя часть аккумуляторной батареи не загрязнена или не пропитана примесями, такими как пыль и влага из внешней среды, и что охлаждающий узел не протекает, чтобы гарантировать, что аккумуляторная батарея сохраняет нормальную производительность и срок службы, и не вызывает несчастных случаев, связанных с безопасностью, таких как короткое замыкание или взрыв.
1-Стандартная формула для испытаний уровня защиты и герметичности аккумуляторной батареи
International Protection Making (IEC60529), также известный как уровень защиты от посторонних тел или код IP. Система уровня защиты IP (Ingress Protection) — это стандарт, установленный Международной электротехнической комиссией (МЭК) для классификации уровня защиты корпусов электрооборудования от проникновения посторонних тел и воды. Уровень герметичности корпуса аккумуляторной батареи обычно должен достигать IP67 или IP68, что означает, что корпус аккумуляторной батареи должен быть полностью защищен от проникновения пыли (уровень пылезащиты 6) и может быть погружен в воду под определенным давлением на определенный период времени без попадания воды до опасного уровня (уровень водонепроницаемости 7). Более строгие требования заключаются в том, что аккумуляторная батарея может быть погружена в воду на глубину 1 м на 60 минут без попадания воды (уровень водонепроницаемости 8). Уровень защиты IP обычно состоит из двух цифр. Чем больше число, тем выше уровень защиты, как показано на рисунке 1:
Рисунок 1: Описание уровня защиты IP
Чтобы обеспечить соответствие аккумуляторной батареи требованиям IP67 и IP68, ее необходимо погрузить в воду. Этот метод занимает много времени, разрушает аккумуляторную батарею и несет определенные риски для безопасности. Он не подходит для автономного тестирования аккумуляторных батарей. Поэтому в отрасли стало обычной практикой использовать испытание на герметичность, чтобы гарантировать, что аккумуляторная батарея соответствует требованиям IP67 и IP68. Формулировка стандартов испытаний на герметичность должна учитывать взаимосвязь между значением падения давления и скоростью утечки, а также взаимосвязь между отверстием и утечкой воды. Формулировка стандартов испытаний на герметичность включает ряд шагов от теоретических крайностей до экспериментальной проверки для достижения преобразования от уровня IP к стандартам испытаний на герметичность. Например, если взять IP68 в качестве примера:
Рисунок 2: Этапы разработки стандартов испытаний на герметичность
2- Выбор методов испытаний на герметичность и анализ трудностей испытаний
Конструкция и качество изготовления аккумуляторной батареи являются ключевыми факторами, влияющими на герметичность, включая прочность и прочность крышки аккумуляторного отсека, герметизацию корпуса аккумуляторной батареи, интерфейсов и разъемов, взрывозащищенных вентиляционных отверстий и герметизацию самого электрического разъема. Кроме того, будут некоторые проблемы, которые влияют на герметичность во время использования, такие как проблемы теплового расширения и сжатия, старение материала, а также вибрация и удары. При производстве и изготовлении корпусов аккумуляторных батарей мы уделяем больше внимания плохой герметичности, вызванной такими проблемами, как точки сварки и качество соединений, например, неровные точки сварки, слабые или треснувшие сварные швы, воздушные зазоры и плохая герметизация соединений. Испытание на герметичность аккумуляторной батареи в основном делится на испытание на герметичность верхней оболочки, нижней оболочки и сборочных деталей. Испытание на герметичность верхней и нижней оболочек должно соответствовать требованиям герметичности утечки после сборки. При выборе метода испытания аккумуляторной батареи на герметичность обычно в комплексе учитываются характеристики аккумуляторной батареи, требования к точности испытаний, эффективность производства и стоимость.
Испытание корпуса аккумуляторной батареи в инженерии обычно делится на испытание герметичности процесса и испытание герметичности транспортировки. Кроме того, испытание герметичности верхней и нижней оболочек должно соответствовать требованиям герметичности утечки после сборки, что выдвигает более строгие требования к стандартам испытаний. Чтобы гарантировать, что герметичность соответствует требованиям, необходимо преодолеть следующие трудности в реальной эксплуатации:
l Стабильность конструкции изделия: качество сварных швов, включая электрозаклепки, крановые сварные швы, сварные швы балок, сварные швы днища рамы, сварные швы передней и задней крышки рамы и т. д. Проблемы с утечкой при сварке в основном сосредоточены в точках начала и окончания дуги, а также дефекты, вызванные прожогами; трещины, вызванные напряжением деформации сварки, такие как сварка боковой стенки полости днища, расслоение материала полости днища и неспособность выдерживать напряжение деформации сварки.
l Адаптивность и устойчивость герметичных приспособлений: конструкция приспособлений должна точно соответствовать форме и размерам испытываемых компонентов, гарантируя, что компоненты могут быть надежно закреплены на приспособлениях во время процесса тестирования, тем самым уменьшая ошибки тестирования, вызванные позиционными сдвигами или вибрациями. Однако на практике размер и форма аккумуляторных батарей значительно различаются, что требует проектирования и изготовления нескольких различных испытательных приспособлений, что увеличивает затраты и сложность эксплуатации. Разработка универсального приспособления еще больше усложнит процесс проектирования.
l Повторяемость результатов испытаний на герметичность: на результаты испытаний на герметичность влияют такие факторы, как давление воздуха, температура и сухость испытываемой детали/крепления.
l Для деталей с большим количеством непроникающих мелких трещин из-за влияния таких факторов, как точность оборудования для обнаружения и параметры обнаружения, источник утечки может быть не обнаружен, что приведет к пропуску обнаружения.
Рисунок 3: Инструменты для проверки герметичности
3-Комбинация решений по обнаружению герметичности аккумуляторных батарей, обычно используемых в машиностроении
Испытание герметичности корпуса аккумуляторной батареи обычно включает испытание герметичности и испытание погружением в воду. При испытании герметичности верхняя крышка аккумуляторного отсека герметизируется, оставляя только порт разъема в качестве воздухозаборника. Герметичность аккумуляторной батареи оценивается путем контроля давления воздуха и наблюдения за тем, есть ли утечка воздуха. Испытание погружением в воду заключается в полном погружении всего аккумуляторного отсека в воду и оценке его герметичности путем проверки того, есть ли вода в отсеке.
Обнаружение утечек гелия — это технология, которая использует гелий в качестве индикаторного газа для обнаружения утечек путем определения концентрации гелия в точке утечки. Когда гелий попадает внутрь или наружу тестируемого устройства, где может быть утечка, если есть утечка, гелий быстро попадет или выйдет из системы через утечку и будет обнаружен масс-спектрометром. Метод обнаружения утечек гелия имеет высокую эффективность обнаружения, особенно при обнаружении небольших утечек.
Рисунок 4: Сравнение методов обнаружения утечек
В реальном производстве несколько методов обнаружения обычно объединяются для повышения эффективности и точности обнаружения. Например, метод обнаружения утечки гелия подходит для высокоточного и небольшого обнаружения утечек, в то время как метод дифференциального давления имеет характеристики высокой точности и быстрого реагирования. Кроме того, хотя традиционный метод обнаружения воды имеет низкую точность обнаружения, он интуитивно понятен и недорог, и является удобным способом обнаружения утечек.
Мы будем регулярно обновлять технологии и информацию о тепловых проектах и оптимизации, и делиться этой информацией с вами для справки. Благодарим вас за интерес к компании Walmate.
Потенциальная потеря герметичности блока жидкостного охлаждения накопителя энергии связана с рядом факторов, таких как: утечка, коррозия и отложения, конденсация воды и другие виды отказов.
1- Взаимосвязь и состав жидкостей
В системе жидкостного охлаждения накопителя энергии жидкостное соединение отвечает за передачу охлаждающей жидкости между различными компонентами. Благодаря эффективному жидкостному соединению охлаждающая жидкость эффективно циркулирует в системе, тем самым удаляя избыточное тепло, выделяемое в процессе зарядки и разрядки аккумулятора.
Хорошо герметизированная система может эффективно предотвратить утечку охлаждающей жидкости. Утечка не только приведет к потере охлаждающей жидкости и потребует частого пополнения, но и повлияет на эффективность рассеивания тепла и стабильность системы. В системах хранения энергии утечка охлаждающей жидкости может также вызвать короткое замыкание батареи, что приведет к проблемам безопасности.
2-Герметичная конструкция системы соединения жидкостей
Герметичная конструкция системы гидравлических соединений является ключевым звеном, обеспечивающим герметичность системы и предотвращение утечки жидкости в различных условиях эксплуатации.
Рисунок 1: Типичное развертывание системы жидкостного охлаждения для хранения энергии
(1) Проанализируйте возможные источники утечки и точки риска в системе:
l Самогерметизирующее свойство узла жидкостного охлаждения. Например, в интегрированной конструкции системы каналов жидкостного охлаждения и коробки Pack компоненты соединены сваркой. Дефекты качества сварки, плохая сварка, поры, трещины и т. д. могут привести к проблемам с просачиванием жидкости.
l Нерациональная конструкция конструкции. Например, установочные отверстия или резьбовые отверстия коробки жидкостного охлаждения расположены слишком близко к каналу потока, а плохо сваренные детали могут легко стать каналами для просачивания жидкости.
l Детали соединения: Соединения труб, клапаны и соединения системы жидкостного охлаждения являются обычными местами утечек. Если структура соединения не спроектирована должным образом или производственный процесс не является сложным, внутри соединений имеются крошечные дефекты, и охлаждающая жидкость также может вытекать из этих дефектов.
l Утечка, вызванная неправильной установкой, старением или повреждением материала и т. д.
(2) Конструкция уплотнительной конструкции:
l В жидкостно-охлаждаемом PACK используется метод охлаждения с разделением холодной пластины «сухой-влажный». В нормальных рабочих условиях элементы батареи не контактируют с охлаждающей жидкостью, что может обеспечить нормальную работу элементов батареи. Одним из решений для жидкостного охладителя для хранения энергии является его формирование с помощью процесса экструзии, интеграция канала потока непосредственно на холодной пластине, а затем использование механической обработки для открытия пути циркуляции охлаждения. В этом процессе выбор правильного процесса сварки является важным шагом для обеспечения герметизации. Подробности см. в разделе «Проектирование процесса сварки для нижнего ящика для хранения энергии».
l Трубопроводы жидкостного охлаждения в основном используются для переходных мягких (жестких) трубных соединений между источниками жидкостного охлаждения и оборудованием, между оборудованием и между оборудованием и трубопроводами. Основными способами соединения являются:
Быстрое соединение: одним из методов подключения систем жидкостного охлаждения для хранения энергии является использование быстроразъемного соединения VDA или CQC.
Резьбовое соединение: Оба конца соединительной конструкции подвижно соединены с трубами, а резьбовое соединение между внутренним резьбовым кольцом и резьбовой втулкой увеличивает прочность соединения.
Соединение ограничивающей трубы и гайки: Соединительная труба зажимается на одном конце трубы, а ограничивающие трубы неподвижно устанавливаются по обеим сторонам соединительной трубы. Резиновые шайбы и выпуклые кольца неподвижно устанавливаются внутри ограничивающих труб, а канавка ограничивающего кольца открывается на поверхности головки соединительной трубы. Гайка вращательно соединена с верхней частью ограничивающей трубы и вращательно соединена с ограничивающей трубой посредством резьбы.
Соединение уплотнительного кольца: внутренняя поверхность резьбовой втулки приклеена с помощью мощного клея к уплотнительному кольцу, внутреннее кольцо которого подвижно соединено с внешней поверхностью трубопровода, чтобы предотвратить утечку жидкости в процессе эксплуатации.
(3) Пластина жидкостного охлаждения PACK, интерфейс кабины, трубопровод кабины и т. д. спроектированы с долговременной защитой от коррозии при использовании обычной охлаждающей жидкости, обычной температуры и расхода, чтобы обеспечить длительную работу без коррозии. Влияние условий эксплуатации на герметичность жидкости:
l Температура. Влияние высокой температуры: По мере повышения температуры вязкость жидкости обычно уменьшается, что может привести к снижению уплотнительных свойств жидкости, тем самым влияя на герметичность жидкости. Например, некоторые уплотнительные материалы могут деформироваться или разрушаться при высоких температурах, вызывая утечку. Влияние низкой температуры: В условиях низкой температуры жидкость может стать вязкой, что затрудняет ее поток, но это также может улучшить характеристики уплотнительного материала, тем самым в определенной степени повышая герметичность жидкости.
l Давление. Среда высокого давления: Под высоким давлением плотность и вязкость жидкости могут увеличиться, тем самым улучшив герметизирующие свойства жидкости. Однако чрезмерное давление может также повредить уплотнительный материал и вызвать утечку. Среда низкого давления: Под низким давлением уплотнительные свойства жидкости могут быть относительно слабыми, особенно если сам уплотнительный материал неисправен или устарел, вероятность утечки возрастает.
l Скорость потока. Высокая скорость потока: Когда жидкость течет с высокой скоростью, она может создавать большую ударную силу на уплотнительной поверхности, вызывая износ или деформацию уплотнительного материала, тем самым влияя на герметичность жидкости. Низкая скорость потока: При низкой скорости потока уплотнительные свойства жидкости относительно хороши, но это также может скрывать некоторые потенциальные проблемы с уплотнением, такие как незначительные дефекты материала.
3-Проблемы коррозии и отложений
l Влияние засоров на герметичность
Охлаждающая жидкость, отложения или рост котла могут привести к внутренним засорениям, плохому потоку охлаждающей жидкости и снижению эффективности охлаждения.
Загрязнение и образование накипи: Минералы в охлаждающей жидкости могут образовывать отложения на внутренней стенке трубы после длительной эксплуатации, что называется «накипью». Загрязнение может также образовываться из-за осаждения твердых частиц, кристаллизации, коррозии или микробной активности. Эта грязь засоряет трубы и охлаждающие пластины, увеличивает сопротивление потоку и снижает эффективность теплопередачи.
Проблема пены: в системе жидкостного охлаждения может образовываться пена. Пена будет прилипать к поверхности холодной пластины, что приведет к снижению эффекта теплопередачи и может увеличить сопротивление в работе системы, вызвать кавитационную коррозию насоса и т. д., а также повредить оборудование.
l Влияние вихревых токов на герметичность:
Когда жидкость течет в трубе или зазоре, изменения скорости могут привести к образованию вихрей, особенно когда жидкость проходит через узкие части или препятствия, вихри образуются с большей вероятностью. Вязкость и плотность жидкости также влияют на образование вихрей. Жидкости с более высокой вязкостью с большей вероятностью образуют вихри, в то время как жидкости с более высокой плотностью могут ослабить образование вихрей.
Пути утечки: вихревые токи образуют вихри на контактных поверхностях, которые могут образовывать крошечные пути утечки в зазорах или неровных поверхностях, что приводит к утечке газа или жидкости.
Поверхностный износ: вихревой поток может вызвать износ контактных поверхностей, особенно в условиях высокоскоростного потока. Этот износ может еще больше снизить герметичность, поскольку изношенные поверхности с большей вероятностью образуют новые каналы утечки.
Тепловые эффекты: вихревые токи генерируют тепло, которое может вызвать деформацию или тепловое расширение материала контактной поверхности, тем самым влияя на герметичность, особенно в системах с большими перепадами температур.
4-Проблема с конденсацией воды
При определенных условиях в линиях жидкостного охлаждения может образовываться конденсат, что может привести к повреждению оборудования или снижению эффективности. Неисправность изоляции: если изоляционный материал трубы поврежден или состарился, тепло будет теряться, и охлаждающий эффект будет нарушен. Особенно в условиях низких температур неисправность изоляции может привести к образованию инея или льда на поверхности трубы. Растрескивание от замерзания: в условиях низких температур, если не принять надлежащих мер по защите от замерзания, охлаждающая жидкость в трубах может замерзнуть и привести к разрыву труб.
Решения
l Меры герметизации: Убедитесь, что вход и выход трубопровода жидкостного охлаждения полностью перекрыты, чтобы предотвратить попадание наружного влажного воздуха в аккумуляторный отсек.
l Оборудование для осушения воздуха: установите кондиционер с функцией осушения воздуха или используйте функцию осушения воздуха, чтобы поддерживать влажность в батарейном отсеке в пределах допустимого диапазона.
l Контроль температуры: Установка систем кондиционирования или вентиляции позволяет контролировать температуру и влажность окружающей среды, в которой находится шкаф для хранения энергии. Например, температуру можно поддерживать на уровне 20-25 градусов по Цельсию, а относительную влажность можно контролировать на уровне 40%-60%.
l Меры изоляции: пустые батарейные стойки следует просто изолировать, чтобы предотвратить попадание влаги в отсек с батарейными блоками.
Мы будем регулярно обновлять технологии и информацию о тепловых проектах и оптимизации, и делиться этой информацией с вами для справки. Благодарим вас за интерес к компании Walmate.
Полностью герметичная конструкция блока хранения энергии является ключом к обеспечению его безопасности и долгосрочной стабильной работы. Герметизация по сути представляет собой использование устройства для закрытия (герметизации) зазора или обеспечения герметичности соединения. Полностью герметичная конструкция может эффективно предотвратить утечку жидкости и газа внутри элемента батареи, что имеет решающее значение для обеспечения безопасной и стабильной работы системы хранения энергии. Поэтому при проектировании необходимо учитывать как герметичность, так и герметизацию жидкой среды.
В реальной эксплуатации конструкция уплотнения пакета хранения энергии должна всесторонне учитывать множество факторов, таких как материалы, процессы, испытательное оборудование, условия окружающей среды и производственные процессы, чтобы гарантировать, что ее уплотнительные характеристики могут соответствовать ожидаемым стандартам. В этой статье объясняется практика применения и ключевые моменты конструкции уплотнения пакета хранения энергии в реальной инженерии с точки зрения герметичности корпуса пакета, герметичности жидкостного цикла охлаждения и жидкостной охлаждающей среды.
Предыдущая статья: Конструкция герметичного корпуса аккумуляторного блока
Уплотнительная конструкция помогает поддерживать стабильную температуру и давление внутри блока хранения энергии, что играет ключевую роль в нормальной работе и производительности батареи; а уплотнительная конструкция может уменьшить воздействие внешней среды на внутреннюю батарею, например, влаги, пыли и других загрязняющих веществ и т. д., тем самым повышая надежность и срок службы системы. Кроме того, использование соответствующих уплотнительных материалов и конструкций может эффективно улучшить износостойкость и устойчивость к старению уплотнений, повысить долговечность всей системы хранения энергии и сократить расходы на техническое обслуживание.
Основная идея герметичного проектирования заключается в анализе конструкции коробки для выявления ключевых областей, где может существовать утечка, а затем в принятии целевых мер в соответствии с конкретными эксплуатационными и функциональными требованиями различных областей.
1-Анализ структуры коробки
Коробка является не только физическим носителем модулей батареи и электрических компонентов, но и важной гарантией безопасной и надежной работы всей системы хранения энергии. Это «скелет» пакета хранения энергии, который обычно состоит из верхней крышки, нижней коробки, опорных компонентов и уплотнительных деталей и болтов и т. д.
Рисунок 1: Схематическая диаграмма корпуса блока хранения энергии и ключевые области, на которые следует обратить внимание при проектировании герметизации (например, отмеченные красными стрелками)
Как показано на рисунке выше, выясните, где могут возникнуть потенциальные утечки:
l Множество точек соединения деталей, таких как: интерфейс сборки между верхней крышкой и нижним корпусом, интерфейс установки между высоковольтными и низковольтными разъемами и корпусом, интерфейс установки между открытыми компонентами и аккумуляторным отсеком и т. д.
l Если для соединения используются болты, также может возникнуть риск утечки в точке установки и крепления, например, в электрическом интерфейсе и интерфейсе установки передней панели коробки.
l В верхней крышке и нижнем корпусе коробки не должно быть отверстий или зазоров для обеспечения герметичности и защитных свойств коробки.
Рисунок 2: Нижний корпус системы жидкостного охлаждения (рама из листового металла + нижняя пластина из алюминия для жидкостного охлаждения)
2- Герметичная конструкция монтажного интерфейса между верхней крышкой и нижней коробкой
Верхнюю крышку обычно можно разделить на два типа: плоский тип и тип специальной формы. Их структурные характеристики также различаются. Например, композитный материал SMC, алюминий, независимо от того, какой материал, чтобы уменьшить сложность самоуплотняющейся конструкции, верхняя крышка корпуса батареи Крышка обычно имеет цельную конструкцию. Кроме того, требования к открытию верхней крышки также должны соответствовать требованиям интерфейса и должны быть независимыми от интерфейса уплотнения, чтобы уменьшить влияние на уплотнение аккумуляторной батареи. Конструкция уплотнения верхней крышки обычно следует следующим принципам:
l Интегрированная конструкция деталей позволяет избежать проектирования отдельных деталей, что обеспечивает стабильность «самоуплотняющихся» характеристик верхней крышки.
l Позиционные отверстия и элементы позиционирования расположены на краю верхней крышки (за пределами уплотнительного интерфейса между верхней крышкой и нижним лотком).
l Уплотнительное соединение между верхней крышкой и нижним корпусом коробки требует, чтобы сопрягаемая поверхность отвечала требованиям «равномерного» и «непрерывного» уплотнения.
В настоящее время основными решениями для нижнего ящика пакета хранения энергии являются: ящик из листового металла + пластина жидкостного охлаждения, литой ящик + пластина жидкостного охлаждения, профильный интегрированный ящик, литой интегрированный ящик и т. д. Среди них профильный интегрированный ящик и другие решения. Напротив, он имеет преимущества хорошей несущей способности канала потока и низкой стоимости открытия формы, и широко используется. Выбор процесса сварки оказывает большое влияние на эффективность уплотнения. Для сварных соединений из разных материалов и толщин выбор подходящего метода сварки может эффективно улучшить качество сварки, чтобы обеспечить общую прочность и эффективность уплотнения системы.
Кроме того, конструкция уплотнения нижнего короба должна соответствовать следующим принципам уплотнения:
l Для изготовления каркаса используются профили замкнутого сечения, а на стыках применяется технология самоуплотняющихся линейных соединений, например, технология сварки CMT.
l Поддоны для батарей, изготовленные из алюминиевых профилей, необходимо проектировать с одним или несколькими непрерывными слоями герметизирующего коллоида.
l В случае интегрированной пластины жидкостного охлаждения в нижнем коробе необходимо рассмотреть возможность использования коллоидных уплотнений или технологий самоуплотняющихся линейных соединений, таких как технология сварки трением с перемешиванием FSW.
l Уплотнительный интерфейс между верхней крышкой и нижним корпусом коробки требует соответствующей поверхности для соответствия требованиям «равномерного» и «непрерывного» уплотнения. При необходимости уплотнительный интерфейс должен быть обработан и отполирован.
Рисунок 3: Распространенные формы уплотнения между верхней крышкой и нижней коробкой
Обычно верхняя крышка и нижний корпус блока хранения энергии имеют изогнутый фланец и уплотнительную прокладку, как показано на рисунке 2. Верхняя крышка, нижний корпус блока и уплотнительная прокладка полностью уплотнены и соединены крепежными болтами, чтобы гарантировать, что блок хранения энергии соответствует требованиям IP67.
3- Герметичная конструкция электрических и коммуникационных интерфейсов, а также интерфейса установки на передней панели нижнего корпуса
Передняя панель коробки (как показано на рисунке 3) имеет отверстия в экструдированном профиле для установки электрических и коммуникационных интерфейсов для реализации таких функций, как передача тока, коммуникационное взаимодействие и контроль безопасности.
Рисунок 4:Электрические и коммуникационные интерфейсы и интерфейс установки передней панели нижнего корпуса
Герметичность монтажного интерфейса между коробкой и электрическими, коммуникационными и другими интерфейсами должна соответствовать следующим принципам:
l Форма интерфейса спроектирована обтекаемой, чтобы снизить вероятность скопления и проникновения газа и жидкости в интерфейс.
l Точное выравнивание позволяет избежать зазоров, вызванных несовпадением интерфейсов во время установки.
l Перед установкой выполните предварительную герметизацию интерфейса и добавьте антивибрационные прокладки или герметики, чтобы усилить первоначальный эффект герметизации или уменьшить вероятность нарушения герметизации из-за вибрации.
Кроме того, с точки зрения выбора крепежа, используются высокопрочные, высокомоментные крепежи, которые многократно затягиваются в процессе монтажа для обеспечения герметичности интерфейса. Например, если используется гайка для сварки встык, ее особенностью является то, что ее можно напрямую соединить с отверстием в стенке соединяемой детали (передняя панель коробки) для сварки встык. Такая конструкция конструкции может значительно улучшить герметичность соединительной детали.
Рисунок 5: Использование гаек, приваренных встык, для повышения герметичности
4-Выбор уплотнения
Проектирование и выбор уплотнения имеют решающее значение, поскольку они напрямую влияют на надежность и срок службы системы. Ниже приведены ключевые факторы, которые следует учитывать при проектировании и выборе уплотнений для систем жидкостного охлаждения накопителей энергии:
l Уплотнительный материал должен обладать определенной химической и давящей совместимостью и выдерживать диапазон рабочих температур системы, включая высокие и низкие температуры. Выбор материала уплотнения зависит от условий эксплуатации и требований к сроку службы. Обычные уплотнительные материалы включают резину, политетрафторэтилен (ПТФЭ), нейлон, металл и т. д.
l Свобода от утечек: Уплотнение должно быть способно адаптироваться к незначительной деформации, которая может возникнуть в системе во время работы, чтобы обеспечить хороший эффект уплотнения в различных рабочих условиях. Как правило, деформация прокладки должна быть больше 30% и меньше 60%, а давление на уплотняющем интерфейсе должно быть больше 30 кПа.
Мы будем регулярно обновлять технологии и информацию о тепловых проектах и оптимизации, и делиться этой информацией с вами для справки. Благодарим вас за интерес к компании Walmate.
Чтобы соответствовать требованиям рынка, таким как большие пролеты, быстрые итерации и богатые линейки продуктов, обеспечивая при этом снижение затрат, повышение эффективности и гарантию качества, для автомобильной промышленности стандартизация продукции - платформизация транспортных средств, несомненно, является хорошей стратегией. Благодаря платформизации аккумуляторов одно и то же решение аккумуляторной батареи может быть сопоставлено для разных моделей, или решения аккумуляторной батареи, состоящие из одного типа аккумуляторных элементов и схожих структур, могут быть сопоставлены. Это означает, что можно стандартизировать как можно больше деталей, что может сократить цикл разработки, сэкономить затраты, оптимизировать производственные линии и повысить эффективность производства.
Первое: Платформизация аккумуляторов
Решение аккумуляторной платформы способствует общему планированию продукции, снижению затрат и оптимизации производственных мощностей. Согласно стратегии аккумуляторной платформы платформы транспортного средства, необходимо учитывать пересечение и пропускную способность требований каждой модели платформы и использовать как можно меньше аккумуляторов и аккумуляторных решений, чтобы быть совместимыми с как можно большим количеством моделей. При разработке архитектуры чисто электрических проектов крайне важно разумно расположить интегрированный силовой аккумуляторный блок. Конкретные элементы работы включают требования к мощности и производительности мощности, безопасность столкновений, расположение и пространство компоновки и т. д.
1-Пространственные границы размеров и стандартизация элементов аккумуляторной батареи
l Доступные места для установки аккумуляторных батарей
В настоящее время основная схема расположения аккумуляторной батареи находится под полом, в том числе под передними сиденьями, под задними сиденьями, в среднем канале и у подножки. Такая схема позволяет максимально использовать доступную площадь, снизить центр тяжести автомобиля, улучшить устойчивость управления автомобилем и оптимизировать путь передачи силы столкновения.
Рисунок 1: Схема расположения аккумуляторных батарей при разработке электромобилей
l Эволюция компоновки пространства для аккумуляторных батарей
Раздельный аккумуляторный блок: Принята схема размещения раздельного аккумуляторного блока, как в серии JAC Tongyue. Энергетический модуль состоит из двух аккумуляторных блоков, один из которых размещен в исходном положении топливного бака, а другой — в багажнике, где хранится запасное колесо.
Кроме того, инженеры постоянно исследуют доступное пространство в исходной конструкции бензиновых автомобилей, и компоновка батарейных блоков принимает формы «工», «T» и «土».
Этот тип конструкции представляет собой незначительную модификацию традиционного топливного автомобиля. Пространство очень ограничено, а объем и вес загружаемого аккумуляторного блока очень ограничены, поэтому емкость трудно увеличить, а запас хода невелик.
Интегрированный аккумулятор: Это новая концепция дизайна продукта. Конструкция всего транспортного средства вращается вокруг основного компонента - аккумуляторного блока. Аккумуляторный блок имеет модульную конструкцию и укладывается на шасси транспортного средства, чтобы максимально использовать доступное пространство.
l Расположение точек установки аккумуляторной батареи
Разумная компоновка аккумуляторной батареи имеет решающее значение, а ограничивающими факторами при проектировании являются дорожный просвет, проходимость, безопасность при столкновении, требования к питанию и многие другие аспекты.
Рисунок 2: Ограничения по размеру аккумуляторной батареи
Платформа транспортного средства должна определять категорию, уровень и положение каждой модели транспортного средства в пределах платформы, а затем определять размер и колесную базу транспортного средства. Компоновка транспортного средства разбивает размерный контур аккумуляторной батареи в направлениях X, Y и Z в соответствии с пространством транспортного средства. Аккумуляторная батарея должна быть расположена в заданном контуре транспортного средства, чтобы гарантировать отсутствие помех между различными системами транспортного средства. Индекс снаряженной массы может разложить требования к качеству системы аккумуляторной батареи.
Что касается размера батареи, то конструкция силовых аккумуляторных батарей не может избежать жестких контрольных показателей, таких как пространство транспортного средства и снаряженная масса, что означает, что существует порог для проектирования ячеек батареи. Ограниченный этим порогом, размер ячейки батареи будет сосредоточен в определенном диапазоне, например: длина квадратных ячеек батареи составляет 150-220 мм, ширина составляет 20-80 мм, а высота составляет около 100 мм. Изменение тенденции спецификаций размера ячеек батареи является результатом взаимодополняющих отношений между платформизацией транспортного средства и стандартизацией батарей.
Однако стратегии платформ аккумуляторов, модели транспортных средств и понимание стандартизации у разных автопроизводителей различаются, что приводит к существенным различиям в текущих продуктовых решениях. Например, стратегия стандартизации BYD заключается в полной замене лезвийного аккумулятора, размер которого зафиксирован на уровне 960*13,5 (14)*90 (102) мм, а напряжение одной ячейки составляет 3,2/3,3 В.
2- Разработка пределов выносливости и решений по емкости аккумулятора
Аккумуляторная батарея обеспечивает транспортное средство энергией для движения: емкость батареи, глубина разряда и плотность энергии влияют на количество доступной мощности. Для того чтобы удовлетворить потребности различных моделей, разница в энергопотреблении моделей стала важной проблемой. На запас хода транспортного средства будут влиять такие факторы, как электропривод, батарея, снаряженная масса, сопротивление ветра, механическое сопротивление, потребление энергии при низком напряжении и рекуперация энергии. Возможность совместного использования решений для батарей между моделями с большой разницей в энергопотреблении слаба, поэтому необходимо разрабатывать персонализированные решения для питания батарей, включая размер батареи, качество, мощность и оптимизацию производительности питания для удовлетворения требований к производительности круиз-контроля.
В условиях ограничений чистого электрического диапазона платформы производства транспортных средств, чистый разряд, требуемый аккумулятором, будет зависеть от энергопотребления различных моделей. Необходимо подтвердить распределение энергопотребления каждой модели на платформе, чтобы далее преобразовать полосу пропускания энергопотребления в распределение спроса на аккумулятор, а затем определить план мощности аккумулятора, требуемый платформой.
3-Граница производительности мощности
Динамические характеристики всего автомобиля включают в себя характеристики ускорения, постоянной скорости и режима сохранения заряда при различных состояниях заряда (SOC) и температурных условиях. Это соответствует характеристикам мощности-напряжения аккумулятора при различных SOC и температурах. Мощность аккумулятора соответствует требованиям к мощности силовой системы автомобиля, а напряжение - требованиям к номинальному напряжению тягового электродвигателя.
Как правило, оценка аккумуляторных решений для всей платформы транспортного средства начинается с времени разгона 100 километров при нормальной температуре и высокой мощности и его разложения на индикатор батареи, и постепенно распространяется на разложение на индикатор батареи во всем диапазоне и при всех условиях эксплуатации.
ВТОРОЕ: Разработка аккумуляторного отсека
1-Интеграция и модуляризация аккумуляторов
Оптимизируйте конструкцию аккумуляторных модулей, улучшите интеграцию и модульность аккумуляторных блоков, сократите количество неактивных компонентов и увеличьте плотность энергии аккумуляторных блоков.
В настоящее время популярные технологии интеграции аккумуляторных батарей включают CTP, CTB, CTC и другие формы. Форма, материал и комбинация деталей изменились с развитием технологии интеграции. Общее направление — интеграция и интеграция. За счет сокращения количества независимых деталей и использования одной большой детали для замены нескольких деталей формируются более крупные и более функциональные компоненты.
2-Конструкция аккумуляторного отсека
Корпус аккумулятора является носителем сборки системы силовой аккумуляторной батареи, играет ключевую роль в безопасной эксплуатации и защите продукта и напрямую влияет на безопасность всего транспортного средства. Конструктивная конструкция корпуса аккумулятора в основном включает выбор материалов оболочки для верхней оболочки, нижней оболочки и других компонентов корпуса аккумулятора, а также выбор решений производственного процесса. Верхняя крышка корпуса аккумулятора в основном играет роль герметизации и не подвергается большой нагрузке; нижний корпус корпуса аккумулятора является носителем всего продукта системы силовой аккумуляторной батареи, а модуль аккумулятора в основном расположен в нижнем корпусе. Поэтому должны быть предусмотрены структурные меры, такие как встроенные пазы и перегородки внутри корпуса аккумулятора, чтобы гарантировать, что модуль аккумулятора надежно закреплен во время движения транспортного средства, и нет движения в направлениях вперед, назад, влево, вправо, вверх и вниз, чтобы избежать удара по боковым стенкам и верхней крышке и повлиять на срок службы корпуса аккумулятора.
Рисунок 3: Решение для нижнего отсека аккумуляторной батареи, каркас с покрытием a, сварка FSW b + каркас, сварка FSW c + каркас
l Проектирование конструкции точки установки аккумуляторной батареи и фиксация соединения
Точка установки аккумуляторной батареи обычно принимает конструкцию монтажной балки, которая проходит через переднюю и заднюю части, а передний конец соединен с передней продольной балкой кабины, образуя эффективную и целостную закрытую балочную структуру. Точки установки разумно расположены в соответствии с распределением веса аккумуляторной батареи. Аккумуляторная батарея и транспортное средство фиксируются различными способами, включая крепление болтами, механическое крепление + гибридное соединение клеевым соединением, защелкивающееся соединение и т. д.
Рисунок 4: Схема расположения и установки аккумуляторной батареи
Аккумуляторная батарея обычно устанавливается на транспортном средстве с помощью нескольких подъемных проушин. Помимо большого веса самой аккумуляторной батареи, подъемные проушины также должны выдерживать дорожное возбуждение, вызванное движением транспортного средства, например, каменные дороги и глубокие выбоины. Такие прочные условия работы и условия неправильного использования предъявляют повышенные требования к прочности конструкции подъемной проушины.
Рисунок 5: Различные решения по соединению подъемных проушин: a. Сварная подъемная проушина b. Подъемная проушина из алюминиевой экструдированной рамы
l Конструкция безопасности и защиты аккумуляторного отсека
Механическая прочность и защита: Ящик для батареи должен иметь достаточную механическую прочность, чтобы защитить батареи внутри от механических ударов и толчков. Ящик для батареи должен выдерживать вибрацию, выдавливание и механические удары, чтобы обеспечить безопасность батареи в различных условиях.
Защита от столкновений: конструкция корпуса батареи должна учитывать безопасность столкновений, особенно при боковых столкновениях и столкновениях снизу. Обычно он изготавливается из алюминия или стали и соединяется с нижним лотком через внешнюю раму для обеспечения структурной жесткости и улучшения способности поглощения энергии столкновения. Кроме того, должны быть спроектированы соответствующие структуры поглощения столкновений, чтобы предотвратить деформацию корпуса батареи и повреждение элементов батареи.
Водонепроницаемый, пыленепроницаемый и устойчивый к коррозии: аккумуляторный ящик должен быть водонепроницаемым и пыленепроницаемым, и обычно использует уплотнительные прокладки уровня IP67 для обеспечения герметичности. Кроме того, следует также рассмотреть антикоррозионные меры, такие как напыление ПВХ-покрытия снаружи для повышения коррозионной стойкости.
Взрывобезопасная и предохранительная конструкция: при взрыве батареи энергия должна высвобождаться концентрированно и направленно через такие устройства, как сбалансированные взрывобезопасные клапаны, чтобы избежать попадания в кабину клиента. Кроме того, должны быть приняты меры взрывобезопасности (например, частичное разрушение конструкции) для предотвращения общего разрыва оборудования.
l Конструкция уплотнения
Конструкция уплотнительной поверхности между верхней крышкой и нижним корпусом аккумуляторного ящика играет важную роль в эффективности уплотнения, и ее конструкция должна быть спроектирована совместно с конструкцией аккумуляторного ящика и уплотнительным кольцом. Уплотнительная поверхность должна быть максимально плоской, чтобы избежать слишком большого количества изогнутых структур. Поскольку верхняя крышка и нижний корпус соединены болтами, используется большое количество болтов, поэтому особенно важно обеспечить соосность отверстий. При разумном расположении положений отверстий для болтов размеры положений должны быть максимально круглыми и располагаться симметрично в направлениях X и Y. Выбор количества соединительных болтов должен быть всесторонне рассмотрен на основе уровня уплотнения и объема рабочей нагрузки по разборке и сборке.
Рисунок 6: Конструкция уплотнения верхнего и нижнего корпуса, 1-верхняя крышка батареи, 2-уплотнительная прокладка, 3-нижняя крышка батареи, 4-металлический кабелепровод
l Электробезопасность и защита от короткого замыкания
Надежность соединения: разъемы внутри аккумуляторного отсека должны иметь правильную полярность, чтобы обеспечить допустимую нагрузку по току аккумуляторного отсека и надежность электрических/механических соединений, включая меры по релаксации и т. д.
Электрическая изоляция и конструкция сопротивления напряжению: конструкция модуля использует двойную изоляционную защиту. Сам элемент батареи имеет слой синей пленки элемента батареи и верхнюю накладку элемента батареи для соответствия требованиям изоляции и сопротивления напряжению. Изоляция и защита сопротивления напряжению установлены между торцевой/боковой пластиной и элементом батареи, а также между элементом батареи и нижней монтажной поверхностью.
l Проектирование терморегулирования
Разработка системы терморегулирования аккумуляторной батареи проходит через весь цикл проектирования и разработки системы аккумуляторной батареи, включая проектирование системы контроля температуры батареи, охлаждающей пластины, системы трубопроводов и т. д. Основная цель проектирования системы терморегулирования аккумуляторной батареи — обеспечить работу аккумуляторной системы при относительно подходящей рабочей температуре посредством управления нагревом или охлаждением с учетом компоновки пространства, стоимости проектирования, легкого веса и т. д., а также снизить разницу температур между ячейками для обеспечения постоянства.
Мы будем регулярно обновлять технологии и информацию о тепловых проектах и оптимизации, и делиться этой информацией с вами для справки. Благодарим вас за интерес к компании Walmate.
Аккумуляторная батарея является основным источником энергии для новых энергетических транспортных средств, обеспечивая движущую силу для всего транспортного средства. Мы обычно оцениваем преимущества и недостатки технологии аккумуляторных батарей с точки зрения эффективности (плотности энергии), безопасности, затрат на производство и обслуживание.
В конструкции аккумулятора напряжение одной ячейки составляет всего около 3-4 В, в то время как напряжение, необходимое для электромобилей, составляет не менее 100 В. Новые автомобили теперь имеют напряжение даже 700 В/800 В, а выходная мощность обычно составляет 200 Вт, поэтому аккумулятор необходимо повышать. Чтобы соответствовать требованиям электромобилей по току и напряжению, различные ячейки необходимо подключать последовательно или параллельно.
Аккумуляторная батарея состоит из аккумуляторных элементов, электронных и электрических систем, систем терморегулирования и т. д., которые заключены в каркасную конструкцию батареи — основание (лоток), рама (металлический каркас), верхняя крышка, болты и т. д. То, как «упаковать» эти компоненты и системы в единое целое более эффективно и безопасно, всегда было темой постоянных исследований и изысканий для всей отрасли.
Предыдущая статья: Инновации и развитие технологии интеграции аккумуляторов
Происхождение технологии групповых батарей питания можно проследить до 1950-х годов, и она возникла в бывшем Советском Союзе и некоторых европейских странах. Эта технология изначально использовалась как инженерная и производственная концепция для определения физического сходства деталей (универсальные технологические маршруты) и установления их эффективного производства.
Суть групповой технологии (GT) заключается в выявлении и изучении сходств связанных вещей в производственной деятельности, классификации схожих проблем в группы и поиске относительно унифицированных оптимальных решений для решения этой группы проблем с целью достижения экономической выгоды. В области силовых батарей групповая технология в основном включает технологию интеграции батарей из отдельных ячеек в аккумуляторные блоки (Packs), включая структуру, управление температурой, проектирование электрических соединений и технологию системы управления батареями (BMS).
Более ранней технологией группировки в автомобильной сфере является MTP (Module To Pack), что означает, что ячейки сначала интегрируются в модули, а затем модули интегрируются в пакеты. Эта технология характеризуется съемными и заменяемыми модулями, которые имеют хорошую ремонтопригодность, но эффективность группировки низкая. С развитием технологий технология группировки претерпела трансформацию из MTP в CTP (Cell To Pack). Технология CTP относится к технологии прямой интеграции ячеек в пакеты, устраняя традиционную модульную структуру и повышая эффективность группировки и производительность производства. В последние годы отрасль также изучает такие технологии группировки, как CTC (Cell To Chassis), CTB (Cell To Body & Bracket) и MTB (Module To Body) с более высокой эффективностью интеграции.
В области силовых батарей и электрохимического хранения энергии основные технологические достижения литиевых батарей исходят из структурных инноваций и инноваций в материалах. Первая заключается в оптимизации структуры «элемент-модуль-аккумуляторная батарея» на физическом уровне для достижения цели как улучшения объемной плотности энергии аккумуляторной батареи, так и снижения затрат; вторая заключается в исследовании материалов батареи на химическом уровне для достижения цели как улучшения производительности отдельных ячеек, так и снижения затрат. В этой статье основное внимание уделяется влиянию различных технологий структурной интеграции на технологию производства аккумуляторных батарей и направлению инновационного развития с точки зрения структурной интеграции аккумуляторных батарей. Текущие ключевые технологии для интеграции силовых батарей показаны на рисунке ниже:
1-MTP был ликвидирован
В начале текущей волны развития электромобилей на рынок вышло множество моделей нового энергетического транспорта, преобразованных из бензиновых. Они сохраняют традиционную компоновку и дизайн бензиновых автомобилей. Инженеры соединяют определенное количество ячеек аккумуляторов последовательно и параллельно, формируя относительно крупный модуль аккумуляторов, а затем несколько таких модулей размещаются в аккумуляторном блоке, который мы знаем как аккумуляторный блок "MTP". Поскольку аккумуляторный блок требует "упаковки" более двух раз, количество необходимых компонентов оказывается очень большим, и аккумуляторный блок выглядит как "три слоя внутри и три слоя снаружи". Избыточные компоненты занимают больше объема и веса системы, что приводит к плохим показателям объемной и массовой энергетической плотности аккумуляторного блока "MTP". Кроме того, поскольку в процессе проектирования бензинового автомобиля не было специально предусмотрено место для аккумулятора, аккумуляторная система может быть лишь "втиснута" в автомобиль, что снижает конкурентоспособность продукта и ухудшает пользовательский опыт.
С момента запуска новых интеллектуальных платформ электромобилей, представленных Tesla, собственные чисто электрические транспортные средства позволили устанавливать аккумуляторные батареи в идеальных пространственных местах более эффективным и регулярным образом, трехэлектрические системы могут быть более разумно расположены, а электронная и электрическая архитектура транспортного средства и конструкция управления температурой могут быть более эффективно интегрированы. Прочность продукта транспортного средства с точки зрения энергоэффективности, выносливости и интеллекта была значительно улучшена.
2-Интегрированная технология 2.0 Эра — CTP
Структура аккумуляторной батареи MTP имеет существенную проблему использования пространства. Использование пространства аккумуляторной ячейки для модуля составляет 80%, использование пространства модуля для аккумуляторной батареи составляет 50%, а общее использование пространства составляет всего 40%. Стоимость аппаратного обеспечения модуля составляет около 14% от общей стоимости батареи. Эта структура с низким использованием пространства не может удовлетворить требованиям разработки новых энергетических транспортных средств. В рамках идеи интеграции аккумуляторной ячейки → модуля → аккумуляторной батареи → кузова, если транспортное средство хочет загрузить как можно больше мощности в ограниченное пространство шасси и улучшить использование объема, необходимо рассмотреть стандартизацию каждого шага интеграции. Поскольку рыночный спрос на дальность поездки продолжает расти, объем одного аккумуляторного модуля продолжает увеличиваться, что косвенно приводит к появлению решения CTP.
Технология структуры CTP была рождена из соображений безопасности, сложности упаковки, снижения затрат и т. д. Под предпосылкой обеспечения безопасности элемента батареи технология CTP сокращает внутренние кабели и структурные части. По сравнению с технологией MTP, технология CTP не имеет модульной структуры и напрямую упаковывает элемент батареи в аккумуляторный блок перед его установкой на транспортное средство.
В настоящее время существует два основных подхода: первый заключается в том, чтобы рассматривать Pack как полноценный большой модуль, заменяющий несколько внутренних маленьких модулей, как это делает компания Ningde Times; второй — это проектирование без модульного решения, где сама батарея рассматривается как элемент, участвующий в обеспечении прочности, например, батарея в форме лезвия от BYD.
Суть технологии CTP заключается в отмене модульной конструкции. Аккумуляторная ячейка напрямую соединена с оболочкой, что сокращает использование торцевых пластин и перегородок. Проблемы, которые возникают в связи с этим, — это фиксация аккумуляторной батареи и управление температурой.
На самом деле, оригинальный продукт аккумуляторной батареи CTP не имел чисто бесмодульной конструкции, а представлял собой конструкцию, в которой исходные малые модули были объединены в три больших модуля и два средних модуля, а также на обоих концах имелись алюминиевые торцевые пластины, так что теоретически это все еще MTP, но в конструкции действительно произошли значительные улучшения.
После внедрения CTP 3.0 CATL представила более продвинутый метод производства, достигнув полностью бесмодульной конструкции. Элементы батареи были изменены с вертикальной ориентации по высоте на горизонтальное положение. Кроме того, между элементами батареи было реализовано новое решение для охлаждения, которое не только рассеивает тепло, но и обеспечивает функции поддержки, амортизации, изоляции и контроля температуры. Нижняя оболочка также была разработана с функцией ограничения фиксации.
Рисунок 1: Сравнение аккумуляторов CATL Kirin CTP2.0 и CTP3.0
3-Интегрированная технология 3.0 Эра — CTB, CTC
l Технология CTB
Технология CTP является крупным шагом вперед в инновациях в структуре аккумулятора, но она не совершила прорыва в самом аккумуляторном блоке. В технологии CTP аккумуляторный блок по-прежнему является независимым компонентом. По сравнению с оптимизированной стратегией CTP для аккумуляторных блоков, технология CTB объединяет панель пола кузова и крышку аккумуляторного блока в одно целое. Плоская уплотнительная поверхность, образованная крышкой аккумулятора, порогом двери, а также передней и задней балками, герметизирует пассажирский отсек герметиком, а дно собирается с кузовом через точку установки. При проектировании и производстве аккумуляторного блока аккумуляторная система интегрируется с кузовом в целом, могут быть выполнены требования к герметизации и водонепроницаемости самого аккумулятора, а герметизация аккумулятора и пассажирского отсека относительно проста, а риски контролируемы.
Таким образом, исходная сэндвич-структура «крышка аккумуляторного блока-ячейка аккумулятора-лоток» трансформируется в сэндвич-структуру «крышка аккумуляторного блока под кузовом-ячейка аккумулятора-лоток», уменьшая потерю пространства, вызванную соединением между кузовом и крышкой аккумулятора. В этом структурном режиме аккумуляторный блок является не только источником энергии, но и участвует в силе и передаче всего транспортного средства как структуры.
Рисунок 2: Принципиальная схема структуры технологии CTB
l Технология CTC
После внедрения метода CTC аккумуляторная батарея больше не является независимой сборкой, а интегрируется в корпус транспортного средства, что оптимизирует конструкцию продукта и процесс производства, сокращает количество деталей транспортного средства, особенно уменьшает внутренние структурные детали и разъемы батареи, имеет неотъемлемое преимущество легкости, максимизирует использование пространства и обеспечивает место для увеличения количества батарей и улучшения дальности поездки. При условии, что сама электрохимическая система остается неизменной, дальность поездки может быть увеличена за счет увеличения количества батарей.
Рисунок 3: Структурная схема технологии Tesla CTC
Например, Tesla и другие автопроизводители успешно запустили модели технологии CTC. На уровне ячеек они могут использовать многофункциональные эластичные сэндвич-структуры и технологию водяного охлаждения большой площади, а также накладывать технологию повторного использования пространства против столкновений в нижней части аккумуляторной батареи, полученную в результате комплексной разработки, принимая во внимание эффективность группировки, теплоотдачу и безопасность, и продвигая применение технологии CTC из двух измерений оптимизации ячеек и защиты конструкции транспортного средства. На уровне комплексной разработки транспортного средства аккумуляторная батарея напрямую интегрируется в шасси, устраняя связи модулей и аккумуляторных батарей. Реализована интеграция трех основных электрических систем (двигатель, электронное управление, батарея), трех второстепенных электрических систем (DC/DC, OBC, PDU), системы шасси (система трансмиссии, система привода, система рулевого управления, тормозная система) и модулей, связанных с автономным вождением, а распределение мощности оптимизируется, а потребление энергии снижается за счет интеллектуального контроллера домена питания.
4-Изменения в особых требованиях к аккумуляторным ящикам для технологий CTP, CTB и CTC
В традиционной конструкции аккумуляторной батареи аккумуляторный модуль играет роль опоры, фиксации и защиты аккумуляторной ячейки, в то время как корпус аккумуляторного ящика в основном несет внешнюю силу выдавливания. Применение технологий CTP, CTB и CTC выдвигает новые требования к аккумуляторным ящикам, которые в частности отражены в:
Требования к прочности корпуса аккумуляторного ящика улучшены: поскольку связь модуля уменьшена или устранена в конструкциях CTP, CTB и CTC, корпус аккумуляторного ящика должен выдерживать не только внешнюю силу выдавливания, но и силу расширения от аккумуляторного элемента, изначально приложенную модулем. Поэтому требования к прочности корпуса аккумуляторного ящика выше.
Возможность защиты от столкновений: после использования технологии CTP для удаления боковых балок аккумуляторной батареи, батарея будет напрямую принимать на себя удар при столкновении, поэтому аккумуляторная батарея CTP должна обладать достаточной устойчивостью к столкновениям.
Требования к изоляции, изоляции и рассеиванию тепла: структуры CTP или CTB и CTC изменяют профиль нижней пластины на водоохлаждаемую пластину на основе несущего шасси структурного ящика. Ящик для аккумуляторной батареи не только несет вес элементов батареи, но и обеспечивает управление температурой и другие функции для батареи. Структура более компактна, производственный процесс оптимизирован, а степень автоматизации выше.
Сниженная ремонтопригодность: Высокоинтегрированная конструкция усложняет замену аккумуляторной батареи. Например, в конструкции CTC элементы батареи заполнены смоляным материалом, что затрудняет замену элементов батареи и практически делает невозможным ремонт.
5-Влияние интеграции аккумуляторных батарей на инфраструктуру зарядки электромобилей
Выбор различных технологий интеграции батарейных пакетов одновременно подразумевает выбор различных способов компенсации: CTP склоняется к сменным батареям, в то время как более интегрированные CTB/CTC склоняются к быстрой зарядке.
Высокая степень интеграции означает, что в одном и том же пространстве можно разместить больше батарей, тем самым увеличивая запас хода электромобилей. Пользователям больше не нужно часто заряжать на короткие расстояния, но они могут предпочесть быструю зарядку во время дальних поездок. Поэтому при планировании инфраструктуры зарядки необходимо учитывать эти изменения, чтобы гарантировать, что она может удовлетворить потребности пользователей.
По мере увеличения интеграции аккумуляторных батарей их физические размеры и структура могут меняться, что может повлиять на конструкцию зарядного интерфейса и совместимость зарядного оборудования.
Кроме того, возросшая интеграция аккумуляторных батарей также может повлиять на скорость и эффективность зарядки. Возможно, потребуется разработать и внедрить более эффективные системы управления батареями и технологии зарядки, чтобы обеспечить быстрый и безопасный процесс зарядки.
Мы будем регулярно обновлять технологии и информацию о тепловых проектах и оптимизации, и делиться этой информацией с вами для справки. Благодарим вас за интерес к компании Walmate.
В процессе производства поддонов для аккумуляторных батарей и охлаждающих емкостей для хранения энергии для новых энергетических транспортных средств необходимая и соответствующая обработка поверхности является ключевым шагом, например: использование покрытия, окислительной обработки и т. д. для формирования защитного слоя на поверхности металла, чтобы противостоять эрозии коррозионных сред; Компоненты, требующие электрической изоляции, такие как элементы аккумуляторных батарей, пластины водяного охлаждения, стенки модулей и т. д., должны устанавливать изолирующую защитную пленку. Изоляция обычно достигается путем распыления изолирующего порошка или изолирующей краски. Выбор подходящей технологии обработки поверхности может не только улучшить производительность поддона/охладительной емкости для жидкости. Долговечность и безопасность также могут соответствовать потребностям различных сценариев применения. В этой статье обобщены общие технологии обработки поверхности для справки.
1-Чистка и полировка
В процессе производства на поверхности поддона могут скапливаться такие примеси, как технологическое масло, остатки моторного масла, порошок и пыль. Эти примеси не только влияют на срок службы поддона батареи, но и могут отрицательно влиять на производительность и безопасность батареи. Благодаря очистке и полировке эти примеси можно эффективно удалить, чтобы обеспечить чистоту поверхности поддона. Очистка и шлифовка могут эффективно удалить поверхностные загрязнения, заусенцы и сварочный шлак, делая поверхность гладкой и плоской, тем самым улучшая общее качество поддона/ящика батареи.
l химическая очистка
Щелочная очистка: Щелочная очистка в основном использует щелочные растворы (такие как гидроксид натрия, карбонат натрия и т. д.) для удаления жира, грязи и других органических веществ с поверхности алюминиевых сплавов. Щелочная промывка удаляет жир посредством омыления, эмульгирования и проникновения и смачивания, и в то же время образует водорастворимые осадки, тем самым достигая эффекта очистки. Щелочная очистка обычно используется для удаления жира, пыли и органических загрязнений с поверхности алюминиевых сплавов.
Травление: Травление использует кислотные растворы (такие как азотная кислота, соляная кислота и т. д.) для удаления оксидной окалины, ржавчины и других неорганических отложений на поверхности алюминиевых сплавов. Травление преобразует оксиды на поверхности металла в растворимые соли посредством реакции кислоты с оксидами на поверхности металла, тем самым удаляя поверхностные загрязнения. Травление в основном используется для удаления оксидной пленки, ржавчины и неорганической солевой окалины на поверхности алюминиевых сплавов. Травление часто используется для окончательной обработки металлических поверхностей для улучшения их отделки и плоскостности.
l Механическое шлифование
В процессе производства процесс шлифования позволяет удалить припуски на обработку, исправить погрешности формы, обеспечить гладкость и точность поверхности поддона/ящика, выполнить требования сборки и, таким образом, улучшить общую производительность и срок службы.
Очищенную и отполированную поверхность можно обрабатывать лакокрасочными материалами или другими материалами, что очень важно для последующего создания антикоррозионных, уплотнительных, теплопроводных, изоляционных, теплоизоляционных и других покрытий, а также играет ключевую роль в прочном креплении этих материалов к поддону/коробке.
2-Нанесение покрытия и защитной пленки
Помимо базовой очистки и полировки, при производстве поддонов/ящиков используется процесс распыления для обработки поверхности с целью формирования защитного слоя, предотвращающего окисление и коррозию, а также отвечающего требованиям различных сценариев, таких как теплоизоляция, изоляция и устойчивость к напряжению.
l Теплоизоляция
Защита от конденсации и теплоизоляция аккумуляторных поддонов может быть достигнута за счет комплексного проектирования систем теплоизоляции, использования высокоэффективных теплоизоляционных материалов, применения аэрогелей, проектирования изоляции аккумуляторных блоков и напыления пенопластовых изоляционных материалов.
Нижняя поверхность покрыта ПВХ и вспененным материалом
l Выдерживаемое напряжение изоляции
Изоляция корпуса аккумуляторной батареи и компонентов жидкостного охлаждения в первую очередь направлена на предотвращение утечки тока, защиту персонала от поражения электрическим током и обеспечение нормальной работы аккумуляторной системы. Изоляция обычно достигается двумя основными методами: порошковым напылением и ламинированием пленкой. Основные процессы ламинирования пленкой включают ламинирование при комнатной температуре, горячее прессование и воздействие УФ-излучения.
Внутреннее напыление изоляционного порошка и изоляционной краски
3-Логотипы и вывески
Паспортная табличка или этикетка устанавливается на видном месте на поддоне батареи, как правило, с помощью лазерной, механической гравировки и т. д. Эти логотипы обычно изготавливаются из износостойких и устойчивых к коррозии материалов, чтобы гарантировать, что они не будут легко стираться в течение всего срока службы.
Мы будем регулярно обновлять технологии и информацию о тепловых проектах и оптимизации, и делиться этой информацией с вами для справки. Благодарим вас за интерес к компании Walmate.
Будучи основным оборудованием системы накопления энергии, преобразователь энергии является важным инструментом для преобразования энергии, управления энергией, обеспечения стабильности сети, повышения энергоэффективности и т. д. По мере того, как силовой блок преобразователя энергии движется в сторону высокой интеграции и высокой эффективности, развитие частоты и большой емкости предъявляет все более высокие требования к рассеиванию тепла.
1-Изменения в требованиях к охлаждению
l В соответствии с увеличенными размерами кабины постоянного тока мощность преобразователя продолжает расти, а эффективная технология отвода тепла обеспечивает надежность оборудования.
По мере того, как емкость ячеек хранения энергии становится все больше и больше, емкость систем хранения энергии также одновременно расширяется. В начале 2023 года стандартная емкость 20-футовой одноэлементной батареи на рынке составляла всего 3,35 МВт·ч. Во второй половине года многие компании, производящие аккумуляторные батареи, выпустили продукты для хранения энергии емкостью 310+ А·ч, а емкость 20-футовой одноэлементной батареи также была увеличена до 5 МВт·ч. Однако менее чем через полгода после обновления модели 5 МВт·ч некоторые ведущие системы хранения энергии выпустили системы емкостью 6 МВт·ч и 8 МВт·ч. Согласно общему опыту, преобразователь хранения энергии настроен на 1,2-кратную емкость нагрузки. Емкость одного блока системы хранения энергии емкостью 5 МВт·ч должна быть больше 2,5 МВт. Высокая мощность требует более эффективной технологии охлаждения для обеспечения стабильной работы оборудования при устойчивых высоких нагрузках.
Итеративная эволюция схемы топологии интеграции системы накопления энергии
l Применение технологии постоянного тока высокого напряжения требует от устройств более высокого уровня выдерживаемого напряжения и прочности изоляции, а рассеивание тепла силовыми устройствами является значительным.
Для того чтобы соответствовать системе хранения энергии большой емкости, технология постоянного тока высокого напряжения стала технической тенденцией. За счет повышения уровня напряжения можно достичь энергосбережения, эффективности и повышения производительности. Повышение напряжения до 1500 В произошло из фотоэлектричества, и теперь фотоэлектричество участвует в хранении энергии. Однако высоковольтная эволюция PCS хранения энергии еще должна пройти долгий путь, и некоторые производители начали оптимизировать и довести ее до 2000 В. Применение технологии постоянного тока высокого напряжения заставляет силовые электронные устройства в преобразователях хранения энергии иметь более высокие уровни выдерживаемого напряжения и более высокую прочность изоляции для адаптации к высоковольтным рабочим средам. В высоковольтных средах конструкция рассеивания тепла силовых устройств становится более важной. Температура pn-перехода силовых устройств, как правило, не может превышать 125 °C, а температура корпуса корпуса не превышает 85 °C.
l Сетевые системы хранения энергии требуют сложных алгоритмов управления, схемных решений и преобразователей энергии с высокой плотностью мощности.
В отличие от основных характеристик источников тока в системах накопления энергии, формирующих сетку, системы накопления энергии, формирующие сетку, по сути, являются источниками напряжения, которые могут внутренне устанавливать параметры напряжения для вывода стабильного напряжения и частоты. Поэтому требуется, чтобы преобразователи, формирующие сетку, имитировали характеристики синхронных генераторов, обеспечивая поддержку напряжения и частоты для повышения стабильности энергосистемы. Эта стратегия управления требует, чтобы преобразователи обладали более высокой плотностью мощности и более сложными алгоритмами управления, а также более производительными силовыми устройствами и более сложными конструкциями схем для реализации стратегии управления. Эффективное управление теплом, выделяемым высокой плотностью мощности и сложными стратегиями управления, при одновременном уменьшении размера и стоимости системы охлаждения без ущерба для производительности, стало новой задачей в тепловом проектировании.
2- Сравнение распространенных решений охлаждения
За последние годы решения по охлаждению инверторов накопителей энергии претерпели существенные изменения, что в основном выразилось в переходе от традиционного воздушного охлаждения к технологии жидкостного охлаждения.
l Решение для воздушного охлаждения
Воздушное охлаждение — это форма контроля температуры, используемая на ранней стадии преобразователей накопления энергии. Оно использует воздух в качестве среды и рассеивает тепло через вентиляторы и радиаторы. Решение воздушного охлаждения повышает эффективность рассеивания тепла за счет постоянного снижения потребления энергии, оптимизации структуры и улучшения материалов рассеивания тепла. На уровне мощности 2,5 МВт воздушное охлаждение все еще может соответствовать требованиям.
l Жидкостное охлаждающее решение
Поскольку плотность мощности и плотность энергии систем хранения энергии продолжают расти, PCS с жидкостным охлаждением использует охлаждающую жидкость с высокой теплопроводностью в качестве среды. Охлаждающая жидкость приводится в действие водяным насосом для циркуляции в холодной пластине и не подвержена влиянию таких факторов, как высота и давление воздуха. Система жидкостного охлаждения имеет более эффективную эффективность рассеивания тепла, чем система воздушного охлаждения. Решение жидкостного охлаждения имеет более высокую степень соответствия и начало изучаться и популяризироваться в последние один или два года.
В дополнение к решению для хранения энергии с полным жидкостным охлаждением некоторые производители выпустили машины для прямого охлаждения хранения энергии, которые используют прямое охлаждение с изменением фазы и не имеют циркуляции воды. Решения для прямого охлаждения также входят в область хранения энергии.
Мы будем регулярно обновлять технологии и информацию о тепловых проектах и оптимизации, и делиться этой информацией с вами для справки. Благодарим вас за интерес к компании Walmate.
Аккумуляторная батарея является ключевым компонентом новых энергетических транспортных средств, шкафов и контейнеров для хранения энергии. Это источник энергии через оболочку оболочки, обеспечивающий питание для электромобилей и предоставляющий мощность потребления для шкафов и контейнеров для хранения энергии. В сочетании с реальными инженерными потребностями эта статья суммирует ключевые моменты проектирования профиля для аккумуляторных батарей, анализируя требования механической прочности, безопасности, терморегулирования и легкости аккумуляторных батарей.
1-Требования к конструкции корпуса аккумуляторной батареи
l Механическая прочность, вибростойкость и ударопрочность. После испытания не должно быть механических повреждений, деформаций или ослабления крепления, а также не должен быть поврежден запорный механизм.
l Герметизация: Герметизация аккумуляторной батареи напрямую влияет на безопасность работы аккумуляторной системы. Обычно требуется достичь уровня защиты IP67, чтобы гарантировать, что аккумуляторная батарея герметична и водонепроницаема.
l При проектировании корпуса аккумуляторной батареи необходимо учитывать эффективность терморегулирования и гарантировать работу батареи в соответствующем диапазоне за счет соответствующей конструкции терморегулирования.
0Для установки и фиксации на корпусе должно быть предусмотрено место для таблички с названием и знаков безопасности, а также достаточно места и фиксированного фундамента для установки линий сбора данных, различных сенсорных элементов и т. д.
l Все разъемы, клеммы и электрические контакты с неполярной основной изоляцией при их совместном использовании должны отвечать соответствующим требованиям уровня защиты.
l Облегчение: Облегчение корпуса имеет большое значение для повышения плотности энергии аккумуляторной батареи. Алюминиевый сплав имеет малый вес и высокое качество, что делает его наиболее целесообразным выбором в настоящее время. Уровень облегчения может быть улучшен за счет соответствующей экстремальной конструкции в сочетании с реальными приложениями.
l Прочность: Расчетный срок службы корпуса аккумуляторной батареи не должен быть меньше срока службы всего изделия. В течение цикла использования не должно происходить никаких явных пластических деформаций. Уровень защиты и эффективность изоляции не должны снижаться. Конструкция должна быть простой в обслуживании, включая расположение табличек и знаков безопасности, а также защиту разъемов.
Рисунок 1 Типичный сварной корпус аккумуляторной батареи из алюминиевого сплава
2-Типичное решение корпуса аккумуляторной батареи из алюминиевого сплава
Обычно используемые алюминиевые сплавы для корпусов аккумуляторных батарей включают 6061-T6, 6005A-T6 и 6063-T6 и т. д. Эти материалы имеют различные пределы текучести и прочности на растяжение для соответствия различным структурным требованиям. Прочность этих материалов составляет: 6061-T6>6005A-T6>6063-T6.
В настоящее время решения по формовке корпуса аккумуляторной батареи включают сварку алюминиевого профиля, литье алюминиевого сплава, литой алюминиевый профиль плюс алюминий, сварку штампованных алюминиевых пластин и т. д. Решение по сварке алюминиевого профиля стало основным выбором благодаря своей гибкости и удобству обработки. Как показано на рисунке 1, корпус в основном состоит из рамы из алюминиевого сплава и нижней пластины из алюминиевого сплава, которые сварены с использованием экструдированных профилей из алюминиевого сплава 6 серии. Решение по литью из алюминиевого сплава рассматривается как будущее направление развития из-за его упрощенного процесса и потенциала снижения затрат.
3- Конструкция профиля
l Размер и сложность сечения: Размер сечения профиля измеряется описанной окружностью. Чем больше описанная окружность, тем большее давление экструзии требуется. Секция профиля обычно состоит из нескольких полостей для повышения жесткости и прочности конструкции. Обычно рама, средняя перегородка, нижняя пластина, балка и т. д. имеют разные конструкции секций, чтобы адаптироваться к различным структурным и функциональным требованиям.
Рисунок 2 Типичное сечение профиля из алюминиевого сплава
l Толщина стенки алюминиевого профиля: Минимальная толщина стенки конкретного алюминиевого профиля связана с радиусом описанной окружности профиля, формой и составом сплава. Например, когда толщина стенки алюминиевого сплава 6063 составляет 1 мм, толщина стенки алюминиевого сплава 6061 должна быть около 1,5 мм. Сложность экструзии того же сечения составляет: 6061-T6>6005A-T6>6063-T6. При проектировании профилей аккумуляторных батарей профиль рамы обычно изготавливается из материала алюминиевого сплава 6061-T6, и его типичное сечение состоит из нескольких полостей, а самая тонкая толщина стенки составляет около 2 мм; профиль нижней пластины также состоит из нескольких полостей, и материал обычно 6061-T6, 6065A-T6, и самая тонкая толщина стенки также составляет около 2 мм; Кроме того, в конструкции несущего поддона нижней пластины и интеграции жидкостного охлаждения нижней пластины нижняя пластина обычно принимает двухстороннюю структуру, толщина нижней пластины обычно составляет 10 мм, а толщина стенки и внутренней стенки полости составляет около 2 мм.
l Допуски размеров поперечного сечения профиля: Допуски размеров поперечного сечения должны определяться на основе допуска обработки алюминиевого профиля, условий использования, сложности экструзии профиля и формы профиля. Для некоторых алюминиевых профилей, которые трудно экструдировать, можно изменить форму или увеличить допуск процесса и допуск размеров, чтобы уменьшить сложность экструзии и экструдировать изделия из алюминиевого профиля, которые близки к требованиям, а затем их можно переформовать или обработать для соответствия требованиям использования.
Кроме того, при проектировании сечения профиля необходимо учитывать специфические требования различных процессов сварки к соединениям, разделке кромок, толщине стенки и т. д.
Мы будем регулярно обновлять технологии и информацию о тепловых проектах и оптимизации, и делиться этой информацией с вами для справки. Благодарим вас за интерес к компании Walmate.
Герметичность аккумуляторной батареи является ключевым фактором, обеспечивающим качество и безопасность аккумуляторной батареи. Она связана с безопасностью, надежностью и сроком службы аккумуляторной батареи. Испытание герметичности аккумуляторной батареи должно проводиться не только в процессе производства, но и во время технического обслуживания и осмотра батареи.
1-Требования к герметичности аккумуляторной батареи
В реальных условиях производства герметичность аккумуляторной батареи должна соответствовать следующим требованиям:
Герметичность: корпус аккумуляторной батареи, интерфейс и разъемы должны иметь хорошую герметичность, чтобы предотвратить попадание пыли, водяного пара и других внешних загрязнений в аккумуляторную батарею, что может быть достигнуто с помощью сварки, герметиков, водонепроницаемых материалов и т. д.
Водонепроницаемость, чтобы предотвратить попадание влаги в аккумулятор, что может привести к коротким замыканиям, коррозии и другим проблемам. Согласно национальному стандарту GB38031-2020 «Требования безопасности к силовым батареям для электромобилей», герметичность аккумуляторов и их компонентов должна соответствовать стандарту IP67. Большинство новых энергетических транспортных средств предъявляют более высокие требования к герметичности аккумуляторов и их компонентов и должны соответствовать стандарту IP68, то есть аккумуляторная батарея должна предотвращать попадание воды в пределах указанной глубины воды и времени погружения.
Традиционные методы испытания на герметичность включают метод давления и метод погружения (испытание водой). Метод погружения заключается в погружении пластины жидкостного охлаждения в воду и наблюдении за образованием пузырьков для оценки герметичности.
Испытание герметичности водяного канала пластины жидкостного охлаждения
Хотя стандарт IP68 более строг, в реальных приложениях метод падения давления часто используется в качестве основного метода обнаружения для соответствия требованиям IP68 путем установки соответствующих стандартов обнаружения герметичности. Метод падения давления определяет герметичность аккумуляторной батареи путем измерения изменения давления внутри аккумуляторной батареи. При проведении испытаний на герметичность необходимо обращать внимание на множество параметров, таких как давление накачивания, время накачивания, время стабилизации давления и скорость утечки.
(левая сторона)Основная принципиальная схема перепада давления
(правая сторона)Основная принципиальная схема прямого давления
2-Анализ проблемы утечки охлаждающей пластины жидкости
С постоянным повышением рыночного спроса на транспортные средства с аккумуляторными батареями, системы хранения энергии на аккумуляторных батареях и т. д. широко используются аккумуляторные батареи с более высокой плотностью энергии и мощностью. Из-за тепловых характеристик батарей, для обеспечения стабильной работы основного оборудования, такого как батареи, и повышения эффективности использования энергии, технология жидкостного охлаждения является одним из основных технических путей для управления температурой хранения энергии, а испытание на герметичность системы жидкостного охлаждения стало ключевым звеном.
Утечка из пластины жидкостного охлаждения является серьезной проблемой: утечка будет препятствовать нормальному потоку охлаждающей жидкости, влиять на эффект рассеивания тепла пластиной жидкостного охлаждения и снижать производительность оборудования; утечка также может привести к старению и повреждению компонентов системы, снижая надежность системы; утечка также может вызвать коррозию электронных компонентов и цепей, увеличивая риск отказа оборудования и возгорания.
Почему проблема утечки все еще возникает после тщательного испытания на герметичность в процессе производства и изготовления пластины жидкостного охлаждения?
Процесс испытания на герметичность системы жидкостного охлаждения
Просачивание жидкости может быть вызвано различными факторами:
l Крошечные трещины и дефекты: Тестирование герметичности ландшафта может обнаружить большие каналы утечки, но крошечные трещины и дефекты все еще могут существовать. Эти крошечные трещины могут расширяться под давлением жидкости или в условиях высокой температуры, вызывая просачивание жидкости.
l Различия в поверхностном натяжении и смачиваемости охлаждающей жидкости: Когда поверхностное натяжение охлаждающей жидкости низкое, она легче проникает через крошечные щели. Если конструкция поверхностного натяжения жидкостной охлаждающей пластины необоснованна или охлаждающая жидкость выбрана неправильно, проблема просачивания жидкости может усугубиться.
Различия в смачиваемости: Различные охлаждающие жидкости имеют различную смачиваемость на твердых поверхностях. Если шероховатость поверхности материала жидкой холодной пластины высокая или имеются микроструктурные дефекты, охлаждающая жидкость может проникать легче.
l Проблемы при установке или процессе: Если процесс установки жидкостной охлаждающей пластины недостаточно хорош или имеются дефекты сварки, соединения и других процессов, это также может привести к плохой герметизации и увеличить вероятность просачивания жидкости.
l Условия окружающей среды: Изменения температуры, особенно в условиях высокого давления, могут повлиять на проницаемость охлаждающей жидкости. Хотя эти факторы окружающей среды могут не учитываться при испытании на герметичность, в реальной эксплуатации колебания температуры могут привести к отказу уплотнения.
l Старение или усталость материала: если материал охлаждающей пластины жидкости используется слишком долго, он может стареть или уставать, что приведет к ухудшению его уплотнительных свойств, тем самым увеличивая риск утечки жидкости.
3-Профилактические меры по устранению протечек в пластинах жидкостного охлаждения
l Улучшение конструкции пластины жидкостного охлаждения: Оптимизируя структуру и конструкцию пластины жидкостного охлаждения, уменьшите количество мелких трещин и дефектов, а также улучшите ее герметичность. Например, при сварке балки для установки модуля на поверхности проточного канала примите меры по предотвращению утечек, чтобы избежать утечки охлаждающей жидкости.
l Повышение уровня производственного процесса: В процессе производства пластины жидкостного охлаждения используются высококачественные сварочные процессы и материалы, чтобы гарантировать, что охлаждающая жидкость не будет легко проникать. В то же время в процессе сборки строго следуйте рабочим процедурам, чтобы избежать ослабления или неправильной установки.
l Оптимизируйте комбинацию методов обнаружения, чтобы обеспечить эффективность обнаружения, одновременно повышая точность обнаружения и снижая частоту пропусков обнаружения. Метод погружения и метод падения давления используются для обнаружения герметичности, что просто в эксплуатации, экономично и эффективно и подходит для крупномасштабных рутинных задач обнаружения. Однако точность обнаружения двух методов низкая. Точность обнаружения метода падения давления обычно составляет скорость утечки 1×10-4 Па·м³/с, а точность результатов обнаружения легко зависит от таких факторов, как температура, влажность, чистота и давление. Используйте оборудование для обнаружения с более высокой точностью обнаружения и лучшим эффектом, чтобы увеличить точность обнаружения до 1×10-6 Па·м³/с, тем самым улучшая эффект обнаружения.
Помимо профилактических мер для самой пластины жидкостного охлаждения, необходимо также принять соответствующие стратегии реагирования в различных аспектах, таких как выбор охлаждающей жидкости, выбор уплотнений и рабочая среда оборудования.
Мы будем регулярно обновлять технологии и информацию о тепловых проектах и оптимизации, и делиться этой информацией с вами для справки. Благодарим вас за интерес к компании Walmate.
Сфера применения
Рабочий режим: высокий тепловой поток
Размещение установки: односторонняя установка
Применение образца: заказ клиента
Особенности: высокая теплоотдача
Модулирование жидкого тела
С помощью программных средств моделирования проанализировать свойства радиатора и теплоотдачу холодной плиты
Сфера применения
Рабочий режим: Соединительная сплавка алюминиевого профиля
Размещение установки: жидкостное охлаждение нижней части
Применение образца: заказ клиента
Особенности: легкий, высокий охлаждающий эффект
В системе жидкостного охлаждения охлаждающая пластина устанавливается непосредственно на дно батареи или вставляется в отверстие между батареями. После циркуляции охлаждающей жидкости она охлаждается через радиатор, а затем возвращается обратно в систему.
Корпус аккумуляторной батареи из алюминиевого сплава в основном состоит из рамы из профиля из алюминиевого сплава и опорной плиты, из профиля из алюминиевого сплава, которые сварены из экструдированных профилей 6 серий. Для обеспечения прочности сварки и герметизации часто используется сварка трением с перемешиванием с низким напряжением и небольшой деформацией. Стандартные детали, подходящие для профилей из алюминиевых сплавов, обычно включают в себя резьбовые вставки из стальной проволоки, заклепочные гайки и запрессовочные гайки. За исключением стандартных деталей, остальные изготовлены из 100% алюминиевого сплава, обладающего высокой прочностью корпуса, малым весом и коррозионной стойкостью.
Автомобили на новых источниках энергии - это транспортные средства, которые используют нетрадиционное автомобильное топливо в качестве источника энергии (или используют обычное автомобильное топливо и новое бортовое силовое оборудование), интегрируют передовые технологии в управление мощностью автомобиля и вождение, а также используют новые технологии и новые конструкции для формирования передовых технических принципов.
Предложения по оптимизации DFM (проектирование с учетом пригодности для производства)
Чтобы помочь вам сократить количество ошибок и недостатков в процессе производства, мы гарантируем, что продукция соответствует стандартам качества проектирования во время производства.
Сфера применения
Рабочий режим: высокий тепловой поток
Размещение установки: односторонняя установка
Применение образца: заказ клиента
Особенности: высокая теплоотдача
Сфера применения
Рабочий режим: Соединительная сплавка алюминиевого профиля
Размещение установки: жидкостное охлаждение нижней части
Применение образца: заказ клиента
Особенности: легкий, высокий охлаждающий эффект
Использование альтернативных источников энергии:
Климат, окружающая среда, ресурсы и энергетика тесно связаны с национальной экономикой и благосостоянием людей. Решение данных проблем показывает, может ли общество продолжить развитие. В условиях нехватки энергии и загрязнения окружающей среды основными направлениями развития индустрии новых энергетических транспортных средств стали два технических направления - автомобили с аккумуляторными батареями и топливные элементы.
Облегчение автомобиля :
Учитывая, что 75% энергопотребления связано с весом автомобиля, его облегчение является важным техническим средством для новых энергетических транспортных средств, позволяющим экономить энергию, снижать потребление и увеличивать пробег. Проектирование облегчения в настоящее время является одним из ключевых факторов, способствующих снижению энергопотребления автомобиля. Использование новых легких материалов, оптимизация конструкции и совершенствование технологических процессов являются ключевыми факторами, способствующими облегчению веса автомобилей.
Теплорегулирование:
Для электромобилей с аккумуляторными батареями терморегулирование станет ключевой технологией, позволяющей обеспечить быструю зарядку и увеличить пробег. Для транспортных средств на водородных топливных элементах управление водой и температурой является ключевой технологией в исследованиях и разработках систем питания на топливных элементах, которые оказывают решающее влияние на производительность, безопасность и срок службы системы питания транспортного средства.
Как правило, внешний воздух используется в качестве радиатора для передачи тепла, выделяемого при работе микросхемы, к радиатору через различные среды и граничные поверхности, и осуществления теплоотдачи.
Высокая степень интеграции позволила снизить стоимость и вес системы электропривода. Существует множество форм интеграции систем электропривода основных автомобильных компаний в стране и за рубежом, в том числе «три в одном», «четыре в одном», «шесть в одном», «семь в одном» и «восемь в одном». Для создания новых силовых агрегатов для транспортных средств с использованием энергии компания Mattel разработала и изготовила новую конструкцию привода для транспортных средств с энергией, которая объединяет электронное управление, двигатель, контроллер транспортного средства, коробку передач и зарядные устройства.
Проверка продукция
Чтобы выполнить требования клиента, мы предоставляем процедуру проверки заказа.
Сфера применения
Рабочий режим: высокий тепловой поток
Размещение установки: односторонняя установка
Применение образца: заказ клиента
Особенности: высокая теплоотдача
Сфера применения
Рабочий режим: Соединительная сплавка алюминиевого профиля
Размещение установки: жидкостное охлаждение нижней части
Применение образца: заказ клиента
Особенности: легкий, высокий охлаждающий эффект
IGBT является основным устройством приводного двигателя автомобилей на новых источниках энергии, который играет ведущую роль в повышении эффективности, удельной мощности и надежности автомобильного электропривода, который можно назвать «сердцем автомобиля». Основным отопительным оборудованием в электронной системе управления новых энергетических транспортных средств является инвертор, роль которого заключается в преобразовании постоянного тока аккумулятора в переменный ток, который может приводить в действие двигатель. В этом процессе IBGT в инверторе будет выделять много тепла, и термическая стабильность его работы стала ключом к оценке производительности системы электропривода.
Аннотация: Водородные топливные элементы, также известные как топливные элементы с протонообменной мембраной (PEMFC), широко используются на зарядных станциях электромобилей, автомобилях и других объектах электроэнергетики благодаря их высокой эффективности, нулевым выбросам и загрязнению окружающей среды. Водородные автомобили выделяют при работе в 3-5 раз больше тепла, чем автомобили, работающие на традиционном топливе. В этой статье кратко рассказывается о современных технологиях отвода тепла от водородных топливных элементов.
1-Основные принципы работы водородных топливных элементов
Водородные топливные элементы во время работы выделяют много тепла, из которых около 55% приходится на теплоту электрохимических реакций, 35% - на теплоту необратимых электрохимических реакций, около 10% - на теплоту джоуля и около 5% - на теплоту конденсации и различные тепловые потери. Тепло, вырабатываемое водородными топливными элементами, примерно равно вырабатываемой ими электрической энергии. Если его вовремя не рассеять, температура внутри аккумулятора значительно повысится, что повлияет на срок его службы.
2-Теплоотача от водородных топливных элементов
По сравнению с автомобилями, работающими на топливе, водородные автомобили обладают более высокой теплоотдачей и более сложными системами. В то же время из-за ограничений рабочей температуры водородного топливного элемента разница температур между водородным топливным элементом и внешним миром невелика, что затрудняет рассеивание тепла системой охлаждения. Рабочая температура водородного топливного элемента оказывает значительное влияние на сопротивление потоку жидкости, активность катализатора, эффективность и стабильность реактора, поэтому требуется эффективная система охлаждения.
Технология жидкостного охлаждения на данный момент является основной технологией, используемой водородными автомобилями. Она направлена на снижение энергопотребления водяного насоса за счет уменьшения перепада давления в системе, устранение избыточного тепла в водородном топливном элементе с наименьшим энергопотреблением и оптимизацию распределения потока циркулирующей рабочей жидкости по каналу для уменьшения разницы внутренних температур и повышения равномерности распределения температуры в аккумуляторе.
90% тепла, вырабатываемого в водородном топливном элементе, отводится системой охлаждения за счет теплопроводности и конвекции, в то время как 10% тепла отводится во внешнюю среду за счет радиационной теплоотдачи. Традиционные методы теплоотдачи включают воздушное охлаждение, жидкостное охлаждение и теплоотдача с фазовым переходом
3-Теплопередача системы PEMFC
3.1 Теплоотдача колонны (вольтов столб)
После того, как внутри PEMFC образуется тепло, оно будет передаваться между различными компонентами внутри PEMFC и внешней средой. Теплопередача внутри батареи топливных элементов в основном зависит от теплового сопротивления каждого компонента и контактного теплового сопротивления между различными компонентами. Поскольку газодиффузионный слой является “мостиком”, соединяющим основной нагревательный компонент (мембранный электрод) и основной охлаждающий компонент (биполярную пластину), его тепловое сопротивление и величина теплового сопротивления при контакте с другими компонентами оказывают существенное влияние на эффективность теплопередачи внутри PEMFC. Кроме того, контактное тепловое сопротивление между различными компонентами будет оказывать значительное влияние на внутреннюю теплопередачу батареи топливных элементов.
3.2 Теплопередача охлаждающей жидкости
Методы охлаждения топливных элементов включают воздушное охлаждение, жидкостное охлаждение и охлаждение с фазовым переходом.
Факторы, влияющие на теплопередачу охлаждающей жидкости, включают в себя конец трубы PEMFC, саму охлаждающую жидкость и конец радиатора. Охлаждающая жидкость находится в непосредственном контакте с биполярной пластиной в конце пакета PEMFC, поэтому структура канала подачи охлаждающей жидкости оказывает значительное влияние на ее теплопередачу. Кроме того, природа самого теплоносителя также влияет на соответствующий процесс теплопередачи. Учитывая нехватку свободного места, выбор охлаждающей жидкости с большей теплоемкостью может уменьшить размер радиатора и повысить эффективность терморегулирования PEMFC. Поэтому спрос на новые высокоэффективные охлаждающие жидкости становится все более явным.
Периодически мы будем обновлять технологию теплового расчета и облегчения веса и информацию о них, делится с вами, обеспечивать вам материал для справок. Благодарим вас за проявленное внимание к Walmate.
Тенденция к миниатюризации электронного оборудования усиливается день ото дня. В то же время спрос на большее количество функций и более высокую производительность еще больше способствует уменьшению размеров различных корпусов, что приводит к быстрому увеличению удельной мощности.
Технология упаковки и TDP микросхемы
Изначально миниатюризация оборудования была вызвана из-за соображений о снижении затрат. Решения для охлаждения напрямую увеличивают вес, объем и стоимость продукта и не имеют каких-либо функциональных преимуществ, но обеспечивают надежность продукта. Контроль температуры компонентов в пределах заданного диапазона является общепринятым стандартом для определения приемлемости той или иной конструкции. Эффективная теплоотдача имеет важное значение для стабильной работы и долгосрочной надежности электронных изделий.
С одной стороны, результатом миниатюризации оборудования является то, что конструктивный запас становится все меньше и меньше, а степень терпимости к чрезмерному дизайну становится все ниже и ниже. С другой стороны, общая тенденция к миниатюризации породила все более запутанные и сложные геометрические модели, углубляя тесную интеграцию механических и электронных компонентов в изделиях. В результате текучее пространство значительно сжимается, что ограничивает диапазон конвекционной теплоотдачи, усложняя основной материал тепловой конструкции, радиатор.
Радиатор является наиболее часто используемым компонентом улучшения рассеивания тепла в тепловом проектировании электронного оборудования. Принцип его улучшения заключается в увеличении площади теплообмена. При проектировании учитываются плотность теплового потока источника тепла, температурные требования к нагревательным компонентам, размер внутреннего пространства изделия, установка радиатора, дизайн внешнего вида и другие требования.
На эксплуатационные характеристики радиатора влияют многие факторы, такие как материал, геометрический размер, ровность нижней части, термостойкость, обработка поверхности, способы установки и закрепления, а также температура и влажность рабочей среды.
Материал радиатора
Основными материалами, из которых изготовлен радиатор, являются: алюминий, алюминиевые сплавы, медь, железо и т.д. Алюминий - самый распространенный металлический элемент в природе, он обладает малым весом, высокой коррозионной стойкостью и высокой теплопроводностью, что делает его очень подходящим в качестве сырья для радиаторов. Добавление некоторого количества металла к алюминию для получения алюминиевого сплава может значительно повысить твердость материала. Графит обладает электро- и теплопроводностью металлических материалов и в то же время пластичностью, аналогичной органическим пластмассам. Он также используется в электронике, связи, освещении и др.
2. Технология создания радиатора
Технология обработки радиатора в основном включает в себя CNC, экструзию алюминия, заднюю обточку, зубодолбление и т.д.:
Экструзия алюминия:Алюминиевый экструзионный радиатор нагревает алюминиевый слиток примерно до 460 ℃, и под высоким давлением полутвердый алюминий проходит через рифленую экструзионную форму, придавая радиатору первоначальную форму. После этого его обрезают и подвергают дальнейшей обработке. Процесс экструзии алюминия не может точно гарантировать соблюдение требований к размерам, таких как ровность радиатора, поэтому требуется очередная обработка.
Задняя обточка:Задняя обточка представляют собой длинные полосы листового металла (обычно из алюминиевого или медного сплава), которые загребаются под углом с помощью зуборезной машины для удаления листа и выпрямления материала, а затем повторяется резка для формирования непрерывной ребристой структуры. По сравнению с процессом экструзии преимущество задней обточки заключается в том, что с её помощью можно обрабатывать радиаторы с более высокой плотностью ребер и большим соотношением высоты зубьев.
Зубодолбление :Зубодолбление заключается в том, чтобы вставить зубчатую деталь в основание радиатора и соединить зубчатую деталь с основанием путем склеивания, пайки или экструзии; сочетание зубчатой детали и основания зубчатого радиатора очень важно. Если с ним не обращаться должным образом, это может привести к повреждению. может образовываться определенное контактное тепловое сопротивление, которое влияет на эффективность теплоотдачи радиатором с зубчатой передачей.
3. Обработка поверхности радиатора
Алюминиевый сплав легко окисляется на воздухе (образуя пленку оксида алюминия), но этот естественный оксидный слой не является плотным, не обладает высокой коррозионной стойкостью и легко загрязняется; исходя из требований внешнего вида, коррозионной стойкости и улучшения характеристик теплоотдачи, поверхность металлических радиаторов должна быть обработана Распространенными процессами обработки поверхности являются: анодирование, пескоструйная обработка, химическое никелирование, нанесение краски для горячей сушки и т.д.;
Анодирование:Анодирование заключается в электролизе воды. Алюминий или алюминиевый сплав анодируют в диэлектрический раствор, Процесс образования пленки оксида алюминия на поверхности путем электролиза называется анодирующей обработкой алюминия или алюминиевого сплава. После анодирования излучательная способность поверхности радиатора и теплоотдача теплового излучения увеличатся; анодирование может сохранить или изменить цвет алюминия/алюминиевого сплава. Во многих радиаторах используется черное анодирование.
Пескоструйная обработка:Пескоструйная обработка - это процесс использования сжатого воздуха в качестве источника питания и воздействия высокоскоростного потока песка для очистки и придания шероховатости поверхности радиатора. Благодаря удару и режущему воздействию на поверхность, этот процесс позволяет не только удалить все загрязнения, такие как ржавчина, с поверхности радиатора, но и придать поверхности изделия равномерный металлический блеск.
Никелирование:Химическое никелирование - это процесс нанесения никелевых сплавов из водного раствора на поверхность объекта. Никелирование характеризуется высокой твердостью поверхности, хорошей износостойкостью, равномерным и красивым покрытием и высокой коррозионной стойкостью. Поскольку медь и алюминий не поддаются прямой сварке, все они должны быть химически никелированы перед пайкой. Для сварки можно использовать другие процессы.
Нанесение краски для горячей сушки: Краска для горячей сушки - это высокоэффективное специальное покрытие под названием тефлон, которое наносится на поверхность радиатора при высокой температуре (280 ℃ ~ 400 ℃). Именно поверхность радиатора обладает такими характеристиками, как антипригарное покрытие, термостойкость, влагостойкость, износостойкость и коррозионная стойкость. По сравнению с традиционный процесс окрашивания пекарной краской имеет преимущества с точки зрения эстетики и теплопроводности, но радиаторы с тепловыми трубками легко растягиваются и деформируются из-за высокой температуры, поэтому на данном этапе необходимо специально использовать форму низкотемпературной краски.
Поскольку обрабатываемая мощность продолжает увеличиваться, радиатор начинает объединяться с тепловыми трубками, ребрами и другими устройствами, образуя более производительный модуль рассеивания тепла, и появляются радиаторы с водяным охлаждением и более высокой эффективностью теплоотдачи.
Периодически мы будем обновлять технологию теплового расчета и облегчения веса и информацию о них, делится с вами, обеспечивать вам материал для справок. Благодарим вас за проявленное внимание к Walmate.
Аннотация: основным отопительным оборудованием в электронной системе управления автомобилей на новых источниках энергии является инвертор, роль которого заключается в преобразовании постоянного тока аккумуляторной батареи в переменный ток, который может приводить в действие двигатель. В этом процессе IBGT в инверторе будет выделять много тепла. Чтобы решить проблемы теплоотдачи в этом оборудовании, в этой статье мы расскажем о принципе работы инвертора и передовой технологии рассеивания тепла с жидкостным охлаждением.
1-Применение IGBT в электронной системе управления автомобилей на новых источниках энергии
В качестве блока преобразования электрической энергии, соединяющего аккумулятор и приводной двигатель в автомобиле на новых источниках энергии, электронная система управления является ядром привода и контроля двигателя. Являясь устройством для подключения высоковольтных аккумуляторов и питания двигателя друг к другу, инвертор отвечает за преобразование электрической энергии постоянного тока (аккумуляторы, аккумуляторные батареи) в преобразователи постоянного напряжения фиксированной частоты или переменного тока с регулируемой частотой (обычно 220 В, синусоидальная волна 50 Гц) , тем самым обеспечивая преобразование электрической энергии.
Принципиальная схема состава электронной системы управления
Модуль питания IGBT в инверторе играет очень важную роль в этом процессе. IBGT выделяет много тепла в процессе преобразования энергии, и когда температура IGBT превышает 150℃, IGBT не может функционировать, поэтому следует использовать охлаждающее оборудование с воздушным или водяным охлаждением. Термическая стабильность работы IGBT стала ключом к оценке производительности системы электропривода.
Принцип работы инвертора
В дополнение к электронным системам управления, IGBT также широко используются в бортовых системах управления кондиционированием воздуха и системах подзарядки автомобилей на новых источниках энергии:
Представлены в качестве основного технического компонента такого оборудования, как электромобили и зарядные устройства. На IGBT-модули приходится почти 10% стоимости электромобилей и около 20% стоимости зарядных устройств, а термическая стабильность их работы стала ключом к оценке производительности системы электропривода.
2-Технология жидкостного охлаждения IGBT
Периодически мы будем обновлять технологию теплового расчета и облегчения веса и информацию о них, делится с вами, обеспечивать вам материал для справок. Благодарим вас за проявленное внимание к Walmate.
1-Введение
Благодаря своей важной роли в обеспечении сбалансированности работы энергосистемы и повышении коэффициента использования новой энергии, система накопления энергии стала ведущей силой, способствующей развитию и преобразованию мировой энергетики. Технология электрохимического накопления энергии является совершенной, цикл изготовления короткий, мощность и энергозатраты могут быть гибко сконфигурированы в соответствии с различными потребностями применения, скорость зарядки и разряда высокая. Применение допустимо в самых разных случаях.
Процесс зарядки и разрядки системы накопления энергии будет сопровождаться теплоотдачей. Если теплоотдача будет недостаточно, температура батареи будет слишком высокой или разница температур батареи будет большой, что приведет к сокращению срока службы батареи, а в тяжелых случаях и к нарушению безопасности возникнут такие проблемы, как потеря тепла.
Эта статья основана на реальном проекте и создает модель тепловой жидкости в соответствии с фактическим размером аккумуляторной батареи. Она подробно анализирует распределение давления, скорости и температуры во всей системе отвода тепла и определяет тепловую нагрузку. Система, представляющая собой пластину жидкостного охлаждения аккумуляторной батареи, предоставляет предложения по оптимизации конструкции.
2-Общие положения проекта
2.1Информация об окружающей среде
2.2Информация о спецификации устройств источника тепла:
2.3Силиконовая термопаста
3-Модель тепловыделения
Аккумуляторный блок, использующий жидкостное охлаждение для теплоотдачи, состоит из 72 батарей емкостью 280 AH и пластины жидкостного охлаждения. Размеры пластины с жидкостным охлаждением составляют: длина - 1570 мм, ширина - 960 мм, высота - 42 мм, а внутри имеется 24 канала для подачи жидкости. Модель тепловыделения аккумуляторного блока показана ниже:
Модель системы тепловыделения
4-Результаты моделирования при подаче воды со скоростью 8 л/мин
Распределение температуры в гальваническом элементе составляет 18,38-28,77℃. Среди них интервал распределения температуры в гальваническом элементе батареи с самой высокой температурой составляет 21,46-26,37℃, а интервал распределения температуры в гальваническом элементе с самой низкой температурой составляет 18,76-26,37℃. Как показано на рисунке (а):
(a)Распределение температуры гальванического элемента батареи 18,38-28,77℃
Максимальная разница температур каждого гальванического элемента составляет 2,4 ℃ (28,77-26,37).
Распределение температуры пластины с жидкостным охлаждением составляет 18,00-21,99 ℃, как показано на рисунке (b):
(b)Температурный профиль пластины с жидкостным охлаждением
Сопротивление потоку составляет около 17 кПа, профиль давления пластины с жидкостным охлаждением показан на рисунке (c). Профиль скорости пластины с жидкостным охлаждением показан на рисунке (d):
(c)Профиль давления пластины с жидкостным охлаждением
(d)Профиль скорости вращения пластины с жидкостным охлаждением
5-Заключение
В данной схеме общая температура составляет от 18,38 до 28,77℃, разница температур между гальваническим элементом с самой высокой и самой низкой температурой составляет 2,4℃, а общая температура пластины с жидкостным охлаждением составляет от 18,00 до 21,99 ℃. Однородность температуры все еще нуждается в оптимизации. Появляется множество зон высокой температурой.
Сравнивая поперечное сечение пластины с жидкостным охлаждением, отражающее давление и скорость, можно видеть, что область высокой температуры пластины с жидкостным охлаждением в основном распределена в области более низкого давления и скорости. В сочетании с расположением элементов аккумуляторной батареи можно видеть, что ширина пластины с жидкостным охлаждением велика. Рекомендуется перекрыть два крайних проточных канала пластины с жидкостным охлаждением или соответствующим образом уменьшить ширину пластины с жидкостным охлаждением, чтобы добиться лучшего эффекта теплоотдачи.
Периодически мы будем обновлять технологию теплового расчета и облегчения веса и информацию о них, делится с вами, обеспечивать вам материал для справок. Благодарим вас за проявленное внимание к Walmate.
Автомобили и аккумуляторы для хранения энергии получили возможности для быстрого развития.
Его основной компонент, аккумуляторная батарея, представляет собой химический источник питания, который очень чувствителен к температуре и должен работать в подходящей температурной среде. В процессе зарядки и разрядки аккумуляторной батареи из-за внутреннего сопротивления будет выделяться много тепла. Кроме того, аккумуляторный блок находится в относительно закрытом помещении. Это способствует накоплению тепла, повышает температуру и даже приводит к возникновению теплового выброса. Поэтому эффективная и безопасная система охлаждения аккумуляторных батарей стала особенно важной.
На данный момент существует три схемы охлаждения аккумуляторных батарей, а именно воздушное охлаждение, жидкостное охлаждение и прямое охлаждение хладагентом.
Конструкция относительно проста. Себестоимость невелика. Он подходит для сценариев с небольшой емкостью аккумулятора и низким давлением теплоотдачи.
С точки зрения реального использования, жидкая среда обладает высоким коэффициентом теплопередачи, большой теплоемкостью и высокой скоростью охлаждения, поэтому она лучше влияет на равномерность температуры батареи. На данный момент решение для жидкостного охлаждения является основным.
Технология прямого охлаждения хладагентом может еще больше улучшить охлаждающий эффект аккумулятора, но конструкция испарителя аккумулятора с равномерной температурой является технической трудностью. Общее требование заключается в том, что разница температур между элементами аккумуляторной батареи в аккумуляторной системе не должна превышать 5℃ (условия охлаждения + условия нагрева). В настоящее время прямое охлаждение хладагентом еще не стало основным конструкторским решением в отрасли.
Периодически мы будем обновлять технологию теплового расчета и облегчения веса и информацию о них, делится с вами, обеспечивать вам материал для справок. Благодарим вас за проявленное внимание к Walmate.
Герметичность аккумуляторной батареи является важнейшим показателем в электромобилях и системах хранения энергии. Испытание герметичности аккумуляторной батареи в основном проводится на корпусе аккумуляторной батареи, интерфейсе, разъеме, охлаждающем узле и т. д., чтобы гарантировать, что внутренняя часть аккумуляторной батареи не загрязнена или не пропитана примесями, такими как пыль и влага из внешней среды, и что охлаждающий узел не протекает, чтобы гарантировать, что аккумуляторная батарея сохраняет нормальную производительность и срок службы, и не вызывает несчастных случаев, связанных с безопасностью, таких как короткое замыкание или взрыв.
1-Стандартная формула для испытаний уровня защиты и герметичности аккумуляторной батареи
International Protection Making (IEC60529), также известный как уровень защиты от посторонних тел или код IP. Система уровня защиты IP (Ingress Protection) — это стандарт, установленный Международной электротехнической комиссией (МЭК) для классификации уровня защиты корпусов электрооборудования от проникновения посторонних тел и воды. Уровень герметичности корпуса аккумуляторной батареи обычно должен достигать IP67 или IP68, что означает, что корпус аккумуляторной батареи должен быть полностью защищен от проникновения пыли (уровень пылезащиты 6) и может быть погружен в воду под определенным давлением на определенный период времени без попадания воды до опасного уровня (уровень водонепроницаемости 7). Более строгие требования заключаются в том, что аккумуляторная батарея может быть погружена в воду на глубину 1 м на 60 минут без попадания воды (уровень водонепроницаемости 8). Уровень защиты IP обычно состоит из двух цифр. Чем больше число, тем выше уровень защиты, как показано на рисунке 1:
Рисунок 1: Описание уровня защиты IP
Чтобы обеспечить соответствие аккумуляторной батареи требованиям IP67 и IP68, ее необходимо погрузить в воду. Этот метод занимает много времени, разрушает аккумуляторную батарею и несет определенные риски для безопасности. Он не подходит для автономного тестирования аккумуляторных батарей. Поэтому в отрасли стало обычной практикой использовать испытание на герметичность, чтобы гарантировать, что аккумуляторная батарея соответствует требованиям IP67 и IP68. Формулировка стандартов испытаний на герметичность должна учитывать взаимосвязь между значением падения давления и скоростью утечки, а также взаимосвязь между отверстием и утечкой воды. Формулировка стандартов испытаний на герметичность включает ряд шагов от теоретических крайностей до экспериментальной проверки для достижения преобразования от уровня IP к стандартам испытаний на герметичность. Например, если взять IP68 в качестве примера:
Рисунок 2: Этапы разработки стандартов испытаний на герметичность
2- Выбор методов испытаний на герметичность и анализ трудностей испытаний
Конструкция и качество изготовления аккумуляторной батареи являются ключевыми факторами, влияющими на герметичность, включая прочность и прочность крышки аккумуляторного отсека, герметизацию корпуса аккумуляторной батареи, интерфейсов и разъемов, взрывозащищенных вентиляционных отверстий и герметизацию самого электрического разъема. Кроме того, будут некоторые проблемы, которые влияют на герметичность во время использования, такие как проблемы теплового расширения и сжатия, старение материала, а также вибрация и удары. При производстве и изготовлении корпусов аккумуляторных батарей мы уделяем больше внимания плохой герметичности, вызванной такими проблемами, как точки сварки и качество соединений, например, неровные точки сварки, слабые или треснувшие сварные швы, воздушные зазоры и плохая герметизация соединений. Испытание на герметичность аккумуляторной батареи в основном делится на испытание на герметичность верхней оболочки, нижней оболочки и сборочных деталей. Испытание на герметичность верхней и нижней оболочек должно соответствовать требованиям герметичности утечки после сборки. При выборе метода испытания аккумуляторной батареи на герметичность обычно в комплексе учитываются характеристики аккумуляторной батареи, требования к точности испытаний, эффективность производства и стоимость.
Испытание корпуса аккумуляторной батареи в инженерии обычно делится на испытание герметичности процесса и испытание герметичности транспортировки. Кроме того, испытание герметичности верхней и нижней оболочек должно соответствовать требованиям герметичности утечки после сборки, что выдвигает более строгие требования к стандартам испытаний. Чтобы гарантировать, что герметичность соответствует требованиям, необходимо преодолеть следующие трудности в реальной эксплуатации:
l Стабильность конструкции изделия: качество сварных швов, включая электрозаклепки, крановые сварные швы, сварные швы балок, сварные швы днища рамы, сварные швы передней и задней крышки рамы и т. д. Проблемы с утечкой при сварке в основном сосредоточены в точках начала и окончания дуги, а также дефекты, вызванные прожогами; трещины, вызванные напряжением деформации сварки, такие как сварка боковой стенки полости днища, расслоение материала полости днища и неспособность выдерживать напряжение деформации сварки.
l Адаптивность и устойчивость герметичных приспособлений: конструкция приспособлений должна точно соответствовать форме и размерам испытываемых компонентов, гарантируя, что компоненты могут быть надежно закреплены на приспособлениях во время процесса тестирования, тем самым уменьшая ошибки тестирования, вызванные позиционными сдвигами или вибрациями. Однако на практике размер и форма аккумуляторных батарей значительно различаются, что требует проектирования и изготовления нескольких различных испытательных приспособлений, что увеличивает затраты и сложность эксплуатации. Разработка универсального приспособления еще больше усложнит процесс проектирования.
l Повторяемость результатов испытаний на герметичность: на результаты испытаний на герметичность влияют такие факторы, как давление воздуха, температура и сухость испытываемой детали/крепления.
l Для деталей с большим количеством непроникающих мелких трещин из-за влияния таких факторов, как точность оборудования для обнаружения и параметры обнаружения, источник утечки может быть не обнаружен, что приведет к пропуску обнаружения.
Рисунок 3: Инструменты для проверки герметичности
3-Комбинация решений по обнаружению герметичности аккумуляторных батарей, обычно используемых в машиностроении
Испытание герметичности корпуса аккумуляторной батареи обычно включает испытание герметичности и испытание погружением в воду. При испытании герметичности верхняя крышка аккумуляторного отсека герметизируется, оставляя только порт разъема в качестве воздухозаборника. Герметичность аккумуляторной батареи оценивается путем контроля давления воздуха и наблюдения за тем, есть ли утечка воздуха. Испытание погружением в воду заключается в полном погружении всего аккумуляторного отсека в воду и оценке его герметичности путем проверки того, есть ли вода в отсеке.
Обнаружение утечек гелия — это технология, которая использует гелий в качестве индикаторного газа для обнаружения утечек путем определения концентрации гелия в точке утечки. Когда гелий попадает внутрь или наружу тестируемого устройства, где может быть утечка, если есть утечка, гелий быстро попадет или выйдет из системы через утечку и будет обнаружен масс-спектрометром. Метод обнаружения утечек гелия имеет высокую эффективность обнаружения, особенно при обнаружении небольших утечек.
Рисунок 4: Сравнение методов обнаружения утечек
В реальном производстве несколько методов обнаружения обычно объединяются для повышения эффективности и точности обнаружения. Например, метод обнаружения утечки гелия подходит для высокоточного и небольшого обнаружения утечек, в то время как метод дифференциального давления имеет характеристики высокой точности и быстрого реагирования. Кроме того, хотя традиционный метод обнаружения воды имеет низкую точность обнаружения, он интуитивно понятен и недорог, и является удобным способом обнаружения утечек.
Мы будем регулярно обновлять технологии и информацию о тепловых проектах и оптимизации, и делиться этой информацией с вами для справки. Благодарим вас за интерес к компании Walmate.
Потенциальная потеря герметичности блока жидкостного охлаждения накопителя энергии связана с рядом факторов, таких как: утечка, коррозия и отложения, конденсация воды и другие виды отказов.
1- Взаимосвязь и состав жидкостей
В системе жидкостного охлаждения накопителя энергии жидкостное соединение отвечает за передачу охлаждающей жидкости между различными компонентами. Благодаря эффективному жидкостному соединению охлаждающая жидкость эффективно циркулирует в системе, тем самым удаляя избыточное тепло, выделяемое в процессе зарядки и разрядки аккумулятора.
Хорошо герметизированная система может эффективно предотвратить утечку охлаждающей жидкости. Утечка не только приведет к потере охлаждающей жидкости и потребует частого пополнения, но и повлияет на эффективность рассеивания тепла и стабильность системы. В системах хранения энергии утечка охлаждающей жидкости может также вызвать короткое замыкание батареи, что приведет к проблемам безопасности.
2-Герметичная конструкция системы соединения жидкостей
Герметичная конструкция системы гидравлических соединений является ключевым звеном, обеспечивающим герметичность системы и предотвращение утечки жидкости в различных условиях эксплуатации.
Рисунок 1: Типичное развертывание системы жидкостного охлаждения для хранения энергии
(1) Проанализируйте возможные источники утечки и точки риска в системе:
l Самогерметизирующее свойство узла жидкостного охлаждения. Например, в интегрированной конструкции системы каналов жидкостного охлаждения и коробки Pack компоненты соединены сваркой. Дефекты качества сварки, плохая сварка, поры, трещины и т. д. могут привести к проблемам с просачиванием жидкости.
l Нерациональная конструкция конструкции. Например, установочные отверстия или резьбовые отверстия коробки жидкостного охлаждения расположены слишком близко к каналу потока, а плохо сваренные детали могут легко стать каналами для просачивания жидкости.
l Детали соединения: Соединения труб, клапаны и соединения системы жидкостного охлаждения являются обычными местами утечек. Если структура соединения не спроектирована должным образом или производственный процесс не является сложным, внутри соединений имеются крошечные дефекты, и охлаждающая жидкость также может вытекать из этих дефектов.
l Утечка, вызванная неправильной установкой, старением или повреждением материала и т. д.
(2) Конструкция уплотнительной конструкции:
l В жидкостно-охлаждаемом PACK используется метод охлаждения с разделением холодной пластины «сухой-влажный». В нормальных рабочих условиях элементы батареи не контактируют с охлаждающей жидкостью, что может обеспечить нормальную работу элементов батареи. Одним из решений для жидкостного охладителя для хранения энергии является его формирование с помощью процесса экструзии, интеграция канала потока непосредственно на холодной пластине, а затем использование механической обработки для открытия пути циркуляции охлаждения. В этом процессе выбор правильного процесса сварки является важным шагом для обеспечения герметизации. Подробности см. в разделе «Проектирование процесса сварки для нижнего ящика для хранения энергии».
l Трубопроводы жидкостного охлаждения в основном используются для переходных мягких (жестких) трубных соединений между источниками жидкостного охлаждения и оборудованием, между оборудованием и между оборудованием и трубопроводами. Основными способами соединения являются:
Быстрое соединение: одним из методов подключения систем жидкостного охлаждения для хранения энергии является использование быстроразъемного соединения VDA или CQC.
Резьбовое соединение: Оба конца соединительной конструкции подвижно соединены с трубами, а резьбовое соединение между внутренним резьбовым кольцом и резьбовой втулкой увеличивает прочность соединения.
Соединение ограничивающей трубы и гайки: Соединительная труба зажимается на одном конце трубы, а ограничивающие трубы неподвижно устанавливаются по обеим сторонам соединительной трубы. Резиновые шайбы и выпуклые кольца неподвижно устанавливаются внутри ограничивающих труб, а канавка ограничивающего кольца открывается на поверхности головки соединительной трубы. Гайка вращательно соединена с верхней частью ограничивающей трубы и вращательно соединена с ограничивающей трубой посредством резьбы.
Соединение уплотнительного кольца: внутренняя поверхность резьбовой втулки приклеена с помощью мощного клея к уплотнительному кольцу, внутреннее кольцо которого подвижно соединено с внешней поверхностью трубопровода, чтобы предотвратить утечку жидкости в процессе эксплуатации.
(3) Пластина жидкостного охлаждения PACK, интерфейс кабины, трубопровод кабины и т. д. спроектированы с долговременной защитой от коррозии при использовании обычной охлаждающей жидкости, обычной температуры и расхода, чтобы обеспечить длительную работу без коррозии. Влияние условий эксплуатации на герметичность жидкости:
l Температура. Влияние высокой температуры: По мере повышения температуры вязкость жидкости обычно уменьшается, что может привести к снижению уплотнительных свойств жидкости, тем самым влияя на герметичность жидкости. Например, некоторые уплотнительные материалы могут деформироваться или разрушаться при высоких температурах, вызывая утечку. Влияние низкой температуры: В условиях низкой температуры жидкость может стать вязкой, что затрудняет ее поток, но это также может улучшить характеристики уплотнительного материала, тем самым в определенной степени повышая герметичность жидкости.
l Давление. Среда высокого давления: Под высоким давлением плотность и вязкость жидкости могут увеличиться, тем самым улучшив герметизирующие свойства жидкости. Однако чрезмерное давление может также повредить уплотнительный материал и вызвать утечку. Среда низкого давления: Под низким давлением уплотнительные свойства жидкости могут быть относительно слабыми, особенно если сам уплотнительный материал неисправен или устарел, вероятность утечки возрастает.
l Скорость потока. Высокая скорость потока: Когда жидкость течет с высокой скоростью, она может создавать большую ударную силу на уплотнительной поверхности, вызывая износ или деформацию уплотнительного материала, тем самым влияя на герметичность жидкости. Низкая скорость потока: При низкой скорости потока уплотнительные свойства жидкости относительно хороши, но это также может скрывать некоторые потенциальные проблемы с уплотнением, такие как незначительные дефекты материала.
3-Проблемы коррозии и отложений
l Влияние засоров на герметичность
Охлаждающая жидкость, отложения или рост котла могут привести к внутренним засорениям, плохому потоку охлаждающей жидкости и снижению эффективности охлаждения.
Загрязнение и образование накипи: Минералы в охлаждающей жидкости могут образовывать отложения на внутренней стенке трубы после длительной эксплуатации, что называется «накипью». Загрязнение может также образовываться из-за осаждения твердых частиц, кристаллизации, коррозии или микробной активности. Эта грязь засоряет трубы и охлаждающие пластины, увеличивает сопротивление потоку и снижает эффективность теплопередачи.
Проблема пены: в системе жидкостного охлаждения может образовываться пена. Пена будет прилипать к поверхности холодной пластины, что приведет к снижению эффекта теплопередачи и может увеличить сопротивление в работе системы, вызвать кавитационную коррозию насоса и т. д., а также повредить оборудование.
l Влияние вихревых токов на герметичность:
Когда жидкость течет в трубе или зазоре, изменения скорости могут привести к образованию вихрей, особенно когда жидкость проходит через узкие части или препятствия, вихри образуются с большей вероятностью. Вязкость и плотность жидкости также влияют на образование вихрей. Жидкости с более высокой вязкостью с большей вероятностью образуют вихри, в то время как жидкости с более высокой плотностью могут ослабить образование вихрей.
Пути утечки: вихревые токи образуют вихри на контактных поверхностях, которые могут образовывать крошечные пути утечки в зазорах или неровных поверхностях, что приводит к утечке газа или жидкости.
Поверхностный износ: вихревой поток может вызвать износ контактных поверхностей, особенно в условиях высокоскоростного потока. Этот износ может еще больше снизить герметичность, поскольку изношенные поверхности с большей вероятностью образуют новые каналы утечки.
Тепловые эффекты: вихревые токи генерируют тепло, которое может вызвать деформацию или тепловое расширение материала контактной поверхности, тем самым влияя на герметичность, особенно в системах с большими перепадами температур.
4-Проблема с конденсацией воды
При определенных условиях в линиях жидкостного охлаждения может образовываться конденсат, что может привести к повреждению оборудования или снижению эффективности. Неисправность изоляции: если изоляционный материал трубы поврежден или состарился, тепло будет теряться, и охлаждающий эффект будет нарушен. Особенно в условиях низких температур неисправность изоляции может привести к образованию инея или льда на поверхности трубы. Растрескивание от замерзания: в условиях низких температур, если не принять надлежащих мер по защите от замерзания, охлаждающая жидкость в трубах может замерзнуть и привести к разрыву труб.
Решения
l Меры герметизации: Убедитесь, что вход и выход трубопровода жидкостного охлаждения полностью перекрыты, чтобы предотвратить попадание наружного влажного воздуха в аккумуляторный отсек.
l Оборудование для осушения воздуха: установите кондиционер с функцией осушения воздуха или используйте функцию осушения воздуха, чтобы поддерживать влажность в батарейном отсеке в пределах допустимого диапазона.
l Контроль температуры: Установка систем кондиционирования или вентиляции позволяет контролировать температуру и влажность окружающей среды, в которой находится шкаф для хранения энергии. Например, температуру можно поддерживать на уровне 20-25 градусов по Цельсию, а относительную влажность можно контролировать на уровне 40%-60%.
l Меры изоляции: пустые батарейные стойки следует просто изолировать, чтобы предотвратить попадание влаги в отсек с батарейными блоками.
Мы будем регулярно обновлять технологии и информацию о тепловых проектах и оптимизации, и делиться этой информацией с вами для справки. Благодарим вас за интерес к компании Walmate.
Полностью герметичная конструкция блока хранения энергии является ключом к обеспечению его безопасности и долгосрочной стабильной работы. Герметизация по сути представляет собой использование устройства для закрытия (герметизации) зазора или обеспечения герметичности соединения. Полностью герметичная конструкция может эффективно предотвратить утечку жидкости и газа внутри элемента батареи, что имеет решающее значение для обеспечения безопасной и стабильной работы системы хранения энергии. Поэтому при проектировании необходимо учитывать как герметичность, так и герметизацию жидкой среды.
В реальной эксплуатации конструкция уплотнения пакета хранения энергии должна всесторонне учитывать множество факторов, таких как материалы, процессы, испытательное оборудование, условия окружающей среды и производственные процессы, чтобы гарантировать, что ее уплотнительные характеристики могут соответствовать ожидаемым стандартам. В этой статье объясняется практика применения и ключевые моменты конструкции уплотнения пакета хранения энергии в реальной инженерии с точки зрения герметичности корпуса пакета, герметичности жидкостного цикла охлаждения и жидкостной охлаждающей среды.
Предыдущая статья: Конструкция герметичного корпуса аккумуляторного блока
Уплотнительная конструкция помогает поддерживать стабильную температуру и давление внутри блока хранения энергии, что играет ключевую роль в нормальной работе и производительности батареи; а уплотнительная конструкция может уменьшить воздействие внешней среды на внутреннюю батарею, например, влаги, пыли и других загрязняющих веществ и т. д., тем самым повышая надежность и срок службы системы. Кроме того, использование соответствующих уплотнительных материалов и конструкций может эффективно улучшить износостойкость и устойчивость к старению уплотнений, повысить долговечность всей системы хранения энергии и сократить расходы на техническое обслуживание.
Основная идея герметичного проектирования заключается в анализе конструкции коробки для выявления ключевых областей, где может существовать утечка, а затем в принятии целевых мер в соответствии с конкретными эксплуатационными и функциональными требованиями различных областей.
1-Анализ структуры коробки
Коробка является не только физическим носителем модулей батареи и электрических компонентов, но и важной гарантией безопасной и надежной работы всей системы хранения энергии. Это «скелет» пакета хранения энергии, который обычно состоит из верхней крышки, нижней коробки, опорных компонентов и уплотнительных деталей и болтов и т. д.
Рисунок 1: Схематическая диаграмма корпуса блока хранения энергии и ключевые области, на которые следует обратить внимание при проектировании герметизации (например, отмеченные красными стрелками)
Как показано на рисунке выше, выясните, где могут возникнуть потенциальные утечки:
l Множество точек соединения деталей, таких как: интерфейс сборки между верхней крышкой и нижним корпусом, интерфейс установки между высоковольтными и низковольтными разъемами и корпусом, интерфейс установки между открытыми компонентами и аккумуляторным отсеком и т. д.
l Если для соединения используются болты, также может возникнуть риск утечки в точке установки и крепления, например, в электрическом интерфейсе и интерфейсе установки передней панели коробки.
l В верхней крышке и нижнем корпусе коробки не должно быть отверстий или зазоров для обеспечения герметичности и защитных свойств коробки.
Рисунок 2: Нижний корпус системы жидкостного охлаждения (рама из листового металла + нижняя пластина из алюминия для жидкостного охлаждения)
2- Герметичная конструкция монтажного интерфейса между верхней крышкой и нижней коробкой
Верхнюю крышку обычно можно разделить на два типа: плоский тип и тип специальной формы. Их структурные характеристики также различаются. Например, композитный материал SMC, алюминий, независимо от того, какой материал, чтобы уменьшить сложность самоуплотняющейся конструкции, верхняя крышка корпуса батареи Крышка обычно имеет цельную конструкцию. Кроме того, требования к открытию верхней крышки также должны соответствовать требованиям интерфейса и должны быть независимыми от интерфейса уплотнения, чтобы уменьшить влияние на уплотнение аккумуляторной батареи. Конструкция уплотнения верхней крышки обычно следует следующим принципам:
l Интегрированная конструкция деталей позволяет избежать проектирования отдельных деталей, что обеспечивает стабильность «самоуплотняющихся» характеристик верхней крышки.
l Позиционные отверстия и элементы позиционирования расположены на краю верхней крышки (за пределами уплотнительного интерфейса между верхней крышкой и нижним лотком).
l Уплотнительное соединение между верхней крышкой и нижним корпусом коробки требует, чтобы сопрягаемая поверхность отвечала требованиям «равномерного» и «непрерывного» уплотнения.
В настоящее время основными решениями для нижнего ящика пакета хранения энергии являются: ящик из листового металла + пластина жидкостного охлаждения, литой ящик + пластина жидкостного охлаждения, профильный интегрированный ящик, литой интегрированный ящик и т. д. Среди них профильный интегрированный ящик и другие решения. Напротив, он имеет преимущества хорошей несущей способности канала потока и низкой стоимости открытия формы, и широко используется. Выбор процесса сварки оказывает большое влияние на эффективность уплотнения. Для сварных соединений из разных материалов и толщин выбор подходящего метода сварки может эффективно улучшить качество сварки, чтобы обеспечить общую прочность и эффективность уплотнения системы.
Кроме того, конструкция уплотнения нижнего короба должна соответствовать следующим принципам уплотнения:
l Для изготовления каркаса используются профили замкнутого сечения, а на стыках применяется технология самоуплотняющихся линейных соединений, например, технология сварки CMT.
l Поддоны для батарей, изготовленные из алюминиевых профилей, необходимо проектировать с одним или несколькими непрерывными слоями герметизирующего коллоида.
l В случае интегрированной пластины жидкостного охлаждения в нижнем коробе необходимо рассмотреть возможность использования коллоидных уплотнений или технологий самоуплотняющихся линейных соединений, таких как технология сварки трением с перемешиванием FSW.
l Уплотнительный интерфейс между верхней крышкой и нижним корпусом коробки требует соответствующей поверхности для соответствия требованиям «равномерного» и «непрерывного» уплотнения. При необходимости уплотнительный интерфейс должен быть обработан и отполирован.
Рисунок 3: Распространенные формы уплотнения между верхней крышкой и нижней коробкой
Обычно верхняя крышка и нижний корпус блока хранения энергии имеют изогнутый фланец и уплотнительную прокладку, как показано на рисунке 2. Верхняя крышка, нижний корпус блока и уплотнительная прокладка полностью уплотнены и соединены крепежными болтами, чтобы гарантировать, что блок хранения энергии соответствует требованиям IP67.
3- Герметичная конструкция электрических и коммуникационных интерфейсов, а также интерфейса установки на передней панели нижнего корпуса
Передняя панель коробки (как показано на рисунке 3) имеет отверстия в экструдированном профиле для установки электрических и коммуникационных интерфейсов для реализации таких функций, как передача тока, коммуникационное взаимодействие и контроль безопасности.
Рисунок 4:Электрические и коммуникационные интерфейсы и интерфейс установки передней панели нижнего корпуса
Герметичность монтажного интерфейса между коробкой и электрическими, коммуникационными и другими интерфейсами должна соответствовать следующим принципам:
l Форма интерфейса спроектирована обтекаемой, чтобы снизить вероятность скопления и проникновения газа и жидкости в интерфейс.
l Точное выравнивание позволяет избежать зазоров, вызванных несовпадением интерфейсов во время установки.
l Перед установкой выполните предварительную герметизацию интерфейса и добавьте антивибрационные прокладки или герметики, чтобы усилить первоначальный эффект герметизации или уменьшить вероятность нарушения герметизации из-за вибрации.
Кроме того, с точки зрения выбора крепежа, используются высокопрочные, высокомоментные крепежи, которые многократно затягиваются в процессе монтажа для обеспечения герметичности интерфейса. Например, если используется гайка для сварки встык, ее особенностью является то, что ее можно напрямую соединить с отверстием в стенке соединяемой детали (передняя панель коробки) для сварки встык. Такая конструкция конструкции может значительно улучшить герметичность соединительной детали.
Рисунок 5: Использование гаек, приваренных встык, для повышения герметичности
4-Выбор уплотнения
Проектирование и выбор уплотнения имеют решающее значение, поскольку они напрямую влияют на надежность и срок службы системы. Ниже приведены ключевые факторы, которые следует учитывать при проектировании и выборе уплотнений для систем жидкостного охлаждения накопителей энергии:
l Уплотнительный материал должен обладать определенной химической и давящей совместимостью и выдерживать диапазон рабочих температур системы, включая высокие и низкие температуры. Выбор материала уплотнения зависит от условий эксплуатации и требований к сроку службы. Обычные уплотнительные материалы включают резину, политетрафторэтилен (ПТФЭ), нейлон, металл и т. д.
l Свобода от утечек: Уплотнение должно быть способно адаптироваться к незначительной деформации, которая может возникнуть в системе во время работы, чтобы обеспечить хороший эффект уплотнения в различных рабочих условиях. Как правило, деформация прокладки должна быть больше 30% и меньше 60%, а давление на уплотняющем интерфейсе должно быть больше 30 кПа.
Мы будем регулярно обновлять технологии и информацию о тепловых проектах и оптимизации, и делиться этой информацией с вами для справки. Благодарим вас за интерес к компании Walmate.
Чтобы соответствовать требованиям рынка, таким как большие пролеты, быстрые итерации и богатые линейки продуктов, обеспечивая при этом снижение затрат, повышение эффективности и гарантию качества, для автомобильной промышленности стандартизация продукции - платформизация транспортных средств, несомненно, является хорошей стратегией. Благодаря платформизации аккумуляторов одно и то же решение аккумуляторной батареи может быть сопоставлено для разных моделей, или решения аккумуляторной батареи, состоящие из одного типа аккумуляторных элементов и схожих структур, могут быть сопоставлены. Это означает, что можно стандартизировать как можно больше деталей, что может сократить цикл разработки, сэкономить затраты, оптимизировать производственные линии и повысить эффективность производства.
Первое: Платформизация аккумуляторов
Решение аккумуляторной платформы способствует общему планированию продукции, снижению затрат и оптимизации производственных мощностей. Согласно стратегии аккумуляторной платформы платформы транспортного средства, необходимо учитывать пересечение и пропускную способность требований каждой модели платформы и использовать как можно меньше аккумуляторов и аккумуляторных решений, чтобы быть совместимыми с как можно большим количеством моделей. При разработке архитектуры чисто электрических проектов крайне важно разумно расположить интегрированный силовой аккумуляторный блок. Конкретные элементы работы включают требования к мощности и производительности мощности, безопасность столкновений, расположение и пространство компоновки и т. д.
1-Пространственные границы размеров и стандартизация элементов аккумуляторной батареи
l Доступные места для установки аккумуляторных батарей
В настоящее время основная схема расположения аккумуляторной батареи находится под полом, в том числе под передними сиденьями, под задними сиденьями, в среднем канале и у подножки. Такая схема позволяет максимально использовать доступную площадь, снизить центр тяжести автомобиля, улучшить устойчивость управления автомобилем и оптимизировать путь передачи силы столкновения.
Рисунок 1: Схема расположения аккумуляторных батарей при разработке электромобилей
l Эволюция компоновки пространства для аккумуляторных батарей
Раздельный аккумуляторный блок: Принята схема размещения раздельного аккумуляторного блока, как в серии JAC Tongyue. Энергетический модуль состоит из двух аккумуляторных блоков, один из которых размещен в исходном положении топливного бака, а другой — в багажнике, где хранится запасное колесо.
Кроме того, инженеры постоянно исследуют доступное пространство в исходной конструкции бензиновых автомобилей, и компоновка батарейных блоков принимает формы «工», «T» и «土».
Этот тип конструкции представляет собой незначительную модификацию традиционного топливного автомобиля. Пространство очень ограничено, а объем и вес загружаемого аккумуляторного блока очень ограничены, поэтому емкость трудно увеличить, а запас хода невелик.
Интегрированный аккумулятор: Это новая концепция дизайна продукта. Конструкция всего транспортного средства вращается вокруг основного компонента - аккумуляторного блока. Аккумуляторный блок имеет модульную конструкцию и укладывается на шасси транспортного средства, чтобы максимально использовать доступное пространство.
l Расположение точек установки аккумуляторной батареи
Разумная компоновка аккумуляторной батареи имеет решающее значение, а ограничивающими факторами при проектировании являются дорожный просвет, проходимость, безопасность при столкновении, требования к питанию и многие другие аспекты.
Рисунок 2: Ограничения по размеру аккумуляторной батареи
Платформа транспортного средства должна определять категорию, уровень и положение каждой модели транспортного средства в пределах платформы, а затем определять размер и колесную базу транспортного средства. Компоновка транспортного средства разбивает размерный контур аккумуляторной батареи в направлениях X, Y и Z в соответствии с пространством транспортного средства. Аккумуляторная батарея должна быть расположена в заданном контуре транспортного средства, чтобы гарантировать отсутствие помех между различными системами транспортного средства. Индекс снаряженной массы может разложить требования к качеству системы аккумуляторной батареи.
Что касается размера батареи, то конструкция силовых аккумуляторных батарей не может избежать жестких контрольных показателей, таких как пространство транспортного средства и снаряженная масса, что означает, что существует порог для проектирования ячеек батареи. Ограниченный этим порогом, размер ячейки батареи будет сосредоточен в определенном диапазоне, например: длина квадратных ячеек батареи составляет 150-220 мм, ширина составляет 20-80 мм, а высота составляет около 100 мм. Изменение тенденции спецификаций размера ячеек батареи является результатом взаимодополняющих отношений между платформизацией транспортного средства и стандартизацией батарей.
Однако стратегии платформ аккумуляторов, модели транспортных средств и понимание стандартизации у разных автопроизводителей различаются, что приводит к существенным различиям в текущих продуктовых решениях. Например, стратегия стандартизации BYD заключается в полной замене лезвийного аккумулятора, размер которого зафиксирован на уровне 960*13,5 (14)*90 (102) мм, а напряжение одной ячейки составляет 3,2/3,3 В.
2- Разработка пределов выносливости и решений по емкости аккумулятора
Аккумуляторная батарея обеспечивает транспортное средство энергией для движения: емкость батареи, глубина разряда и плотность энергии влияют на количество доступной мощности. Для того чтобы удовлетворить потребности различных моделей, разница в энергопотреблении моделей стала важной проблемой. На запас хода транспортного средства будут влиять такие факторы, как электропривод, батарея, снаряженная масса, сопротивление ветра, механическое сопротивление, потребление энергии при низком напряжении и рекуперация энергии. Возможность совместного использования решений для батарей между моделями с большой разницей в энергопотреблении слаба, поэтому необходимо разрабатывать персонализированные решения для питания батарей, включая размер батареи, качество, мощность и оптимизацию производительности питания для удовлетворения требований к производительности круиз-контроля.
В условиях ограничений чистого электрического диапазона платформы производства транспортных средств, чистый разряд, требуемый аккумулятором, будет зависеть от энергопотребления различных моделей. Необходимо подтвердить распределение энергопотребления каждой модели на платформе, чтобы далее преобразовать полосу пропускания энергопотребления в распределение спроса на аккумулятор, а затем определить план мощности аккумулятора, требуемый платформой.
3-Граница производительности мощности
Динамические характеристики всего автомобиля включают в себя характеристики ускорения, постоянной скорости и режима сохранения заряда при различных состояниях заряда (SOC) и температурных условиях. Это соответствует характеристикам мощности-напряжения аккумулятора при различных SOC и температурах. Мощность аккумулятора соответствует требованиям к мощности силовой системы автомобиля, а напряжение - требованиям к номинальному напряжению тягового электродвигателя.
Как правило, оценка аккумуляторных решений для всей платформы транспортного средства начинается с времени разгона 100 километров при нормальной температуре и высокой мощности и его разложения на индикатор батареи, и постепенно распространяется на разложение на индикатор батареи во всем диапазоне и при всех условиях эксплуатации.
ВТОРОЕ: Разработка аккумуляторного отсека
1-Интеграция и модуляризация аккумуляторов
Оптимизируйте конструкцию аккумуляторных модулей, улучшите интеграцию и модульность аккумуляторных блоков, сократите количество неактивных компонентов и увеличьте плотность энергии аккумуляторных блоков.
В настоящее время популярные технологии интеграции аккумуляторных батарей включают CTP, CTB, CTC и другие формы. Форма, материал и комбинация деталей изменились с развитием технологии интеграции. Общее направление — интеграция и интеграция. За счет сокращения количества независимых деталей и использования одной большой детали для замены нескольких деталей формируются более крупные и более функциональные компоненты.
2-Конструкция аккумуляторного отсека
Корпус аккумулятора является носителем сборки системы силовой аккумуляторной батареи, играет ключевую роль в безопасной эксплуатации и защите продукта и напрямую влияет на безопасность всего транспортного средства. Конструктивная конструкция корпуса аккумулятора в основном включает выбор материалов оболочки для верхней оболочки, нижней оболочки и других компонентов корпуса аккумулятора, а также выбор решений производственного процесса. Верхняя крышка корпуса аккумулятора в основном играет роль герметизации и не подвергается большой нагрузке; нижний корпус корпуса аккумулятора является носителем всего продукта системы силовой аккумуляторной батареи, а модуль аккумулятора в основном расположен в нижнем корпусе. Поэтому должны быть предусмотрены структурные меры, такие как встроенные пазы и перегородки внутри корпуса аккумулятора, чтобы гарантировать, что модуль аккумулятора надежно закреплен во время движения транспортного средства, и нет движения в направлениях вперед, назад, влево, вправо, вверх и вниз, чтобы избежать удара по боковым стенкам и верхней крышке и повлиять на срок службы корпуса аккумулятора.
Рисунок 3: Решение для нижнего отсека аккумуляторной батареи, каркас с покрытием a, сварка FSW b + каркас, сварка FSW c + каркас
l Проектирование конструкции точки установки аккумуляторной батареи и фиксация соединения
Точка установки аккумуляторной батареи обычно принимает конструкцию монтажной балки, которая проходит через переднюю и заднюю части, а передний конец соединен с передней продольной балкой кабины, образуя эффективную и целостную закрытую балочную структуру. Точки установки разумно расположены в соответствии с распределением веса аккумуляторной батареи. Аккумуляторная батарея и транспортное средство фиксируются различными способами, включая крепление болтами, механическое крепление + гибридное соединение клеевым соединением, защелкивающееся соединение и т. д.
Рисунок 4: Схема расположения и установки аккумуляторной батареи
Аккумуляторная батарея обычно устанавливается на транспортном средстве с помощью нескольких подъемных проушин. Помимо большого веса самой аккумуляторной батареи, подъемные проушины также должны выдерживать дорожное возбуждение, вызванное движением транспортного средства, например, каменные дороги и глубокие выбоины. Такие прочные условия работы и условия неправильного использования предъявляют повышенные требования к прочности конструкции подъемной проушины.
Рисунок 5: Различные решения по соединению подъемных проушин: a. Сварная подъемная проушина b. Подъемная проушина из алюминиевой экструдированной рамы
l Конструкция безопасности и защиты аккумуляторного отсека
Механическая прочность и защита: Ящик для батареи должен иметь достаточную механическую прочность, чтобы защитить батареи внутри от механических ударов и толчков. Ящик для батареи должен выдерживать вибрацию, выдавливание и механические удары, чтобы обеспечить безопасность батареи в различных условиях.
Защита от столкновений: конструкция корпуса батареи должна учитывать безопасность столкновений, особенно при боковых столкновениях и столкновениях снизу. Обычно он изготавливается из алюминия или стали и соединяется с нижним лотком через внешнюю раму для обеспечения структурной жесткости и улучшения способности поглощения энергии столкновения. Кроме того, должны быть спроектированы соответствующие структуры поглощения столкновений, чтобы предотвратить деформацию корпуса батареи и повреждение элементов батареи.
Водонепроницаемый, пыленепроницаемый и устойчивый к коррозии: аккумуляторный ящик должен быть водонепроницаемым и пыленепроницаемым, и обычно использует уплотнительные прокладки уровня IP67 для обеспечения герметичности. Кроме того, следует также рассмотреть антикоррозионные меры, такие как напыление ПВХ-покрытия снаружи для повышения коррозионной стойкости.
Взрывобезопасная и предохранительная конструкция: при взрыве батареи энергия должна высвобождаться концентрированно и направленно через такие устройства, как сбалансированные взрывобезопасные клапаны, чтобы избежать попадания в кабину клиента. Кроме того, должны быть приняты меры взрывобезопасности (например, частичное разрушение конструкции) для предотвращения общего разрыва оборудования.
l Конструкция уплотнения
Конструкция уплотнительной поверхности между верхней крышкой и нижним корпусом аккумуляторного ящика играет важную роль в эффективности уплотнения, и ее конструкция должна быть спроектирована совместно с конструкцией аккумуляторного ящика и уплотнительным кольцом. Уплотнительная поверхность должна быть максимально плоской, чтобы избежать слишком большого количества изогнутых структур. Поскольку верхняя крышка и нижний корпус соединены болтами, используется большое количество болтов, поэтому особенно важно обеспечить соосность отверстий. При разумном расположении положений отверстий для болтов размеры положений должны быть максимально круглыми и располагаться симметрично в направлениях X и Y. Выбор количества соединительных болтов должен быть всесторонне рассмотрен на основе уровня уплотнения и объема рабочей нагрузки по разборке и сборке.
Рисунок 6: Конструкция уплотнения верхнего и нижнего корпуса, 1-верхняя крышка батареи, 2-уплотнительная прокладка, 3-нижняя крышка батареи, 4-металлический кабелепровод
l Электробезопасность и защита от короткого замыкания
Надежность соединения: разъемы внутри аккумуляторного отсека должны иметь правильную полярность, чтобы обеспечить допустимую нагрузку по току аккумуляторного отсека и надежность электрических/механических соединений, включая меры по релаксации и т. д.
Электрическая изоляция и конструкция сопротивления напряжению: конструкция модуля использует двойную изоляционную защиту. Сам элемент батареи имеет слой синей пленки элемента батареи и верхнюю накладку элемента батареи для соответствия требованиям изоляции и сопротивления напряжению. Изоляция и защита сопротивления напряжению установлены между торцевой/боковой пластиной и элементом батареи, а также между элементом батареи и нижней монтажной поверхностью.
l Проектирование терморегулирования
Разработка системы терморегулирования аккумуляторной батареи проходит через весь цикл проектирования и разработки системы аккумуляторной батареи, включая проектирование системы контроля температуры батареи, охлаждающей пластины, системы трубопроводов и т. д. Основная цель проектирования системы терморегулирования аккумуляторной батареи — обеспечить работу аккумуляторной системы при относительно подходящей рабочей температуре посредством управления нагревом или охлаждением с учетом компоновки пространства, стоимости проектирования, легкого веса и т. д., а также снизить разницу температур между ячейками для обеспечения постоянства.
Мы будем регулярно обновлять технологии и информацию о тепловых проектах и оптимизации, и делиться этой информацией с вами для справки. Благодарим вас за интерес к компании Walmate.
Аккумуляторная батарея является основным источником энергии для новых энергетических транспортных средств, обеспечивая движущую силу для всего транспортного средства. Мы обычно оцениваем преимущества и недостатки технологии аккумуляторных батарей с точки зрения эффективности (плотности энергии), безопасности, затрат на производство и обслуживание.
В конструкции аккумулятора напряжение одной ячейки составляет всего около 3-4 В, в то время как напряжение, необходимое для электромобилей, составляет не менее 100 В. Новые автомобили теперь имеют напряжение даже 700 В/800 В, а выходная мощность обычно составляет 200 Вт, поэтому аккумулятор необходимо повышать. Чтобы соответствовать требованиям электромобилей по току и напряжению, различные ячейки необходимо подключать последовательно или параллельно.
Аккумуляторная батарея состоит из аккумуляторных элементов, электронных и электрических систем, систем терморегулирования и т. д., которые заключены в каркасную конструкцию батареи — основание (лоток), рама (металлический каркас), верхняя крышка, болты и т. д. То, как «упаковать» эти компоненты и системы в единое целое более эффективно и безопасно, всегда было темой постоянных исследований и изысканий для всей отрасли.
Предыдущая статья: Инновации и развитие технологии интеграции аккумуляторов
Происхождение технологии групповых батарей питания можно проследить до 1950-х годов, и она возникла в бывшем Советском Союзе и некоторых европейских странах. Эта технология изначально использовалась как инженерная и производственная концепция для определения физического сходства деталей (универсальные технологические маршруты) и установления их эффективного производства.
Суть групповой технологии (GT) заключается в выявлении и изучении сходств связанных вещей в производственной деятельности, классификации схожих проблем в группы и поиске относительно унифицированных оптимальных решений для решения этой группы проблем с целью достижения экономической выгоды. В области силовых батарей групповая технология в основном включает технологию интеграции батарей из отдельных ячеек в аккумуляторные блоки (Packs), включая структуру, управление температурой, проектирование электрических соединений и технологию системы управления батареями (BMS).
Более ранней технологией группировки в автомобильной сфере является MTP (Module To Pack), что означает, что ячейки сначала интегрируются в модули, а затем модули интегрируются в пакеты. Эта технология характеризуется съемными и заменяемыми модулями, которые имеют хорошую ремонтопригодность, но эффективность группировки низкая. С развитием технологий технология группировки претерпела трансформацию из MTP в CTP (Cell To Pack). Технология CTP относится к технологии прямой интеграции ячеек в пакеты, устраняя традиционную модульную структуру и повышая эффективность группировки и производительность производства. В последние годы отрасль также изучает такие технологии группировки, как CTC (Cell To Chassis), CTB (Cell To Body & Bracket) и MTB (Module To Body) с более высокой эффективностью интеграции.
В области силовых батарей и электрохимического хранения энергии основные технологические достижения литиевых батарей исходят из структурных инноваций и инноваций в материалах. Первая заключается в оптимизации структуры «элемент-модуль-аккумуляторная батарея» на физическом уровне для достижения цели как улучшения объемной плотности энергии аккумуляторной батареи, так и снижения затрат; вторая заключается в исследовании материалов батареи на химическом уровне для достижения цели как улучшения производительности отдельных ячеек, так и снижения затрат. В этой статье основное внимание уделяется влиянию различных технологий структурной интеграции на технологию производства аккумуляторных батарей и направлению инновационного развития с точки зрения структурной интеграции аккумуляторных батарей. Текущие ключевые технологии для интеграции силовых батарей показаны на рисунке ниже:
1-MTP был ликвидирован
В начале текущей волны развития электромобилей на рынок вышло множество моделей нового энергетического транспорта, преобразованных из бензиновых. Они сохраняют традиционную компоновку и дизайн бензиновых автомобилей. Инженеры соединяют определенное количество ячеек аккумуляторов последовательно и параллельно, формируя относительно крупный модуль аккумуляторов, а затем несколько таких модулей размещаются в аккумуляторном блоке, который мы знаем как аккумуляторный блок "MTP". Поскольку аккумуляторный блок требует "упаковки" более двух раз, количество необходимых компонентов оказывается очень большим, и аккумуляторный блок выглядит как "три слоя внутри и три слоя снаружи". Избыточные компоненты занимают больше объема и веса системы, что приводит к плохим показателям объемной и массовой энергетической плотности аккумуляторного блока "MTP". Кроме того, поскольку в процессе проектирования бензинового автомобиля не было специально предусмотрено место для аккумулятора, аккумуляторная система может быть лишь "втиснута" в автомобиль, что снижает конкурентоспособность продукта и ухудшает пользовательский опыт.
С момента запуска новых интеллектуальных платформ электромобилей, представленных Tesla, собственные чисто электрические транспортные средства позволили устанавливать аккумуляторные батареи в идеальных пространственных местах более эффективным и регулярным образом, трехэлектрические системы могут быть более разумно расположены, а электронная и электрическая архитектура транспортного средства и конструкция управления температурой могут быть более эффективно интегрированы. Прочность продукта транспортного средства с точки зрения энергоэффективности, выносливости и интеллекта была значительно улучшена.
2-Интегрированная технология 2.0 Эра — CTP
Структура аккумуляторной батареи MTP имеет существенную проблему использования пространства. Использование пространства аккумуляторной ячейки для модуля составляет 80%, использование пространства модуля для аккумуляторной батареи составляет 50%, а общее использование пространства составляет всего 40%. Стоимость аппаратного обеспечения модуля составляет около 14% от общей стоимости батареи. Эта структура с низким использованием пространства не может удовлетворить требованиям разработки новых энергетических транспортных средств. В рамках идеи интеграции аккумуляторной ячейки → модуля → аккумуляторной батареи → кузова, если транспортное средство хочет загрузить как можно больше мощности в ограниченное пространство шасси и улучшить использование объема, необходимо рассмотреть стандартизацию каждого шага интеграции. Поскольку рыночный спрос на дальность поездки продолжает расти, объем одного аккумуляторного модуля продолжает увеличиваться, что косвенно приводит к появлению решения CTP.
Технология структуры CTP была рождена из соображений безопасности, сложности упаковки, снижения затрат и т. д. Под предпосылкой обеспечения безопасности элемента батареи технология CTP сокращает внутренние кабели и структурные части. По сравнению с технологией MTP, технология CTP не имеет модульной структуры и напрямую упаковывает элемент батареи в аккумуляторный блок перед его установкой на транспортное средство.
В настоящее время существует два основных подхода: первый заключается в том, чтобы рассматривать Pack как полноценный большой модуль, заменяющий несколько внутренних маленьких модулей, как это делает компания Ningde Times; второй — это проектирование без модульного решения, где сама батарея рассматривается как элемент, участвующий в обеспечении прочности, например, батарея в форме лезвия от BYD.
Суть технологии CTP заключается в отмене модульной конструкции. Аккумуляторная ячейка напрямую соединена с оболочкой, что сокращает использование торцевых пластин и перегородок. Проблемы, которые возникают в связи с этим, — это фиксация аккумуляторной батареи и управление температурой.
На самом деле, оригинальный продукт аккумуляторной батареи CTP не имел чисто бесмодульной конструкции, а представлял собой конструкцию, в которой исходные малые модули были объединены в три больших модуля и два средних модуля, а также на обоих концах имелись алюминиевые торцевые пластины, так что теоретически это все еще MTP, но в конструкции действительно произошли значительные улучшения.
После внедрения CTP 3.0 CATL представила более продвинутый метод производства, достигнув полностью бесмодульной конструкции. Элементы батареи были изменены с вертикальной ориентации по высоте на горизонтальное положение. Кроме того, между элементами батареи было реализовано новое решение для охлаждения, которое не только рассеивает тепло, но и обеспечивает функции поддержки, амортизации, изоляции и контроля температуры. Нижняя оболочка также была разработана с функцией ограничения фиксации.
Рисунок 1: Сравнение аккумуляторов CATL Kirin CTP2.0 и CTP3.0
3-Интегрированная технология 3.0 Эра — CTB, CTC
l Технология CTB
Технология CTP является крупным шагом вперед в инновациях в структуре аккумулятора, но она не совершила прорыва в самом аккумуляторном блоке. В технологии CTP аккумуляторный блок по-прежнему является независимым компонентом. По сравнению с оптимизированной стратегией CTP для аккумуляторных блоков, технология CTB объединяет панель пола кузова и крышку аккумуляторного блока в одно целое. Плоская уплотнительная поверхность, образованная крышкой аккумулятора, порогом двери, а также передней и задней балками, герметизирует пассажирский отсек герметиком, а дно собирается с кузовом через точку установки. При проектировании и производстве аккумуляторного блока аккумуляторная система интегрируется с кузовом в целом, могут быть выполнены требования к герметизации и водонепроницаемости самого аккумулятора, а герметизация аккумулятора и пассажирского отсека относительно проста, а риски контролируемы.
Таким образом, исходная сэндвич-структура «крышка аккумуляторного блока-ячейка аккумулятора-лоток» трансформируется в сэндвич-структуру «крышка аккумуляторного блока под кузовом-ячейка аккумулятора-лоток», уменьшая потерю пространства, вызванную соединением между кузовом и крышкой аккумулятора. В этом структурном режиме аккумуляторный блок является не только источником энергии, но и участвует в силе и передаче всего транспортного средства как структуры.
Рисунок 2: Принципиальная схема структуры технологии CTB
l Технология CTC
После внедрения метода CTC аккумуляторная батарея больше не является независимой сборкой, а интегрируется в корпус транспортного средства, что оптимизирует конструкцию продукта и процесс производства, сокращает количество деталей транспортного средства, особенно уменьшает внутренние структурные детали и разъемы батареи, имеет неотъемлемое преимущество легкости, максимизирует использование пространства и обеспечивает место для увеличения количества батарей и улучшения дальности поездки. При условии, что сама электрохимическая система остается неизменной, дальность поездки может быть увеличена за счет увеличения количества батарей.
Рисунок 3: Структурная схема технологии Tesla CTC
Например, Tesla и другие автопроизводители успешно запустили модели технологии CTC. На уровне ячеек они могут использовать многофункциональные эластичные сэндвич-структуры и технологию водяного охлаждения большой площади, а также накладывать технологию повторного использования пространства против столкновений в нижней части аккумуляторной батареи, полученную в результате комплексной разработки, принимая во внимание эффективность группировки, теплоотдачу и безопасность, и продвигая применение технологии CTC из двух измерений оптимизации ячеек и защиты конструкции транспортного средства. На уровне комплексной разработки транспортного средства аккумуляторная батарея напрямую интегрируется в шасси, устраняя связи модулей и аккумуляторных батарей. Реализована интеграция трех основных электрических систем (двигатель, электронное управление, батарея), трех второстепенных электрических систем (DC/DC, OBC, PDU), системы шасси (система трансмиссии, система привода, система рулевого управления, тормозная система) и модулей, связанных с автономным вождением, а распределение мощности оптимизируется, а потребление энергии снижается за счет интеллектуального контроллера домена питания.
4-Изменения в особых требованиях к аккумуляторным ящикам для технологий CTP, CTB и CTC
В традиционной конструкции аккумуляторной батареи аккумуляторный модуль играет роль опоры, фиксации и защиты аккумуляторной ячейки, в то время как корпус аккумуляторного ящика в основном несет внешнюю силу выдавливания. Применение технологий CTP, CTB и CTC выдвигает новые требования к аккумуляторным ящикам, которые в частности отражены в:
Требования к прочности корпуса аккумуляторного ящика улучшены: поскольку связь модуля уменьшена или устранена в конструкциях CTP, CTB и CTC, корпус аккумуляторного ящика должен выдерживать не только внешнюю силу выдавливания, но и силу расширения от аккумуляторного элемента, изначально приложенную модулем. Поэтому требования к прочности корпуса аккумуляторного ящика выше.
Возможность защиты от столкновений: после использования технологии CTP для удаления боковых балок аккумуляторной батареи, батарея будет напрямую принимать на себя удар при столкновении, поэтому аккумуляторная батарея CTP должна обладать достаточной устойчивостью к столкновениям.
Требования к изоляции, изоляции и рассеиванию тепла: структуры CTP или CTB и CTC изменяют профиль нижней пластины на водоохлаждаемую пластину на основе несущего шасси структурного ящика. Ящик для аккумуляторной батареи не только несет вес элементов батареи, но и обеспечивает управление температурой и другие функции для батареи. Структура более компактна, производственный процесс оптимизирован, а степень автоматизации выше.
Сниженная ремонтопригодность: Высокоинтегрированная конструкция усложняет замену аккумуляторной батареи. Например, в конструкции CTC элементы батареи заполнены смоляным материалом, что затрудняет замену элементов батареи и практически делает невозможным ремонт.
5-Влияние интеграции аккумуляторных батарей на инфраструктуру зарядки электромобилей
Выбор различных технологий интеграции батарейных пакетов одновременно подразумевает выбор различных способов компенсации: CTP склоняется к сменным батареям, в то время как более интегрированные CTB/CTC склоняются к быстрой зарядке.
Высокая степень интеграции означает, что в одном и том же пространстве можно разместить больше батарей, тем самым увеличивая запас хода электромобилей. Пользователям больше не нужно часто заряжать на короткие расстояния, но они могут предпочесть быструю зарядку во время дальних поездок. Поэтому при планировании инфраструктуры зарядки необходимо учитывать эти изменения, чтобы гарантировать, что она может удовлетворить потребности пользователей.
По мере увеличения интеграции аккумуляторных батарей их физические размеры и структура могут меняться, что может повлиять на конструкцию зарядного интерфейса и совместимость зарядного оборудования.
Кроме того, возросшая интеграция аккумуляторных батарей также может повлиять на скорость и эффективность зарядки. Возможно, потребуется разработать и внедрить более эффективные системы управления батареями и технологии зарядки, чтобы обеспечить быстрый и безопасный процесс зарядки.
Мы будем регулярно обновлять технологии и информацию о тепловых проектах и оптимизации, и делиться этой информацией с вами для справки. Благодарим вас за интерес к компании Walmate.
В процессе производства поддонов для аккумуляторных батарей и охлаждающих емкостей для хранения энергии для новых энергетических транспортных средств необходимая и соответствующая обработка поверхности является ключевым шагом, например: использование покрытия, окислительной обработки и т. д. для формирования защитного слоя на поверхности металла, чтобы противостоять эрозии коррозионных сред; Компоненты, требующие электрической изоляции, такие как элементы аккумуляторных батарей, пластины водяного охлаждения, стенки модулей и т. д., должны устанавливать изолирующую защитную пленку. Изоляция обычно достигается путем распыления изолирующего порошка или изолирующей краски. Выбор подходящей технологии обработки поверхности может не только улучшить производительность поддона/охладительной емкости для жидкости. Долговечность и безопасность также могут соответствовать потребностям различных сценариев применения. В этой статье обобщены общие технологии обработки поверхности для справки.
1-Чистка и полировка
В процессе производства на поверхности поддона могут скапливаться такие примеси, как технологическое масло, остатки моторного масла, порошок и пыль. Эти примеси не только влияют на срок службы поддона батареи, но и могут отрицательно влиять на производительность и безопасность батареи. Благодаря очистке и полировке эти примеси можно эффективно удалить, чтобы обеспечить чистоту поверхности поддона. Очистка и шлифовка могут эффективно удалить поверхностные загрязнения, заусенцы и сварочный шлак, делая поверхность гладкой и плоской, тем самым улучшая общее качество поддона/ящика батареи.
l химическая очистка
Щелочная очистка: Щелочная очистка в основном использует щелочные растворы (такие как гидроксид натрия, карбонат натрия и т. д.) для удаления жира, грязи и других органических веществ с поверхности алюминиевых сплавов. Щелочная промывка удаляет жир посредством омыления, эмульгирования и проникновения и смачивания, и в то же время образует водорастворимые осадки, тем самым достигая эффекта очистки. Щелочная очистка обычно используется для удаления жира, пыли и органических загрязнений с поверхности алюминиевых сплавов.
Травление: Травление использует кислотные растворы (такие как азотная кислота, соляная кислота и т. д.) для удаления оксидной окалины, ржавчины и других неорганических отложений на поверхности алюминиевых сплавов. Травление преобразует оксиды на поверхности металла в растворимые соли посредством реакции кислоты с оксидами на поверхности металла, тем самым удаляя поверхностные загрязнения. Травление в основном используется для удаления оксидной пленки, ржавчины и неорганической солевой окалины на поверхности алюминиевых сплавов. Травление часто используется для окончательной обработки металлических поверхностей для улучшения их отделки и плоскостности.
l Механическое шлифование
В процессе производства процесс шлифования позволяет удалить припуски на обработку, исправить погрешности формы, обеспечить гладкость и точность поверхности поддона/ящика, выполнить требования сборки и, таким образом, улучшить общую производительность и срок службы.
Очищенную и отполированную поверхность можно обрабатывать лакокрасочными материалами или другими материалами, что очень важно для последующего создания антикоррозионных, уплотнительных, теплопроводных, изоляционных, теплоизоляционных и других покрытий, а также играет ключевую роль в прочном креплении этих материалов к поддону/коробке.
2-Нанесение покрытия и защитной пленки
Помимо базовой очистки и полировки, при производстве поддонов/ящиков используется процесс распыления для обработки поверхности с целью формирования защитного слоя, предотвращающего окисление и коррозию, а также отвечающего требованиям различных сценариев, таких как теплоизоляция, изоляция и устойчивость к напряжению.
l Теплоизоляция
Защита от конденсации и теплоизоляция аккумуляторных поддонов может быть достигнута за счет комплексного проектирования систем теплоизоляции, использования высокоэффективных теплоизоляционных материалов, применения аэрогелей, проектирования изоляции аккумуляторных блоков и напыления пенопластовых изоляционных материалов.
Нижняя поверхность покрыта ПВХ и вспененным материалом
l Выдерживаемое напряжение изоляции
Изоляция корпуса аккумуляторной батареи и компонентов жидкостного охлаждения в первую очередь направлена на предотвращение утечки тока, защиту персонала от поражения электрическим током и обеспечение нормальной работы аккумуляторной системы. Изоляция обычно достигается двумя основными методами: порошковым напылением и ламинированием пленкой. Основные процессы ламинирования пленкой включают ламинирование при комнатной температуре, горячее прессование и воздействие УФ-излучения.
Внутреннее напыление изоляционного порошка и изоляционной краски
3-Логотипы и вывески
Паспортная табличка или этикетка устанавливается на видном месте на поддоне батареи, как правило, с помощью лазерной, механической гравировки и т. д. Эти логотипы обычно изготавливаются из износостойких и устойчивых к коррозии материалов, чтобы гарантировать, что они не будут легко стираться в течение всего срока службы.
Мы будем регулярно обновлять технологии и информацию о тепловых проектах и оптимизации, и делиться этой информацией с вами для справки. Благодарим вас за интерес к компании Walmate.
Будучи основным оборудованием системы накопления энергии, преобразователь энергии является важным инструментом для преобразования энергии, управления энергией, обеспечения стабильности сети, повышения энергоэффективности и т. д. По мере того, как силовой блок преобразователя энергии движется в сторону высокой интеграции и высокой эффективности, развитие частоты и большой емкости предъявляет все более высокие требования к рассеиванию тепла.
1-Изменения в требованиях к охлаждению
l В соответствии с увеличенными размерами кабины постоянного тока мощность преобразователя продолжает расти, а эффективная технология отвода тепла обеспечивает надежность оборудования.
По мере того, как емкость ячеек хранения энергии становится все больше и больше, емкость систем хранения энергии также одновременно расширяется. В начале 2023 года стандартная емкость 20-футовой одноэлементной батареи на рынке составляла всего 3,35 МВт·ч. Во второй половине года многие компании, производящие аккумуляторные батареи, выпустили продукты для хранения энергии емкостью 310+ А·ч, а емкость 20-футовой одноэлементной батареи также была увеличена до 5 МВт·ч. Однако менее чем через полгода после обновления модели 5 МВт·ч некоторые ведущие системы хранения энергии выпустили системы емкостью 6 МВт·ч и 8 МВт·ч. Согласно общему опыту, преобразователь хранения энергии настроен на 1,2-кратную емкость нагрузки. Емкость одного блока системы хранения энергии емкостью 5 МВт·ч должна быть больше 2,5 МВт. Высокая мощность требует более эффективной технологии охлаждения для обеспечения стабильной работы оборудования при устойчивых высоких нагрузках.
Итеративная эволюция схемы топологии интеграции системы накопления энергии
l Применение технологии постоянного тока высокого напряжения требует от устройств более высокого уровня выдерживаемого напряжения и прочности изоляции, а рассеивание тепла силовыми устройствами является значительным.
Для того чтобы соответствовать системе хранения энергии большой емкости, технология постоянного тока высокого напряжения стала технической тенденцией. За счет повышения уровня напряжения можно достичь энергосбережения, эффективности и повышения производительности. Повышение напряжения до 1500 В произошло из фотоэлектричества, и теперь фотоэлектричество участвует в хранении энергии. Однако высоковольтная эволюция PCS хранения энергии еще должна пройти долгий путь, и некоторые производители начали оптимизировать и довести ее до 2000 В. Применение технологии постоянного тока высокого напряжения заставляет силовые электронные устройства в преобразователях хранения энергии иметь более высокие уровни выдерживаемого напряжения и более высокую прочность изоляции для адаптации к высоковольтным рабочим средам. В высоковольтных средах конструкция рассеивания тепла силовых устройств становится более важной. Температура pn-перехода силовых устройств, как правило, не может превышать 125 °C, а температура корпуса корпуса не превышает 85 °C.
l Сетевые системы хранения энергии требуют сложных алгоритмов управления, схемных решений и преобразователей энергии с высокой плотностью мощности.
В отличие от основных характеристик источников тока в системах накопления энергии, формирующих сетку, системы накопления энергии, формирующие сетку, по сути, являются источниками напряжения, которые могут внутренне устанавливать параметры напряжения для вывода стабильного напряжения и частоты. Поэтому требуется, чтобы преобразователи, формирующие сетку, имитировали характеристики синхронных генераторов, обеспечивая поддержку напряжения и частоты для повышения стабильности энергосистемы. Эта стратегия управления требует, чтобы преобразователи обладали более высокой плотностью мощности и более сложными алгоритмами управления, а также более производительными силовыми устройствами и более сложными конструкциями схем для реализации стратегии управления. Эффективное управление теплом, выделяемым высокой плотностью мощности и сложными стратегиями управления, при одновременном уменьшении размера и стоимости системы охлаждения без ущерба для производительности, стало новой задачей в тепловом проектировании.
2- Сравнение распространенных решений охлаждения
За последние годы решения по охлаждению инверторов накопителей энергии претерпели существенные изменения, что в основном выразилось в переходе от традиционного воздушного охлаждения к технологии жидкостного охлаждения.
l Решение для воздушного охлаждения
Воздушное охлаждение — это форма контроля температуры, используемая на ранней стадии преобразователей накопления энергии. Оно использует воздух в качестве среды и рассеивает тепло через вентиляторы и радиаторы. Решение воздушного охлаждения повышает эффективность рассеивания тепла за счет постоянного снижения потребления энергии, оптимизации структуры и улучшения материалов рассеивания тепла. На уровне мощности 2,5 МВт воздушное охлаждение все еще может соответствовать требованиям.
l Жидкостное охлаждающее решение
Поскольку плотность мощности и плотность энергии систем хранения энергии продолжают расти, PCS с жидкостным охлаждением использует охлаждающую жидкость с высокой теплопроводностью в качестве среды. Охлаждающая жидкость приводится в действие водяным насосом для циркуляции в холодной пластине и не подвержена влиянию таких факторов, как высота и давление воздуха. Система жидкостного охлаждения имеет более эффективную эффективность рассеивания тепла, чем система воздушного охлаждения. Решение жидкостного охлаждения имеет более высокую степень соответствия и начало изучаться и популяризироваться в последние один или два года.
В дополнение к решению для хранения энергии с полным жидкостным охлаждением некоторые производители выпустили машины для прямого охлаждения хранения энергии, которые используют прямое охлаждение с изменением фазы и не имеют циркуляции воды. Решения для прямого охлаждения также входят в область хранения энергии.
Мы будем регулярно обновлять технологии и информацию о тепловых проектах и оптимизации, и делиться этой информацией с вами для справки. Благодарим вас за интерес к компании Walmate.
Аккумуляторная батарея является ключевым компонентом новых энергетических транспортных средств, шкафов и контейнеров для хранения энергии. Это источник энергии через оболочку оболочки, обеспечивающий питание для электромобилей и предоставляющий мощность потребления для шкафов и контейнеров для хранения энергии. В сочетании с реальными инженерными потребностями эта статья суммирует ключевые моменты проектирования профиля для аккумуляторных батарей, анализируя требования механической прочности, безопасности, терморегулирования и легкости аккумуляторных батарей.
1-Требования к конструкции корпуса аккумуляторной батареи
l Механическая прочность, вибростойкость и ударопрочность. После испытания не должно быть механических повреждений, деформаций или ослабления крепления, а также не должен быть поврежден запорный механизм.
l Герметизация: Герметизация аккумуляторной батареи напрямую влияет на безопасность работы аккумуляторной системы. Обычно требуется достичь уровня защиты IP67, чтобы гарантировать, что аккумуляторная батарея герметична и водонепроницаема.
l При проектировании корпуса аккумуляторной батареи необходимо учитывать эффективность терморегулирования и гарантировать работу батареи в соответствующем диапазоне за счет соответствующей конструкции терморегулирования.
0Для установки и фиксации на корпусе должно быть предусмотрено место для таблички с названием и знаков безопасности, а также достаточно места и фиксированного фундамента для установки линий сбора данных, различных сенсорных элементов и т. д.
l Все разъемы, клеммы и электрические контакты с неполярной основной изоляцией при их совместном использовании должны отвечать соответствующим требованиям уровня защиты.
l Облегчение: Облегчение корпуса имеет большое значение для повышения плотности энергии аккумуляторной батареи. Алюминиевый сплав имеет малый вес и высокое качество, что делает его наиболее целесообразным выбором в настоящее время. Уровень облегчения может быть улучшен за счет соответствующей экстремальной конструкции в сочетании с реальными приложениями.
l Прочность: Расчетный срок службы корпуса аккумуляторной батареи не должен быть меньше срока службы всего изделия. В течение цикла использования не должно происходить никаких явных пластических деформаций. Уровень защиты и эффективность изоляции не должны снижаться. Конструкция должна быть простой в обслуживании, включая расположение табличек и знаков безопасности, а также защиту разъемов.
Рисунок 1 Типичный сварной корпус аккумуляторной батареи из алюминиевого сплава
2-Типичное решение корпуса аккумуляторной батареи из алюминиевого сплава
Обычно используемые алюминиевые сплавы для корпусов аккумуляторных батарей включают 6061-T6, 6005A-T6 и 6063-T6 и т. д. Эти материалы имеют различные пределы текучести и прочности на растяжение для соответствия различным структурным требованиям. Прочность этих материалов составляет: 6061-T6>6005A-T6>6063-T6.
В настоящее время решения по формовке корпуса аккумуляторной батареи включают сварку алюминиевого профиля, литье алюминиевого сплава, литой алюминиевый профиль плюс алюминий, сварку штампованных алюминиевых пластин и т. д. Решение по сварке алюминиевого профиля стало основным выбором благодаря своей гибкости и удобству обработки. Как показано на рисунке 1, корпус в основном состоит из рамы из алюминиевого сплава и нижней пластины из алюминиевого сплава, которые сварены с использованием экструдированных профилей из алюминиевого сплава 6 серии. Решение по литью из алюминиевого сплава рассматривается как будущее направление развития из-за его упрощенного процесса и потенциала снижения затрат.
3- Конструкция профиля
l Размер и сложность сечения: Размер сечения профиля измеряется описанной окружностью. Чем больше описанная окружность, тем большее давление экструзии требуется. Секция профиля обычно состоит из нескольких полостей для повышения жесткости и прочности конструкции. Обычно рама, средняя перегородка, нижняя пластина, балка и т. д. имеют разные конструкции секций, чтобы адаптироваться к различным структурным и функциональным требованиям.
Рисунок 2 Типичное сечение профиля из алюминиевого сплава
l Толщина стенки алюминиевого профиля: Минимальная толщина стенки конкретного алюминиевого профиля связана с радиусом описанной окружности профиля, формой и составом сплава. Например, когда толщина стенки алюминиевого сплава 6063 составляет 1 мм, толщина стенки алюминиевого сплава 6061 должна быть около 1,5 мм. Сложность экструзии того же сечения составляет: 6061-T6>6005A-T6>6063-T6. При проектировании профилей аккумуляторных батарей профиль рамы обычно изготавливается из материала алюминиевого сплава 6061-T6, и его типичное сечение состоит из нескольких полостей, а самая тонкая толщина стенки составляет около 2 мм; профиль нижней пластины также состоит из нескольких полостей, и материал обычно 6061-T6, 6065A-T6, и самая тонкая толщина стенки также составляет около 2 мм; Кроме того, в конструкции несущего поддона нижней пластины и интеграции жидкостного охлаждения нижней пластины нижняя пластина обычно принимает двухстороннюю структуру, толщина нижней пластины обычно составляет 10 мм, а толщина стенки и внутренней стенки полости составляет около 2 мм.
l Допуски размеров поперечного сечения профиля: Допуски размеров поперечного сечения должны определяться на основе допуска обработки алюминиевого профиля, условий использования, сложности экструзии профиля и формы профиля. Для некоторых алюминиевых профилей, которые трудно экструдировать, можно изменить форму или увеличить допуск процесса и допуск размеров, чтобы уменьшить сложность экструзии и экструдировать изделия из алюминиевого профиля, которые близки к требованиям, а затем их можно переформовать или обработать для соответствия требованиям использования.
Кроме того, при проектировании сечения профиля необходимо учитывать специфические требования различных процессов сварки к соединениям, разделке кромок, толщине стенки и т. д.
Мы будем регулярно обновлять технологии и информацию о тепловых проектах и оптимизации, и делиться этой информацией с вами для справки. Благодарим вас за интерес к компании Walmate.
Герметичность аккумуляторной батареи является ключевым фактором, обеспечивающим качество и безопасность аккумуляторной батареи. Она связана с безопасностью, надежностью и сроком службы аккумуляторной батареи. Испытание герметичности аккумуляторной батареи должно проводиться не только в процессе производства, но и во время технического обслуживания и осмотра батареи.
1-Требования к герметичности аккумуляторной батареи
В реальных условиях производства герметичность аккумуляторной батареи должна соответствовать следующим требованиям:
Герметичность: корпус аккумуляторной батареи, интерфейс и разъемы должны иметь хорошую герметичность, чтобы предотвратить попадание пыли, водяного пара и других внешних загрязнений в аккумуляторную батарею, что может быть достигнуто с помощью сварки, герметиков, водонепроницаемых материалов и т. д.
Водонепроницаемость, чтобы предотвратить попадание влаги в аккумулятор, что может привести к коротким замыканиям, коррозии и другим проблемам. Согласно национальному стандарту GB38031-2020 «Требования безопасности к силовым батареям для электромобилей», герметичность аккумуляторов и их компонентов должна соответствовать стандарту IP67. Большинство новых энергетических транспортных средств предъявляют более высокие требования к герметичности аккумуляторов и их компонентов и должны соответствовать стандарту IP68, то есть аккумуляторная батарея должна предотвращать попадание воды в пределах указанной глубины воды и времени погружения.
Традиционные методы испытания на герметичность включают метод давления и метод погружения (испытание водой). Метод погружения заключается в погружении пластины жидкостного охлаждения в воду и наблюдении за образованием пузырьков для оценки герметичности.
Испытание герметичности водяного канала пластины жидкостного охлаждения
Хотя стандарт IP68 более строг, в реальных приложениях метод падения давления часто используется в качестве основного метода обнаружения для соответствия требованиям IP68 путем установки соответствующих стандартов обнаружения герметичности. Метод падения давления определяет герметичность аккумуляторной батареи путем измерения изменения давления внутри аккумуляторной батареи. При проведении испытаний на герметичность необходимо обращать внимание на множество параметров, таких как давление накачивания, время накачивания, время стабилизации давления и скорость утечки.
(левая сторона)Основная принципиальная схема перепада давления
(правая сторона)Основная принципиальная схема прямого давления
2-Анализ проблемы утечки охлаждающей пластины жидкости
С постоянным повышением рыночного спроса на транспортные средства с аккумуляторными батареями, системы хранения энергии на аккумуляторных батареях и т. д. широко используются аккумуляторные батареи с более высокой плотностью энергии и мощностью. Из-за тепловых характеристик батарей, для обеспечения стабильной работы основного оборудования, такого как батареи, и повышения эффективности использования энергии, технология жидкостного охлаждения является одним из основных технических путей для управления температурой хранения энергии, а испытание на герметичность системы жидкостного охлаждения стало ключевым звеном.
Утечка из пластины жидкостного охлаждения является серьезной проблемой: утечка будет препятствовать нормальному потоку охлаждающей жидкости, влиять на эффект рассеивания тепла пластиной жидкостного охлаждения и снижать производительность оборудования; утечка также может привести к старению и повреждению компонентов системы, снижая надежность системы; утечка также может вызвать коррозию электронных компонентов и цепей, увеличивая риск отказа оборудования и возгорания.
Почему проблема утечки все еще возникает после тщательного испытания на герметичность в процессе производства и изготовления пластины жидкостного охлаждения?
Процесс испытания на герметичность системы жидкостного охлаждения
Просачивание жидкости может быть вызвано различными факторами:
l Крошечные трещины и дефекты: Тестирование герметичности ландшафта может обнаружить большие каналы утечки, но крошечные трещины и дефекты все еще могут существовать. Эти крошечные трещины могут расширяться под давлением жидкости или в условиях высокой температуры, вызывая просачивание жидкости.
l Различия в поверхностном натяжении и смачиваемости охлаждающей жидкости: Когда поверхностное натяжение охлаждающей жидкости низкое, она легче проникает через крошечные щели. Если конструкция поверхностного натяжения жидкостной охлаждающей пластины необоснованна или охлаждающая жидкость выбрана неправильно, проблема просачивания жидкости может усугубиться.
Различия в смачиваемости: Различные охлаждающие жидкости имеют различную смачиваемость на твердых поверхностях. Если шероховатость поверхности материала жидкой холодной пластины высокая или имеются микроструктурные дефекты, охлаждающая жидкость может проникать легче.
l Проблемы при установке или процессе: Если процесс установки жидкостной охлаждающей пластины недостаточно хорош или имеются дефекты сварки, соединения и других процессов, это также может привести к плохой герметизации и увеличить вероятность просачивания жидкости.
l Условия окружающей среды: Изменения температуры, особенно в условиях высокого давления, могут повлиять на проницаемость охлаждающей жидкости. Хотя эти факторы окружающей среды могут не учитываться при испытании на герметичность, в реальной эксплуатации колебания температуры могут привести к отказу уплотнения.
l Старение или усталость материала: если материал охлаждающей пластины жидкости используется слишком долго, он может стареть или уставать, что приведет к ухудшению его уплотнительных свойств, тем самым увеличивая риск утечки жидкости.
3-Профилактические меры по устранению протечек в пластинах жидкостного охлаждения
l Улучшение конструкции пластины жидкостного охлаждения: Оптимизируя структуру и конструкцию пластины жидкостного охлаждения, уменьшите количество мелких трещин и дефектов, а также улучшите ее герметичность. Например, при сварке балки для установки модуля на поверхности проточного канала примите меры по предотвращению утечек, чтобы избежать утечки охлаждающей жидкости.
l Повышение уровня производственного процесса: В процессе производства пластины жидкостного охлаждения используются высококачественные сварочные процессы и материалы, чтобы гарантировать, что охлаждающая жидкость не будет легко проникать. В то же время в процессе сборки строго следуйте рабочим процедурам, чтобы избежать ослабления или неправильной установки.
l Оптимизируйте комбинацию методов обнаружения, чтобы обеспечить эффективность обнаружения, одновременно повышая точность обнаружения и снижая частоту пропусков обнаружения. Метод погружения и метод падения давления используются для обнаружения герметичности, что просто в эксплуатации, экономично и эффективно и подходит для крупномасштабных рутинных задач обнаружения. Однако точность обнаружения двух методов низкая. Точность обнаружения метода падения давления обычно составляет скорость утечки 1×10-4 Па·м³/с, а точность результатов обнаружения легко зависит от таких факторов, как температура, влажность, чистота и давление. Используйте оборудование для обнаружения с более высокой точностью обнаружения и лучшим эффектом, чтобы увеличить точность обнаружения до 1×10-6 Па·м³/с, тем самым улучшая эффект обнаружения.
Помимо профилактических мер для самой пластины жидкостного охлаждения, необходимо также принять соответствующие стратегии реагирования в различных аспектах, таких как выбор охлаждающей жидкости, выбор уплотнений и рабочая среда оборудования.
Мы будем регулярно обновлять технологии и информацию о тепловых проектах и оптимизации, и делиться этой информацией с вами для справки. Благодарим вас за интерес к компании Walmate.
Модулирование жидкого тела
С помощью программных средств моделирования проанализировать свойства радиатора и теплоотдачу холодной плиты
Сфера применения
Рабочий режим: высокий тепловой поток
Размещение установки: односторонняя установка
Применение образца: заказ клиента
Особенности: высокая теплоотдача
Сфера применения
Рабочий режим: Соединительная сплавка алюминиевого профиля
Размещение установки: жидкостное охлаждение нижней части
Применение образца: заказ клиента
Особенности: легкий, высокий охлаждающий эффект
Охлаждающая жидкость циркулирует по трубопроводу под приводом насоса. Когда охлаждающая жидкость проходит через теплообменник внутри сервера, она обменивается теплом с высокотемпературными компонентами (такими как центральные процессоры, графические процессоры и т.д.), забирая тепло.
Lori is a heat sink manufacturer of design and manufacturing high power heat sink, we have provided innovative thermal solutions for many high power industry device such as Aerospace industry,Medical, Communication server, Consumer Electronics etc. Our solutions include high power heat pipe thermal mould, liquid cooling system, staked fin heat sink solution etc.
Lori is a heat sink manufacturer of design and manufacturing high power heat sink, we have provided innovative thermal solutions for many high power industry device such as Aerospace industry,Medical, Communication server, Consumer Electronics etc. Our solutions include high power heat pipe thermal mould, liquid cooling system, staked fin heat sink solution etc.
Lori is a heat sink manufacturer of design and manufacturing high power heat sink, we have provided innovative thermal solutions for many high power industry device such as Aerospace industry,Medical, Communication server, Consumer Electronics etc. Our solutions include high power heat pipe thermal mould, liquid cooling system, staked fin heat sink solution etc.
Основные принципы работы схемы жидкостного охлаждения: Жидкостное охлаждение - это технология, которая использует жидкость в качестве хладагента и применяет поток жидкости для передачи тепла, выделяемого внутренними компонентами ИТ-оборудования в центре обработки данных, наружу оборудования, так что горячие части ИТ-оборудования охлаждаются для обеспечения безопасной работы ИТ-оборудования.
Жидкостное охлаждение охлаждающей пластины - это теплоотдачи, при которой тепло, выделяемое нагревательным устройством, косвенно передается охлаждающей жидкости, заключенной в циркуляционном трубопроводе, через пластину жидкостного охлаждения (обычно это закрытая полость, состоящая из проводящих металлов, таких как медь и алюминий), и тепло отводится охлаждающей жидкостью. Система жидкостного охлаждения охлаждающей пластины обладает высочайшей технологической зрелостью и является эффективным прикладным решением для развертывания мощного оборудования, повышения энергоэффективности, снижения эксплуатационных расходов на охлаждение и снижения совокупной стоимости владения (TCO).
Преимущества жидкостного охлаждения: жидкостное охлаждение обладает сверхвысокой энергоэффективностью и сверхвысокой тепловой плотностью, позволяет эффективно отводить тепло и не зависит от высоты, региона, температуры и других условий окружающей среды.
Будущее центров обработки данных - за высоким энергопотреблением и плотностью обработки данных. Жидкостное охлаждение станет основным решением для охлаждения серверов искусственного интеллекта.
Предложения по оптимизации DFM (проектирование с учетом пригодности для производства)
Чтобы помочь вам сократить количество ошибок и недостатков в процессе производства, мы гарантируем, что продукция соответствует стандартам качества проектирования во время производства.
Сфера применения
Рабочий режим: высокий тепловой поток
Размещение установки: односторонняя установка
Применение образца: заказ клиента
Особенности: высокая теплоотдача
Сфера применения
Рабочий режим: Соединительная сплавка алюминиевого профиля
Размещение установки: жидкостное охлаждение нижней части
Применение образца: заказ клиента
Особенности: легкий, высокий охлаждающий эффект
●Популярность крупных моделей и AIGC привела к резкому росту объемов строительства интеллектуальных вычислительных центров в различных регионах.
●В связи с постоянным продвижением политики «Двойного углерода» в стране были выдвинуты более высокие требования к PUE центрам обработки данных. Являясь ядром ИТ-инфраструктуры, сервер должен выдерживать множество нагрузок, таких как рассеивание тепла и «двойное тестирование на выбросы углекислого газа и энергии»
●Тепловая мощность микросхемы достигла предела воздушного охлаждения. Применение технологии жидкостного охлаждения в серверах стало одним из предпочтительных методов.
С выходом на рынок серии крупных моделей продуктов AIGC спрос на серверы искусственного интеллекта будет быстро расти, а большое количество мощных графических/центральных процессоров увеличит энергопотребление всего сервера искусственного интеллекта. Что касается центрального процессора, с увеличением количества ядер производительность процессора продолжит повышаться, что приведет к дальнейшему увеличению мощности процессора. В особых обстоятельствах (таких как высокопроизводительные облачные вычисления) процессор будет использовать разгон для повышения производительности вычислений и дальнейшего увеличения энергопотребления. Что касается графического процессора, то некоторые из новейших продуктов имеют максимальную потребляемую мощность до 700 Вт, что превышает возможности традиционных систем с воздушным охлаждением по теплоотдаче.
Ожидается, что в будущем удельная вычислительная мощность кластеров искусственного интеллекта достигнет 20-50 кВт на корпус. Технология естественного воздушного охлаждения обычно поддерживает мощность всего 8-10 кВт, а горизонтальное охлаждение микромодулей с изолированными каналами горячего и холодного воздуха и кондиционерами с водяным охлаждением значительно снижается после того, как мощность корпуса превышает 15 кВт. Возможности и экономические преимущества систем жидкостного охлаждения постепенно становятся все более очевидными.
Охлаждающая жидкость рассеивает тепло в окружающую среду через радиатор и поддерживает низкую температуру, что обеспечивает непрерывную и стабильную работу сервера.
Проверка продукции
Чтобы выполнить требования клиента, мы предоставляем процедуру проверки заказа.
Сфера применения
Рабочий режим: высокий тепловой поток
Размещение установки: односторонняя установка
Применение образца: заказ клиента
Особенности: высокая теплоотдача
Сфера применения
Рабочий режим: Соединительная сплавка алюминиевого профиля
Размещение установки: жидкостное охлаждение нижней части
Применение образца: заказ клиента
Особенности: легкий, высокий охлаждающий эффект
Аннотация: Водородные топливные элементы, также известные как топливные элементы с протонообменной мембраной (PEMFC), широко используются на зарядных станциях электромобилей, автомобилях и других объектах электроэнергетики благодаря их высокой эффективности, нулевым выбросам и загрязнению окружающей среды. Водородные автомобили выделяют при работе в 3-5 раз больше тепла, чем автомобили, работающие на традиционном топливе. В этой статье кратко рассказывается о современных технологиях отвода тепла от водородных топливных элементов.
1-Основные принципы работы водородных топливных элементов
Водородные топливные элементы во время работы выделяют много тепла, из которых около 55% приходится на теплоту электрохимических реакций, 35% - на теплоту необратимых электрохимических реакций, около 10% - на теплоту джоуля и около 5% - на теплоту конденсации и различные тепловые потери. Тепло, вырабатываемое водородными топливными элементами, примерно равно вырабатываемой ими электрической энергии. Если его вовремя не рассеять, температура внутри аккумулятора значительно повысится, что повлияет на срок его службы.
2-Теплоотача от водородных топливных элементов
По сравнению с автомобилями, работающими на топливе, водородные автомобили обладают более высокой теплоотдачей и более сложными системами. В то же время из-за ограничений рабочей температуры водородного топливного элемента разница температур между водородным топливным элементом и внешним миром невелика, что затрудняет рассеивание тепла системой охлаждения. Рабочая температура водородного топливного элемента оказывает значительное влияние на сопротивление потоку жидкости, активность катализатора, эффективность и стабильность реактора, поэтому требуется эффективная система охлаждения.
Технология жидкостного охлаждения на данный момент является основной технологией, используемой водородными автомобилями. Она направлена на снижение энергопотребления водяного насоса за счет уменьшения перепада давления в системе, устранение избыточного тепла в водородном топливном элементе с наименьшим энергопотреблением и оптимизацию распределения потока циркулирующей рабочей жидкости по каналу для уменьшения разницы внутренних температур и повышения равномерности распределения температуры в аккумуляторе.
90% тепла, вырабатываемого в водородном топливном элементе, отводится системой охлаждения за счет теплопроводности и конвекции, в то время как 10% тепла отводится во внешнюю среду за счет радиационной теплоотдачи. Традиционные методы теплоотдачи включают воздушное охлаждение, жидкостное охлаждение и теплоотдача с фазовым переходом
3-Теплопередача системы PEMFC
3.1 Теплоотдача колонны (вольтов столб)
После того, как внутри PEMFC образуется тепло, оно будет передаваться между различными компонентами внутри PEMFC и внешней средой. Теплопередача внутри батареи топливных элементов в основном зависит от теплового сопротивления каждого компонента и контактного теплового сопротивления между различными компонентами. Поскольку газодиффузионный слой является “мостиком”, соединяющим основной нагревательный компонент (мембранный электрод) и основной охлаждающий компонент (биполярную пластину), его тепловое сопротивление и величина теплового сопротивления при контакте с другими компонентами оказывают существенное влияние на эффективность теплопередачи внутри PEMFC. Кроме того, контактное тепловое сопротивление между различными компонентами будет оказывать значительное влияние на внутреннюю теплопередачу батареи топливных элементов.
3.2 Теплопередача охлаждающей жидкости
Методы охлаждения топливных элементов включают воздушное охлаждение, жидкостное охлаждение и охлаждение с фазовым переходом.
Факторы, влияющие на теплопередачу охлаждающей жидкости, включают в себя конец трубы PEMFC, саму охлаждающую жидкость и конец радиатора. Охлаждающая жидкость находится в непосредственном контакте с биполярной пластиной в конце пакета PEMFC, поэтому структура канала подачи охлаждающей жидкости оказывает значительное влияние на ее теплопередачу. Кроме того, природа самого теплоносителя также влияет на соответствующий процесс теплопередачи. Учитывая нехватку свободного места, выбор охлаждающей жидкости с большей теплоемкостью может уменьшить размер радиатора и повысить эффективность терморегулирования PEMFC. Поэтому спрос на новые высокоэффективные охлаждающие жидкости становится все более явным.
Периодически мы будем обновлять технологию теплового расчета и облегчения веса и информацию о них, делится с вами, обеспечивать вам материал для справок. Благодарим вас за проявленное внимание к Walmate.
Тенденция к миниатюризации электронного оборудования усиливается день ото дня. В то же время спрос на большее количество функций и более высокую производительность еще больше способствует уменьшению размеров различных корпусов, что приводит к быстрому увеличению удельной мощности.
Технология упаковки и TDP микросхемы
Изначально миниатюризация оборудования была вызвана из-за соображений о снижении затрат. Решения для охлаждения напрямую увеличивают вес, объем и стоимость продукта и не имеют каких-либо функциональных преимуществ, но обеспечивают надежность продукта. Контроль температуры компонентов в пределах заданного диапазона является общепринятым стандартом для определения приемлемости той или иной конструкции. Эффективная теплоотдача имеет важное значение для стабильной работы и долгосрочной надежности электронных изделий.
С одной стороны, результатом миниатюризации оборудования является то, что конструктивный запас становится все меньше и меньше, а степень терпимости к чрезмерному дизайну становится все ниже и ниже. С другой стороны, общая тенденция к миниатюризации породила все более запутанные и сложные геометрические модели, углубляя тесную интеграцию механических и электронных компонентов в изделиях. В результате текучее пространство значительно сжимается, что ограничивает диапазон конвекционной теплоотдачи, усложняя основной материал тепловой конструкции, радиатор.
Радиатор является наиболее часто используемым компонентом улучшения рассеивания тепла в тепловом проектировании электронного оборудования. Принцип его улучшения заключается в увеличении площади теплообмена. При проектировании учитываются плотность теплового потока источника тепла, температурные требования к нагревательным компонентам, размер внутреннего пространства изделия, установка радиатора, дизайн внешнего вида и другие требования.
На эксплуатационные характеристики радиатора влияют многие факторы, такие как материал, геометрический размер, ровность нижней части, термостойкость, обработка поверхности, способы установки и закрепления, а также температура и влажность рабочей среды.
Материал радиатора
Основными материалами, из которых изготовлен радиатор, являются: алюминий, алюминиевые сплавы, медь, железо и т.д. Алюминий - самый распространенный металлический элемент в природе, он обладает малым весом, высокой коррозионной стойкостью и высокой теплопроводностью, что делает его очень подходящим в качестве сырья для радиаторов. Добавление некоторого количества металла к алюминию для получения алюминиевого сплава может значительно повысить твердость материала. Графит обладает электро- и теплопроводностью металлических материалов и в то же время пластичностью, аналогичной органическим пластмассам. Он также используется в электронике, связи, освещении и др.
2. Технология создания радиатора
Технология обработки радиатора в основном включает в себя CNC, экструзию алюминия, заднюю обточку, зубодолбление и т.д.:
Экструзия алюминия:Алюминиевый экструзионный радиатор нагревает алюминиевый слиток примерно до 460 ℃, и под высоким давлением полутвердый алюминий проходит через рифленую экструзионную форму, придавая радиатору первоначальную форму. После этого его обрезают и подвергают дальнейшей обработке. Процесс экструзии алюминия не может точно гарантировать соблюдение требований к размерам, таких как ровность радиатора, поэтому требуется очередная обработка.
Задняя обточка:Задняя обточка представляют собой длинные полосы листового металла (обычно из алюминиевого или медного сплава), которые загребаются под углом с помощью зуборезной машины для удаления листа и выпрямления материала, а затем повторяется резка для формирования непрерывной ребристой структуры. По сравнению с процессом экструзии преимущество задней обточки заключается в том, что с её помощью можно обрабатывать радиаторы с более высокой плотностью ребер и большим соотношением высоты зубьев.
Зубодолбление :Зубодолбление заключается в том, чтобы вставить зубчатую деталь в основание радиатора и соединить зубчатую деталь с основанием путем склеивания, пайки или экструзии; сочетание зубчатой детали и основания зубчатого радиатора очень важно. Если с ним не обращаться должным образом, это может привести к повреждению. может образовываться определенное контактное тепловое сопротивление, которое влияет на эффективность теплоотдачи радиатором с зубчатой передачей.
3. Обработка поверхности радиатора
Алюминиевый сплав легко окисляется на воздухе (образуя пленку оксида алюминия), но этот естественный оксидный слой не является плотным, не обладает высокой коррозионной стойкостью и легко загрязняется; исходя из требований внешнего вида, коррозионной стойкости и улучшения характеристик теплоотдачи, поверхность металлических радиаторов должна быть обработана Распространенными процессами обработки поверхности являются: анодирование, пескоструйная обработка, химическое никелирование, нанесение краски для горячей сушки и т.д.;
Анодирование:Анодирование заключается в электролизе воды. Алюминий или алюминиевый сплав анодируют в диэлектрический раствор, Процесс образования пленки оксида алюминия на поверхности путем электролиза называется анодирующей обработкой алюминия или алюминиевого сплава. После анодирования излучательная способность поверхности радиатора и теплоотдача теплового излучения увеличатся; анодирование может сохранить или изменить цвет алюминия/алюминиевого сплава. Во многих радиаторах используется черное анодирование.
Пескоструйная обработка:Пескоструйная обработка - это процесс использования сжатого воздуха в качестве источника питания и воздействия высокоскоростного потока песка для очистки и придания шероховатости поверхности радиатора. Благодаря удару и режущему воздействию на поверхность, этот процесс позволяет не только удалить все загрязнения, такие как ржавчина, с поверхности радиатора, но и придать поверхности изделия равномерный металлический блеск.
Никелирование:Химическое никелирование - это процесс нанесения никелевых сплавов из водного раствора на поверхность объекта. Никелирование характеризуется высокой твердостью поверхности, хорошей износостойкостью, равномерным и красивым покрытием и высокой коррозионной стойкостью. Поскольку медь и алюминий не поддаются прямой сварке, все они должны быть химически никелированы перед пайкой. Для сварки можно использовать другие процессы.
Нанесение краски для горячей сушки: Краска для горячей сушки - это высокоэффективное специальное покрытие под названием тефлон, которое наносится на поверхность радиатора при высокой температуре (280 ℃ ~ 400 ℃). Именно поверхность радиатора обладает такими характеристиками, как антипригарное покрытие, термостойкость, влагостойкость, износостойкость и коррозионная стойкость. По сравнению с традиционный процесс окрашивания пекарной краской имеет преимущества с точки зрения эстетики и теплопроводности, но радиаторы с тепловыми трубками легко растягиваются и деформируются из-за высокой температуры, поэтому на данном этапе необходимо специально использовать форму низкотемпературной краски.
Поскольку обрабатываемая мощность продолжает увеличиваться, радиатор начинает объединяться с тепловыми трубками, ребрами и другими устройствами, образуя более производительный модуль рассеивания тепла, и появляются радиаторы с водяным охлаждением и более высокой эффективностью теплоотдачи.
Периодически мы будем обновлять технологию теплового расчета и облегчения веса и информацию о них, делится с вами, обеспечивать вам материал для справок. Благодарим вас за проявленное внимание к Walmate.
Аннотация: основным отопительным оборудованием в электронной системе управления автомобилей на новых источниках энергии является инвертор, роль которого заключается в преобразовании постоянного тока аккумуляторной батареи в переменный ток, который может приводить в действие двигатель. В этом процессе IBGT в инверторе будет выделять много тепла. Чтобы решить проблемы теплоотдачи в этом оборудовании, в этой статье мы расскажем о принципе работы инвертора и передовой технологии рассеивания тепла с жидкостным охлаждением.
1-Применение IGBT в электронной системе управления автомобилей на новых источниках энергии
В качестве блока преобразования электрической энергии, соединяющего аккумулятор и приводной двигатель в автомобиле на новых источниках энергии, электронная система управления является ядром привода и контроля двигателя. Являясь устройством для подключения высоковольтных аккумуляторов и питания двигателя друг к другу, инвертор отвечает за преобразование электрической энергии постоянного тока (аккумуляторы, аккумуляторные батареи) в преобразователи постоянного напряжения фиксированной частоты или переменного тока с регулируемой частотой (обычно 220 В, синусоидальная волна 50 Гц) , тем самым обеспечивая преобразование электрической энергии.
Принципиальная схема состава электронной системы управления
Модуль питания IGBT в инверторе играет очень важную роль в этом процессе. IBGT выделяет много тепла в процессе преобразования энергии, и когда температура IGBT превышает 150℃, IGBT не может функционировать, поэтому следует использовать охлаждающее оборудование с воздушным или водяным охлаждением. Термическая стабильность работы IGBT стала ключом к оценке производительности системы электропривода.
Принцип работы инвертора
В дополнение к электронным системам управления, IGBT также широко используются в бортовых системах управления кондиционированием воздуха и системах подзарядки автомобилей на новых источниках энергии:
Представлены в качестве основного технического компонента такого оборудования, как электромобили и зарядные устройства. На IGBT-модули приходится почти 10% стоимости электромобилей и около 20% стоимости зарядных устройств, а термическая стабильность их работы стала ключом к оценке производительности системы электропривода.
2-Технология жидкостного охлаждения IGBT
Периодически мы будем обновлять технологию теплового расчета и облегчения веса и информацию о них, делится с вами, обеспечивать вам материал для справок. Благодарим вас за проявленное внимание к Walmate.