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.

При проектировании систем отвода тепла применение эффективных методов снижения затрат может повысить надежность и эффективность всей системы, одновременно сокращая ненужные затраты.

1-Конструкция со снижением номинальных характеристик снижает затраты

Проектирование с понижением номинальных характеристик — это метод проектирования, который намеренно снижает электрические, тепловые и механические нагрузки, которым подвергаются компоненты или продукты во время работы. В реальных сценариях производства и использования стабильность электронного оборудования может быть улучшена за счет снижения нагрузки, испытываемой компонентами.

Принципиальная схема путей отвода тепла для 2D и 3D упаковки

l Снижение рабочей нагрузки: во время проектирования и эксплуатации изделия рабочую нагрузку компонентов можно снизить за счет снижения рабочей нагрузки, управления рабочей частотой, ограничения тока и напряжения и т. д.

l Снижение нагрузки на окружающую среду: снижение нагрузки на окружающую среду путем выбора соответствующих типов компонентов, компоновки и форм упаковки, например, путем выбора компонентов с большим температурным запасом или использования форм упаковки с хорошей герметизацией для снижения воздействия температуры, влажности и давления на компоненты.

l Применение техники надежности: разумная избыточная конструкция, обнаружение и изоляция неисправностей и т. д. еще больше снижают риск отказа компонентов.

Снижая нагрузку на компоненты во время работы, можно снизить их энергопотребление и тепловыделение. Когда силовые устройства работают в условиях нагрузки ниже номинального значения, их энергопотребление и тепловыделение можно снизить, что помогает повысить энергоэффективность и надежность системы. В долгосрочной перспективе конструкция с понижением номинальных характеристик эффективно увеличивает срок службы компонентов, снижает частоту отказов, снижает объем работ по техническому обслуживанию и, таким образом, снижает затраты.

2-Оптимизация макета

Эффективность работы радиатора можно значительно повысить за счет разумного расположения тепловых компонентов, а разумная стратегия компоновки компонентов может обеспечить баланс между производительностью продукта и стоимостью.

l Распределите компоненты рассеивания тепла: рассредоточьте компоненты, которые генерируют большое количество тепла, чтобы снизить тепловую нагрузку на единицу площади.

l Место, способствующее рассеиванию тепла: Разместите нагревательный элемент в месте, способствующем рассеиванию тепла, например, рядом с вентиляционным отверстием или на краю устройства.

l Ступенчатое расположение: во время компоновки расположите нагревательные компоненты в шахматном порядке с другими общими компонентами и постарайтесь сделать нагревательные компоненты основными термочувствительными компонентами, чтобы уменьшить их влияние на термочувствительные компоненты.

l Улучшение воздушного потока: изменение конструкции направления и компоновки компонентов позволяет оптимизировать путь воздушного потока, увеличить скорость потока и улучшить коэффициент теплопередачи.

Рекомендации по расстоянию между компонентами

3-Выбор метода охлаждения

По мере улучшения производительности электронных компонентов и повышения степени интеграции плотность мощности продолжает расти, что приводит к значительному увеличению тепла, выделяемого электронными компонентами во время работы. При выборе метода отвода тепла от электронных компонентов требования к контролю температуры в основном включают следующие аспекты:

l Диапазон температур: Различные компоненты имеют различные диапазоны допустимых температур. Например, высокопроизводительные чипы, такие как ЦП, имеют требования к рабочей температуре в диапазоне 85–100 °C, в то время как некоторые маломощные устройства могут выдерживать более высокие температуры, поэтому система охлаждения должна обеспечивать работу компонентов в безопасном диапазоне температур.

l Точность контроля температуры: в некоторых сценариях со строгими требованиями к контролю температуры необходимо использовать решение для отвода тепла, которое может точно контролировать температуру, чтобы избежать ухудшения производительности компонентов или даже повреждения, вызванного чрезмерно высокими или низкими температурами.

l Температура окружающей среды: Эффект рассеивания тепла электронным оборудованием зависит не только от способности рассеивания тепла самого устройства, но также зависит от температуры окружающей среды. Конструкция рассеивания тепла должна учитывать изменения температуры окружающей среды и пытаться удерживать устройство в подходящем диапазоне температур с помощью средств рассеивания тепла.

l Потребление энергии и надежность: Некоторые маломощные электронные компоненты могут использовать естественное рассеивание тепла, когда они генерируют мало тепла. Для оборудования с высоким потреблением энергии необходимо дождаться технологии рассеивания тепла в университетах, чтобы гарантировать, что оно сохраняет нормальную производительность и продлевает работу при высокой нагрузке. срок службы.

l Уплотнение и плотность: В запечатанных устройствах с высокой плотностью сборки, если выделение тепла незначительное, можно полагаться на естественное рассеивание тепла. Когда компоненты плотно упакованы и выделяют большое количество тепла, необходимы более эффективные технологии рассеивания тепла, такие как принудительное рассеивание тепла или жидкостное охлаждение. Жидкостное охлаждение и технологии тепловых трубок используются в сценариях с высоким потреблением энергии и большим выделением тепла, таких как высокомощные электронные компоненты, например, волновые трубки, магнетроны и усилительные трубки, серверы и оборудование с высоким потреблением энергии, а также три электрические системы новых энергетических автомобилей. Их уникальные преимущества в применении.

（левая сторона）Модуль воздушного охлаждения зарядной сваи

（правая сторона）Модуль жидкостного охлаждения зарядной сваи

При выборе метода охлаждения электронных компонентов необходимо всесторонне учитывать такие факторы, как выделение тепла и тепловой поток, температура окружающей среды и рабочая температура, ограничения по пространству и требования к тепловой изоляции, а также стоимость и осуществимость с использованием соответствующих технологий охлаждения и охлаждающих устройств. Чтобы обеспечить работу компонентов при подходящей температуре, можно эффективно снизить затраты на замену и обслуживание системы. Кроме того, повторное использование исторических проектов также является эффективной стратегией снижения затрат на разработку и производство и повышения надежности.

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.

Аккумуляторный лоток, также известный как аккумуляторный ящик или корпус PACK, все чаще признается важнейшим компонентом в разработке новых энергетических транспортных средств. Конструкция аккумуляторного лотка должна сбалансировать такие факторы, как вес, безопасность, стоимость и эксплуатационные характеристики материала. Алюминиевые сплавы, благодаря своей низкой плотности и высокой удельной прочности, могут сохранять жесткость, обеспечивая при этом эксплуатационные характеристики транспортного средства, что делает их широко используемыми в легком автомобилестроении.

1-Выбор места и метода сварки поддона аккумуляторной батареи

Алюминиевые поддоны для аккумуляторов изготавливаются из экструдированных алюминиевых профилей, а различные компоненты соединяются в единое целое сваркой, образуя целостную рамную конструкцию. Подобные конструкции также широко используются в коробках для хранения энергии.

Сварочные детали поддона батареи обычно включают в себя стыковку нижней пластины, соединение между нижней пластиной и боковой частью, соединение между боковой рамой, горизонтальными и вертикальными балками, сварку компонентов системы жидкостного охлаждения и сварку аксессуаров, таких как кронштейны и подвесные ушки. При выборе методов сварки будут выбираться различные методы сварки в соответствии с различными требованиями к материалу и конструкции, см. таблицу ниже:

2-Анализ влияния сварочной термической деформации

Сварка — это метод локальной тепловой обработки. Поскольку источник тепла сосредоточен в сварном шве, распределение температуры на сварном шве неравномерно, что в конечном итоге приводит к сварочной деформации и сварочному напряжению внутри сварной конструкции. Сварочная термическая деформация — это явление, при котором форма и размер свариваемых деталей изменяются из-за неравномерного подвода и отвода тепла в процессе сварки. В сочетании с реальным опытом инженерных проектов, детали, подверженные сварочной термической деформации, и влияющие на нее факторы суммируются:

a. Длинная прямая сварочная зона

В реальном производстве нижняя пластина поддона батареи обычно изготавливается из 2–4 профилей из алюминиевого сплава, соединенных между собой сваркой трением с перемешиванием. Сварные швы длинные, а также имеются длинные сварные швы между нижней пластиной и боковой пластиной, а также между нижней пластиной и распорной балкой. Длинные сварные швы подвержены локальному перегреву в зоне сварки из-за концентрированного подвода тепла, что приводит к термической деформации.

Сварка рамы поддона аккумуляторной батареи

b.Места сварки нескольких деталей

Это вызвано локальным высокотемпературным нагревом и последующим охлаждением в процессе сварки на многокомпонентном сварном шве. В процессе сварки сварное изделие подвергается неравномерному подводу тепла, что приводит к значительной разнице температур между зоной сварки и окружающим основным материалом, что вызывает эффекты теплового расширения и сжатия, вызывающие деформацию сварных деталей. Конец электромонтажа коробки аккумуляторного блока обычно оснащен водяным соплом, кронштейном для жгута проводов, балкой и т. д., а сварные швы плотные и очень легко деформируются.

В зоне интенсивной сварки передняя сторона поддона коробится и деформируется.

c.Боковая стенка канала холодной пластины

В аккумуляторном лотке с интегрированной конструкцией пластины жидкостного охлаждения детали с меньшей структурной жесткостью, такие как тонкие пластины и трубчатые конструкции, не могут хорошо противостоять термической деформации во время сварки и склонны к деформации. Например, боковая стенка канала потока пластины жидкостного охлаждения очень тонкая, обычно всего около 2 мм. При сварке балок, кронштейнов жгута проводов и других деталей на поверхности крепления модуля легко вызвать трещины и деформационные складки на боковой стенке канала потока, что влияет на общую производительность.

Дефекты в виде термических трещин на стенке канала жидкостного охлаждения, вызванные лучевой сваркой

3-Метод контроля термодеформации сварки

a.Сегментная сварка, двухсторонняя сварка

Для деталей с относительно низкими требованиями к прочности применяется сегментная сварка, и процесс сварки разбивается на несколько небольших участков. Сварные швы располагаются симметрично, а сварные швы располагаются симметрично около нейтральной оси в секции конструкции, так что деформации, вызванные сваркой, могут компенсировать друг друга. В то же время длина и количество сварных швов минимизируются, и избегается чрезмерная концентрация или пересечение сварных швов, что может снизить градиент температуры сварки и, таким образом, уменьшить сварочную деформацию. Для деталей с высокими требованиями к прочности, таких как нижняя пластина, нижняя пластина и боковая рама, применяется двухсторонняя сварка для повышения прочности при одновременном снижении изгибной деформации, вызванной большими деталями и длинными сварными швами.

b.Оптимизация последовательности сварки

Контролируйте сварочную деформацию, используйте соединения с меньшей жесткостью, избегайте двух- и трехсторонних пересекающихся сварных швов и избегайте областей с высоким напряжением. Оптимизируйте последовательность сварки, сначала сваривайте области с меньшей жесткостью, а области с лучшей жесткостью — в последнюю очередь, например, сначала сварив угловые швы, затем короткие швы и, наконец, длинные швы; сначала сваривайте поперечные швы, затем продольные швы. Разумная последовательность сварки может эффективно контролировать сварочную деформацию, тем самым контролируя размеры сварного шва.

c.Регулировка параметров сварки

Контролируйте параметры сварки и процессы, а также разумно устанавливайте скорость сварки, количество слоев сварки и толщину каждого сварного шва. Для более толстых швов используйте многослойные и многоканальные методы сварки, а толщина каждого слоя сварки не должна превышать 4 мм. Многослойная сварка может уменьшить структурную микроструктуру и улучшить производительность соединения. Точно контролируйте параметры сварки и разумно выбирайте такие параметры, как сварочный ток, напряжение, модель электрода и скорость сварки, чтобы обеспечить постоянную форму и размер расплавленной ванны, тем самым избегая ошибок, вызванных неправильным выбором параметров.

d.Повышение квалификации сварщиков

Повысить производственные навыки сварщика (использовать механическую обработку для крупных деталей или узлов с жесткими требованиями) для обеспечения последовательности и стандартизации действий при сварке и снижения проблем с размерами, вызванных человеческим фактором.

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.

Алюминиевый сплав является наиболее широко используемым конструкционным материалом из цветных металлов в промышленности, особенно в сценариях, где теплопроводность материалов имеет большое значение, и в ситуациях, когда требуется эффективная теплопроводность, например, рассеивание тепла электронного оборудования, рассеивание тепла трехмощных электромобилей и системы хранения энергии аккумуляторов. В области рассеивания тепла и аэрокосмической промышленности он обычно используется для производства эффективного оборудования для теплопередачи, такого как радиаторы, теплопроводящие пластины и электронные компоненты.

Теплопроводность, также называемая теплопроводностью, является параметрическим индексом, который характеризует теплопроводность материалов. Он указывает теплопроводность за единицу времени, единицу площади и отрицательный температурный градиент. Единица измерения — Вт/м·К или Вт/м·℃. Алюминиевый сплав — это сплав, состоящий из алюминия и других металлов. Его теплопроводность очень превосходна, а коэффициент теплопроводности обычно составляет от 140 до 200 Вт/(м·К). Как металл с самым высоким содержанием в земной коре, алюминий имеет относительно низкий коэффициент теплопроводности. Он пользуется популярностью из-за своей большой высоты, низкой плотности и низкой цены.

1-Принцип теплопроводности материалов из алюминиевых сплавов

Когда между соседними областями материала существует разница температур, тепло будет перетекать из области с высокой температурой в область с низкой температурой через контактную часть, что приводит к теплопроводности. В металлических материалах имеется большое количество свободных электронов. Свободные электроны могут быстро перемещаться в металле и могут быстро переносить тепло. Вибрация решетки — это еще один способ передачи тепла металлом, но он уступает по значимости методу передачи свободных электронов.

Сравнение методов теплопроводности между металлами и неметаллами

2-Факторы, влияющие на теплопроводность алюминиевых сплавов

a.Легирование является одним из основных факторов, влияющих на теплопроводность. Легирующие элементы существуют в форме атомов твердого раствора, выделившихся фаз и промежуточных фаз. Эти формы привносят дефекты кристалла, такие как вакансии, дислокации и искажения решетки. Эти дефекты увеличивают вероятность рассеяния электронов, что приводит к уменьшению количества свободных электронов, тем самым снижая теплопроводность сплавов. Различные легирующие элементы вызывают различные степени искажения решетки в матрице Al и по-разному влияют на теплопроводность. Это различие является результатом множества факторов, таких как валентность элементов сплава, различия в атомном объеме, внеядерное расположение электронов и тип реакции затвердевания.

b.Термическая обработка является очень важным этапом в обработке алюминиевых сплавов. Изменяя микроструктуру и фазовое превращение алюминиевых сплавов, можно значительно повлиять на его теплопроводность. Обработка твердого раствора заключается в нагревании алюминиевого сплава до определенной температуры для полного растворения атомов растворенного вещества в матрице, а затем быстром охлаждении для получения однородного твердого раствора. Такая обработка улучшает механические свойства материала, но обычно снижает его теплопроводность. Обработка старением осуществляется посредством соответствующей холодной деформации и повторного нагрева после обработки твердого раствора, что может оптимизировать микроструктуру сплава и улучшить его общие характеристики. Обработка старением учитывает механические свойства и теплопроводность сплава, так что сплав сохраняет высокую прочность, а также имеет хорошую теплопроводность. Отжиг улучшает микроструктуру сплава, поддерживая его при более низкой температуре для осаждения и перераспределения второй фазы в сплаве. Обработка отжигом может улучшить пластичность и ударную вязкость алюминиевых сплавов, но влияние на теплопроводность варьируется в зависимости от конкретной ситуации.

Схематическая диаграмма изменения кристаллической структуры в процессе старения сплава Al-Cu

c.Другие факторы влияния, примеси и частицы второй фазы: Примеси и частицы второй фазы (такие как оксиды, карбиды и т. д.) в алюминиевых сплавах могут рассеивать горячие носители (электроны и фононы), тем самым снижая теплопроводность. Чем выше содержание примесей, тем грубее частицы второй фазы и, как правило, тем ниже теплопроводность. Размер зерна алюминиевых сплавов также влияет на теплопроводность. Вообще говоря, чем меньше размер зерна, тем больше границ зерен и тем ниже теплопроводность. Кроме того, метод обработки алюминиевого сплава (такой как прокатка, экструзия, ковка и т. д.) будет влиять на его микроструктуру и остаточное напряженное состояние, тем самым влияя на теплопроводность. Деформационное упрочнение и остаточные напряжения снижают теплопроводность.

Подводя итог, можно сказать, что алюминиевый сплав является идеальным выбором для материалов с высокой теплопроводностью. Такие факторы, как тип легирующих элементов в алюминиевых сплавах и их формы, методы термической обработки, примеси, размер зерна и методы формования, будут влиять на теплопроводность материалов из алюминиевых сплавов. При проектировании состава материала и планировании процесса следует учитывать всестороннее.

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.

Технология погружного жидкостного охлаждения аккумулирования энергии — это усовершенствованный метод охлаждения аккумулятора, в котором используются эффективные свойства теплопроводности жидкости для достижения быстрого, прямого и достаточного охлаждения аккумулятора, гарантируя, что аккумулятор работает в безопасной и эффективной среде. Основной принцип заключается в полном погружении аккумуляторной батареи в изолирующую, нетоксичную жидкость, способную рассеивать тепло. Эта технология использует жидкость для прямого контакта с аккумулятором для теплообмена, тем самым быстро поглощая тепло, выделяемое аккумулятором во время зарядки и разрядки, и передавая его во внешнюю систему циркуляции для охлаждения.

 Принципиальная схема принципа действия одиночной системы накопления энергии с жидкостным охлаждением погружного типа

Погружной блок/коробка Pack для хранения энергии с жидкостным охлаждением служит ключевым компонентом для переноски аккумуляторного блока и обеспечения работы элементов в подходящей среде. Он в основном отвечает за аккумуляторную батарею и перенос охлаждающей жидкости, защиту безопасности, проводимость и теплообмен и другие функции. Поэтому при проектировании коробчатой конструкции необходимо комплексно учитывать множество аспектов, таких как воздухонепроницаемость, эффективность охлаждения, безопасность, выбор материалов и технология обработки, чтобы обеспечить эффективную, безопасную и надежную работу системы. Конструкция коробчатой конструкции является основой всей системы жидкостного охлаждения.

1- Равномерная погрузка

Нижний ящик погружного жидкостно-охлаждаемого энергоаккумулятора состоит из нижней пластины и боковых пластин. Нижняя пластина служит в качестве базовой опоры, а боковые пластины закреплены вокруг нижней пластины, которые вместе образуют основную раму ящика. Размер ящика следует регулировать с учетом общих потребностей и условий нагрузки системы жидкостного охлаждения. При проектировании ящиков большего размера внутренние перегородки или опорные конструкции могут быть разумно установлены для разделения большого пространства на несколько небольших пространств. силовая область для улучшения равномерной несущей способности. Во внутренней конструкции локальная несущая способность может быть улучшена путем добавления опорных ребер и ребер жесткости, а также внутри ящика может быть установлена структура распределения нагрузки для балансировки нагрузки в каждом углу.

В то же время, чтобы уменьшить влияние пластической деформации на однородные несущие свойства, обрабатываемые поверхности разной высоты могут быть спроектированы так, чтобы они находились в одной плоскости. Это позволяет сократить количество регулировок станка и избежать деформации, вызванной разницей высот. Более того, можно увеличить ширину или высоту коробки, чтобы распределить нагрузку и уменьшить деформацию.

Кроме того, интегрированная конструкция проточного канала жидкостного охлаждения и нижней пластины коробки завершается сваркой трением с перемешиванием или лазерной сваркой. Эта конструкция может эффективно улучшить общую прочность конструкции.

Принципиальная схема конструкции нижнего ящика Pack одиночного погружного накопителя энергии с жидкостным охлаждением.

2-Конструкция теплообмена

Теплопроводность является важным звеном в технологии погружного хранения энергии с жидкостным охлаждением. Целью разработки является обеспечение того, чтобы батарея могла эффективно рассеивать тепло в высокотемпературных средах, таким образом, сохраняя свою производительность и безопасность.

Материал коробки должен обладать высокой теплопроводностью. Обычно используемые материалы включают алюминиевый сплав, медь и композитные материалы на основе алюминия. При проектировании коробки также необходимо учитывать влияние изменений температуры окружающей среды. Более того, слой изоляции соответствующей толщины может гарантировать, что внутренняя температура коробки находится в относительно постоянном диапазоне, таким образом, повышая общую эффективность системы.

Конструкция коробки напрямую влияет на ее теплопроводность. Разумное расположение каналов потока (проточных каналов) обеспечивает плавный поток жидкости внутри коробки и максимизирует площадь контакта. Это основная стратегия улучшения теплопроводности коробки. Внутри коробки можно предусмотреть несколько каналов для потока, чтобы увеличить путь циркуляции охлаждающей жидкости и, таким образом, улучшить эффект рассеивания тепла.

Метод 1- Полное погружение + одиночная система + замена пластины（Левый）          

Метод 2- Полное погружение + одиночная система + замена коробки（Справа）

Система жидкостного охлаждения включает в себя охлаждающую среду, теплопроводящую конструкцию, трубопроводы жидкостного охлаждения и опорные конструкции.

В первом методе можно выбрать один и тот же или разные типы охлаждающей жидкости для заливки в полость проточного канала пластины жидкостного охлаждения и полость коробки соответственно. Обе камеры герметичны и не соединены друг с другом. В полости коробки охлаждающая жидкость погружает аккумуляторный модуль, полностью контактирует с ним, и охлаждение не уходит. Хорошая теплопроводность жидкости используется для поглощения тепла на поверхности аккумулятора и уменьшения повышения температуры. В пластине с жидкостным охлаждением охлаждающая жидкость разделяется на несколько проточных каналов во впускном коллекторе воды и параллельно поступает в холодную пластину. Затем они сливаются и вытекают в водовыпускной коллектор, который в основном отвечает за отвод тепла и его рассеивание.

Во втором методе охлаждающая жидкость с низкой температурой поступает снизу или сбоку, а охлаждающая жидкость с высокой температурой вытекает сверху, и охлаждающая жидкость циркулирует в аккумуляторном блоке. Это может эффективно и равномерно распределять тепло, повышать общую эффективность охлаждения и поддерживать постоянную температуру элементов или аккумуляторных блоков.

Для дальнейшего улучшения охлаждающего эффекта можно принять различные меры по оптимизации. Например, оптимизация методов потока и циркуляции жидкости, выбор охлаждающих жидкостей с высокой теплоемкостью и улучшение распределения температуры жидкости. Эти меры уменьшают выделение тепла и потери энергии, обеспечивая, чтобы батарея работает в состоянии эффективного охлаждения.

3-Уплотнительная конструкция

Для коробок pack с жидкостным охлаждением благодаря использованию современных уплотнительных материалов и конструкций для полностью герметичной конструкции конструкция уплотнения должна учитывать не только герметичность. Также необходимо учитывать герметичность жидкой среды, чтобы гарантировать отсутствие утечек в элементах батареи во всех направлениях.

При проектировании следует выбирать подходящую форму уплотнения в зависимости от конкретных требований применения. Более того, необходимо учитывать такие факторы, как отсутствие утечек уплотнения, износостойкость, совместимость со средами и температурами, низкое трение и т. д., и выбирать подходящий тип и материал уплотнения на основе подробных спецификаций.

Кроме того, выбор метода сварки также оказывает большое влияние на характеристики уплотнения. Выбор подходящего метода сварки для различных материалов и толщин может эффективно улучшить качество сварного шва и обеспечить общую прочность и герметичность системы.

Изображение нижнего ящика одиночного погружного накопителя энергии с жидкостным охлаждением

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.

Поскольку плотность мощности и теплотворная способность различных электронных и силовых продуктов продолжают расти, аспект рассеивания тепла сталкивается со все более серьезными проблемами. Решения для жидкостного охлаждения постепенно становятся основным решением благодаря их преимуществам, таким как эффективное рассеивание тепла, низкое энергопотребление, низкий уровень шума и высокая надежность.

Решение для жидкостного охлаждения заключается в использовании охлаждающей пластины, которая прикрепляется к аккумуляторной батарее (другому источнику тепла) и обеспечивает циркуляцию охлаждающей жидкости внутри для отвода тепла, выделяемого при работе источника тепла. Эта часть тепла затем передается посредством теплообмена в одном или нескольких контурах охлаждения, и, в итоге, тепло системы хранения энергии рассеивается во внешнюю среду.

                       Flanged style battery tray in BESS                                                        Cold plate in Solar inverter

Пластина жидкостного охлаждения, являющаяся основным компонентом системы жидкостного охлаждения, является эффективным компонентом рассеивания тепла. Его основная функция — отводить тепло, выделяемое аккумулятором (другим источником тепла), посредством циркуляции охлаждающей жидкости, таким образом, поддерживая работу оборудования в безопасном диапазоне рабочих температур. Если каналы потока пластины жидкостного охлаждения загрязнены, это повлияет на однородность потока охлаждающей жидкости. Кроме того, слишком крупные инородные тела также могут стать причиной блокировки или замедления потока охлаждающей жидкости. В результате тепло не может передаваться эффективно, что влияет на эффективность рассеивания тепла и общую производительность электронного оборудования. Более того, наличие остаточных примесей в проточном канале может разрушить защитную пленку от окисления на металлической стенке и вызвать коррозию или эрозию пластины жидкостного охлаждения. Кроме того, загрязнения внутри канала потока могут стать причиной плохого контакта компонентов. Это может привести к старению или повреждению уплотнений, таким образом, увеличивая риск утечек и влияя на долгосрочную стабильную работу системы.

1-Требования к чистоте проточного канала пластины жидкостного охлаждения

Современные решения для жидкостных охлаждающих коробок (ящиков) для хранения энергии обычно требуют, чтобы в водном канале не было посторонних предметов,алюминиевой стружки, масляной грязи, жидкостей и т. д. В нескольких планах будут установлены четкие требования к удельной массе примесей и размеру твердых и мягких частиц.

2- Высокий риск при соединении каналов с загрязненной водой во время производства пластин с жидкостным охлаждением

В процессе обработки и производства компонентов холодных/охлаждающих пластин, внутреннего канала потока и структуры интерфейса охлаждения. Процесс обработки и производства включает в себя резку и удаление канала потока. Посторонние вещества, такие как масло, охлаждающая жидкость и механическая стружка, могут легко попасть в канал потока, а режущая часть находится в устье канала потока. Канал трудно защитить и трудно удалить после попадания стружки.

Обработка компонентов пластин жидкостного охлаждения: удаление проточных каналов и удаление заусенцев.

После обработки пластины канала потока с холодной/ охлаждающей пластиной такие компоненты, как заглушки и краны, свариваются, образуя закрытый канал потока. Структура проточных каналов, как правило, является нелинейной и имеет промывочную глухую зону.

Процесс обработки после сварки холодной пластиной требует использования большого количества охлаждающей жидкости для охлаждения инструмента и заготовки. При этом производится большое количество металлической стружки. В этот процесс очень легко попасть такие загрязнения, как охлаждающая жидкость и стружка. Полностью удалить стружку после входа сложно, кроме того, это технологическое звено с высоким риском загрязнения канала потока.

3-Очистка и защита проточного канала (канала потока)

Чтобы обеспечить надежность и производительность компонентов пластин жидкостного охлаждения, часто выполняются тщательные операции по очистке. Промойте внутренние каналы жидкостной холодной/охлаждающей пластины, используя водяной пистолет высокого давления, чтобы удалить возможные остатки, частицы или другие загрязнения. После промывки блок пластины жидкостного охлаждения необходимо высушить, чтобы в канале потока не осталось влаги.

Обработка компонентов пластины жидкостного охлаждения: промывка, обезжиривание.

Детали жидкостного охлаждения, такие как охлаждающие пластины, подвержены загрязнению, если они не защищены должным образом во время производственного процесса. Например, металлическая стружка, масляные пятна, охлаждающая жидкость и другие загрязнения во время обработки на станке с холодной пластиной. В то же время процесс оборота деталей холодной/охлаждающей пластины может легко привести к попаданию посторонних предметов. Как правило, защита устья канала потока рассматривается заранее, например, пылезащитные наклейки, резиновые втулки смесителя и т. д.

Поэтому очистка внутренних каналов охлаждающей пластины стала необходимой мерой для устранения загрязнения каналов и улучшения чистоты каналов. В производственной практике необходимо осуществлять полноценную профилактику и контроль. На этой основе предлагаются меры по ограничению загрязнения конкретных компонентов и процессов. Только таким образом можно эффективно контролировать загрязнение внутри канала потока холодной/ охлаждающей пластины.

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 коробка для хранения энергии играет жизненно важную роль в системе хранения энергии. Ее важные функции включают защиту несущей способности, передачу тепла и выравнивание температуры, электромонтаж и водонепроницаемость. Поскольку требования к плотности энергии аккумуляторов продолжают расти, материалы из алюминиевых сплавов стали эффективным решением для улучшения характеристик аккумуляторных систем из-за их более высокой теплопроводности и более низкой плотности.

Интегрированная конструкция проточного канала и боковой стенки коробки позволяет сэкономить сварочные работы на ключевых несущих деталях, таким  образом, повышая общую прочность конструкции. Она поддерживает структурную безопасность и стабильность в различных условиях, таких как статическая нагрузка, подъем и случайная вибрация, а также может в определенной степени улучшить герметичность коробки.

Кроме того, интегрированная конструкция помогает уменьшить количество деталей и уменьшить вес коробки. Она изготавливается методом экструзионного формования, который не требует больших затрат на изготовление формы, удобен в обработке и легко модифицируется. Также интегрированная конструкция может удовлетворить потребности в гибкости различных партий.

1-Основные типы алюминиевых профилей и специально сваренных нижних частей корпуса коробки для хранения энергии.

Нижняя часть (пластина) корпуса коробки для хранения энергии с жидкостным охлаждением обычно имеет ширину 790–810 мм и высоту от 40 до 240 мм. Она подразделяется на плоский и фланцевый (см. рисунок ниже). Длина коробки с жидкостным охлаждением зависит от таких факторов, как емкость накопителя энергии. Общие решения включают 48, 52, 104 и другие спецификации.

Плоский нижний ящик с жидкостным охлаждение

Нижняя коробка жидкостного охлаждения фланцевого типа

2-Конструктивная форма алюминиевой экструдированной частей корпуса коробки для хранения энергии.

Нижняя часть корпуса (пластина) коробки (аккумуляторного блока) для хранения энергии с жидкостным охлаждением является основной конструкцией всего аккумуляторного блока. Она сварена в прямоугольную рамную конструкцию с помощью нижней пластины с проточными каналами, заглушками, патрубками, рамами, балками, кронштейнами, подъемными проушинами и другими принадлежностями. Детали изготовлены из алюминиевого сплава.

Схема сбора нижней части (пластины) корпуса коробки для жидкостного охлаждения

Нижняя часть корпуса (пластина) коробки с жидкостным охлаждением должна иметь достаточную несущую способность и прочность конструкции. Это предъявляет более высокие требования к качеству сварки, в том числе к процессу сварки, контролю марки сварного шва и квалификации сварщика, для обеспечения безопасности и надежности в практическом применении.

Технология жидкостного охлаждения предъявляет высокие требования к воздухонепроницаемости коробки жидкостного охлаждения, включая герметичность нижних частей корпуса коробки и воздухонепроницаемость канала жидкостного охлаждения. Кроме того, канал жидкостного охлаждения также должен выдерживать давление потока охлаждающей жидкости, поэтому герметичность канала жидкостного охлаждения должна быть выше. 

3-Требования к качеству сварки

Обычно требуется, чтобы опорная пластина жидкостного охлаждения была сварена сваркой трением с перемешиванием, а плоская заглушка нижней пластины коробки жидкостного охлаждения также была сварена сваркой трением с перемешиванием. Обычно впадина сварного шва трением с перемешиванием составляет ≤0,5, и гарантируется, что никакие металлические посторонние предметы не выпадут или не выпадут в условиях вибрации.

Направляющие жидкостного охлаждения, рамы, краны, подъемные проушины, балки, детали и т. д. в основном свариваются методом TIG или CMT. Учитывая различные требования к производительности различных компонентов, направляющая жидкостного охлаждения, рама, кран, подъемные проушины и т. д. полностью сварены, а балки, детали и т. д. сварены по сегментам. Плоскостность области балки переднего и заднего модуля аккумулятора составляет менее 1,5 мм для одного модуля, общая плоскостность составляет менее 2 мм, а плоскостность рамы составляет ± 0,5 на каждые 500 увеличений длины одиночной рамы.

На поверхности шва не допускаются такие дефекты, как трещины, непровары, непровары, поверхностные поры, обнаженные шлаковые включения, непровары. Обычно требуется, чтобы высота сварного шва крана составляла ≤6 мм, а сварные швы в других местах не должны выходить за нижнюю поверхность коробки. Сварные швы на внутренней стороне балок переднего и заднего модуля не должны выступать за внутреннюю сторону.

Глубина проплавления сварного шва должна соответствовать требованиям соответствующих стандартов. Предел прочности дуговой сварки не должен быть менее 60 % минимального предела прочности основного металла. Предел прочности соединений лазерной сварки и сварки трением с перемешиванием не должен быть менее 70 % минимального предела прочности основного металла.

Кроме того, сварка нижних частей (пластин) корпуса коробки также должна соответствовать стандарту герметичности IP67. Поэтому для послесварочной обработки обычно требуется, чтобы сварочный шлак и сварные швы в передней и задней областях балки модуля были гладко отполированы. Полировка не допускается при внешней сварке поддона. Уплотняющая поверхность должна быть гладкой и гладкой, чтобы не было заметной разницы по высоте с рамой.

Таблица: Выбор процесса соединения нижней части корпуса коробки с жидкостным охлаждением профиля накопления энергии и типичные области применения

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.

Функция радиатора – получение большей площади теплопередачи в пределах определенного объема пространства. За счет улучшения формы конструкции повышается эффективность теплопередачи от ее поверхности к окружающей жидкости, а за счет обработки поверхности и других методов увеличивается эффективная площадь теплопередачи. Таким образом,  достигаются цели улучшения рассеивания тепла и контроля температуры.

В объеме удельной мощности, где объемная плотность мощности и плотность теплового потока не высоки, инженеры отдают предпочтение прямоугольным вертикальным радиаторам из-за их простой конструкции, разумных производственных затрат и хороших характеристик рассеивания тепла.

Сравнение различных методов теплопередачи

1-Конструкция ребра радиатора

Радиатор представляет собой поверхность расширения рассеивания тепла, которая в основном зависит от таких параметров, как высота ребер, форма, расстояние между ними и толщина подложки.

Конструкция ребер радиатора

По рисунку выше можно рассчитать расширенную площадь радиатора:

Площадь одного ребра:A_f = 2L（h+t/2），

Площадь разрыва (зазора):A_b= Lh，

Общая площадь теплоотводящей части：A_t=nA_f+(n±1）A_b (n количество ребе）

Вид ребра в разрезе

Основная функция радиатора — повышение эффективности теплопередачи за счет увеличения площади поверхности. Расстояние, толщина и высота ребер радиатора являются важными факторами при определении количества, распределения и площади расширения ребер радиатора. Как показано на рисунке выше, при h↑ или t↓ ребра становятся выше, тоньше и плотнее. Это позволяет нам получить большую площадь расширения рассеивания тепла.

По мере увеличения площади поверхности радиатора увеличивается и площадь его контакта с воздухом, что облегчает рассеивание тепла. Инженеры также могут дополнительно увеличить площадь расширения радиатора за счет оптимизации формы ребер, например гофрированной, зигзагообразной и т. д.

Считается, чем больше площадь поверхности радиатора, тем лучше эффект рассеивания тепла. Однако мы не можем в одностороннем порядке думать, что чем больше радиатор, тем лучше. Независимо от того, используется ли естественное рассеивание тепла или принудительное охлаждение, расстояние между ребрами радиатора является важным фактором, определяющим коэффициент теплопередачи воздуха, проходящего через его поверхность.

Влияние расстояния между ребрами и их высоты на эффективность рассеивания тепла

В случае естественного отвода тепла стенка радиатора будет создавать естественную конвекцию из-за изменений температуры поверхности, вызывая поток воздушного слоя (пограничного слоя) на стенке ребер. Слишком маленькое расстояние между ребрами будет препятствовать плавному развитию естественной конвекции. При принудительном охлаждении толщина пограничного слоя ребер сжимается, а расстояние между ребрами может быть относительно сужено. Однако оно не может быть слишком маленьким из-за влияния методов обработки и движущей силы силовых компонентов. Поэтому баланс между толщиной и высотой ребер очень важен в реальной конструкции.

2- Конструкция фундаментной плиты (подложки) радиатора

Толщина фундаментной плиты (подложки) является важным фактором, влияющим на эффективность теплоотвода. Когда подложка радиатора тонкая, тепловое сопротивление, передаваемое на ребра вдали от источника тепла, слишком большое, что приведет к неравномерному распределению температуры на радиаторе и слабой термостойкости.

Увеличение толщины фундаментной плиты (подложки) может решить проблему неравномерности температуры, а увеличение толщины фундаментной плиты (подложки)  может решить проблему неравномерности температуры и улучшить устойчивость радиатора к тепловому удару. Однако слишком толстая фундаментная плита (подложка) приведет к накоплению тепла и снижению теплопроводности.

Схематический чертеж принципа работы радиатора

Как показано на рисунке выше:

Когда площадь источника тепла меньше площади основания, тепло должно рассеиваться от центра к краям, образуя диффузионное тепловое сопротивление. Расположение источника тепла также влияет на диффузионное термическое сопротивление. Если источник тепла находится близко к краю радиатора, тепло легче отводится через край, таким образом, уменьшая диффузионное тепловое сопротивление.

Примечание. Диффузионное тепловое сопротивление — это сопротивление, возникающее при диффузии тепла от центра источника тепла к краю конструкции радиатора. Это явление обычно возникает, когда существует большая разница между площадью источника тепла и площадью опорной плиты, и тепло необходимо распространить от меньшей площади к большей.

3-Процесс соединения между ребрами и фундаментальной плиты

Процесс соединения ребер радиатора с подложкой обычно включает в себя несколько методов, обеспечивающих хорошую теплопроводность и механическую стабильность между ними. В основном делятся на две категории: цельное формование и нецельное формование.

Цельный радиатор, зубцы для отвода тепла и подложка радиатора интегрированы, контактное тепловое сопротивление отсутствует. В основном есть следующие процессы:

l Литье алюминия под давлением. Путем плавления алюминиевого слитка в жидком состоянии, заливки его в металлическую форму под высоким давлением и прямой отливки сформированного радиатора на машине для литья под давлением можно получить радиаторы сложной формы.

l Экструзия алюминия: после нагревания алюминиевого материала поместите алюминиевый материал в экструдер и приложите определенное давление, чтобы он вытек из специального отверстия матрицы и получил заготовку необходимой формы и размера поперечного сечения. Затем он подвергается дальнейшей обработке, такой как резка и отделка.

l Преимущество холодной ковки заключается в том, что она позволяет производить мелкие зубья для отвода тепла, а материал обладает высокой теплопроводностью. Однако стоимость относительно высока, а возможности обработки специальной формы лучше, чем у экструзии алюминия.

l Материал радиатора с лопастными зубьями может быть медью. Теплопроводность высокая, а ребра могут быть очень тонкими. Ребра поднимаются непосредственно с подложки с помощью инструмента. Поэтому, когда ребра имеют большую высоту и длину, они легко подвергаются воздействию напряжения и могут деформироваться.

Не цельное литье. Зубцы для отвода тепла и опорная пластина радиатора обрабатываются отдельно. Затем ребра радиатора в основном объединяются со сваркой, клепкой, склеиванием и другими процессами. В основном это следующие процессы:

l Тип сварки: Ребра и подложка соединяются друг с другом посредством паяной сварки, включая высокотемпературную пайку и низкотемпературную сварку паяльной пастой.

Сварочные характеристики теплопередачи хорошие. Для пайки алюминиевой подложки и радиатора паяльной пастой необходимо сначала никелировать, что является более дорогим и не подходит для радиаторов большого размера. Никелирование при пайке не требуется, но стоимость сварочных работ все равно высокая.

l Заклепанный тип: после того, как ребро вставлено в основную канавку, канавка сжимается к середине формы, таким образом, плотно охватывая ребро рассеивания тепла для достижения плотного и прочного соединения.

Преимуществом клепаного типа являются хорошие показатели теплопередачи. Однако в клепаных изделиях существует риск возникновения зазоров и расшатывания после многократного использования. Процесс клепки можно усовершенствовать для повышения надежности. Однако соответственно вырастет и стоимость, поэтому клепаные вставные радиаторы часто используются в ситуациях, когда высокий уровень надежности не требуется.

l Тип клея: Как правило, теплопроводящая эпоксидная смола используется для плотного соединения ребер теплоотвода и подложки для достижения теплопроводности.

В качестве соединения используется теплопроводящая эпоксидная смола, а ее теплопроводность значительно ниже, чем у сварки. Однако она подходит для радиаторов с высокими ребрами, высоким коэффициентом увеличения и небольшим расстоянием. Эпоксидную смолу можно использовать в проектах, где не требуется отвод тепла.

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.