Elektrofahrzeuge (EVs) verändern die Automobillandschaft in rasantem Tempo, wobei die Effizienz und Zuverlässigkeit ihrer Batterien eine zentrale Rolle bei dieser Entwicklung spielt. Eine entscheidende Komponente für die Aufrechterhaltung der optimalen Leistung von EV-Batterien ist das Kühlsystem, insbesondere die Kühlplatten, die für die Wärmeregulierung zuständig sind. Die Wahl der richtigen Kühlplatte für EV-Batteriezellen ist für die Gewährleistung von Sicherheit, Leistung und Langlebigkeit von entscheidender Bedeutung. In diesem Artikel gehen wir auf die wichtigsten Merkmale ein, die Einkaufsmanager und Ingenieure bei der Auswahl von Kühlplatten für EV-Batteriezellen berücksichtigen sollten.
Hydroforming-Kühlplatten sind im Stanzverfahren hergestellte Platten, bei denen dünne Metallbleche durch Anwendung von hohem Druck in die gewünschten Formen und Merkmale geformt werden. Das Stanzverfahren ermöglicht die Schaffung komplizierter Kanäle innerhalb der Platte, durch die ein flüssiges Kühlmittel fließt, um Wärme zu absorbieren und von den Bauteilen abzuleiten.
Eines der bestimmenden Merkmale von gestanzten Flüssigkeitskühlplatten ist das für ihre Konstruktion verwendete Material. In der Regel sind Aluminium und Kupfer aufgrund ihrer hervorragenden Wärmeleitfähigkeit die Materialien der Wahl. Aluminium wird wegen seines geringen Gewichts, seiner Korrosionsbeständigkeit und seiner niedrigen Kosten bevorzugt, wodurch es sich für Anwendungen in der Automobil- und Unterhaltungselektronik eignet. Kupfer hingegen bietet eine bessere thermische Leistung, ist aber schwerer und teurer und daher oft Hochleistungsanwendungen oder Spezialanwendungen vorbehalten.
Die Wahl des Materials wirkt sich direkt auf die Wirksamkeit der Kühlplatte bei der Stabilisierung der Temperatur der Batteriezellen aus und gewährleistet, dass die Batterie während des Betriebs im optimalen Temperaturbereich bleibt.
Der Prägeprozess umfasst eine Reihe von Schritten, darunter:
Entfernen von überschüssigem Material und Verfeinern der Kanten.
Entfernen des auf der Platte verbliebenen Fetts
Aufgrund der Präzision und Wiederholbarkeit des Stanzverfahrens eignet es sich ideal für die Massenproduktion und gewährleistet gleichbleibende Qualität und Leistung bei allen Geräten.
Stanz-Flüssigkeitskühlplatten sind so konzipiert, dass der thermische Kontakt zwischen der Platte und der Wärmequelle maximiert wird. Die komplizierten Kanäle innerhalb der Platte ermöglichen eine große Kontaktfläche zwischen dem Kühlmittel und dem Metall, was eine effiziente Wärmeübertragung ermöglicht. Die Verwendung von Materialien mit hoher Leitfähigkeit verbessert die thermische Leistung weiter und sorgt für eine schnelle Wärmeableitung.
Einer der Vorteile des Stanzverfahrens ist die Möglichkeit, dünne und leichte Kühlplatten herzustellen, ohne die strukturelle Integrität zu beeinträchtigen. Diese Eigenschaft ist besonders bei Anwendungen von Vorteil, bei denen Platz und Gewicht kritische Faktoren sind, wie z. B. bei Elektrofahrzeugen und tragbarer Elektronik.
Das Stanzverfahren ermöglicht die Erstellung von kundenspezifischen Strömungskanälen, die auf spezifische Kühlanforderungen zugeschnitten sind. Diese Kanäle können für eine gleichmäßige Verteilung des Kühlmittels optimiert werden, wodurch Temperaturgradienten über die Platte minimiert werden. Die Flexibilität des Kanaldesigns ermöglicht auch die Anpassung an verschiedene Durchflussraten und Viskositäten des Kühlmittels.
Flüssigkühlplatten im Stanzverfahren sind in hohem Maße skalierbar und eignen sich daher sowohl für die Klein- als auch für die Großserienproduktion. Das Stanzverfahren ist kosteneffizient, insbesondere für die Großserienfertigung, da es den Materialabfall minimiert und die Produktionszeit verkürzt.
Entwurf einer effektiven Flüssigkeits-Kühlplatte vom Typ Stanzen erfordert die sorgfältige Berücksichtigung mehrerer Faktoren, darunter die Plattendicke, die Konfiguration der Strömungskanäle und die Kühlmittelverteilung. Jedes dieser Elemente spielt eine entscheidende Rolle bei der Bestimmung der Gesamtleistung der Kühlplatte.
Die Dicke der Kühlplatte ist ein entscheidender Faktor, der sowohl die thermische Leistung als auch die strukturelle Integrität beeinflusst. Eine dickere Platte sorgt im Allgemeinen für eine bessere Wärmeableitung, da das größere Materialvolumen mehr Wärme aufnehmen kann. Dickere Platten erhöhen jedoch auch das Gewicht und können bei Anwendungen, bei denen der Platz begrenzt ist, ein Problem darstellen.
Die optimale Plattendicke hängt von mehreren Faktoren ab, darunter die Wärmebelastung, die Art des verwendeten Kühlmittels und die erforderliche Kühlleistung. Für die meisten Anwendungen ist eine Dicke zwischen 1,5 mm und 3,0 mm üblich. Spezielle Anforderungen können jedoch dickere oder dünnere Platten erforderlich machen.
Die Gestaltung der Strömungskanäle innerhalb der Kühlplatte ist ein entscheidender Faktor für die Effizienz der Wärmeübertragung. Die Kanäle müssen so gestaltet sein, dass die Oberfläche, die mit dem Kühlmittel in Kontakt kommt, maximiert und gleichzeitig der Druckabfall minimiert wird. Zu den gängigen Kanaldesigns gehören Serpentinen-, Parallel- und Mikrokanalkonfigurationen. Parallele Kanäle verringern den Druckabfall, indem sie den Kühlmittelstrom auf mehrere Pfade aufteilen. Dieses Design eignet sich für Anwendungen, bei denen ein geringer Druckabfall und eine gleichmäßige Temperaturverteilung entscheidend sind.
Konstrukteure müssen bei der Gestaltung von Strömungskanälen das Verhältnis zwischen Durchflussmenge und Druckabfall berücksichtigen. Höhere Durchflussraten können die Wärmeübertragung verbessern, aber auch den Druckabfall erhöhen, was leistungsstärkere Pumpen erfordert. Das Kanaldesign sollte optimiert werden, um das gewünschte Gleichgewicht zwischen Durchflussrate, Druckabfall und thermischer Leistung zu erreichen.
XD thermal kann (CFD-)Dienstleistungen anbieten. CFD-Simulationen ermöglichen die Visualisierung von Kühlmittelflussmustern, Temperaturverteilung und Druckabfall innerhalb der Kühlplatte. Diese Analyse hilft bei der Identifizierung potenzieller Verbesserungsbereiche und stellt sicher, dass das endgültige Design die Leistungsanforderungen erfüllt.
Eine gleichmäßige Verteilung des Kühlmittels ist für eine gleichmäßige Kühlung über die gesamte Platte unerlässlich. Eine ungleichmäßige Verteilung kann zu Hot Spots führen, die die Gesamtwirksamkeit der Kühllösung verringern. Um eine gleichmäßige Verteilung zu gewährleisten, müssen die Konstrukteure die Einlass- und Auslassposition, die Kanalkonfiguration und die Durchflussmenge sorgfältig berücksichtigen.
Der Strömungsweg innerhalb der Kühlplatte sollte so optimiert werden, dass das Kühlmittel gleichmäßig über die gesamte Fläche fließt. Dies kann durch die Anpassung des Kanaldesigns, die Variation der Kanalbreite oder den Einbau von Durchflussbegrenzern in bestimmten Bereichen erreicht werden. Ziel ist es, eine gleichmäßige Temperaturverteilung zu erreichen und gleichzeitig den Druckabfall zu minimieren.
Hydroforming-Kühlplatten bieten eine Reihe von Merkmalen, die sie zur idealen Wahl für hochleistungsfähige Wärmemanagementlösungen für EV-Batteriezellen machen. Ihre Fähigkeit, komplexe Geometrien aufzunehmen, leichte und haltbare Strukturen zu schaffen und eine hohe thermische Effizienz zu liefern, hebt sie von anderen Herstellungsmethoden ab. Die Vielseitigkeit und Kosteneffizienz des Verfahrens erhöhen seine Attraktivität und machen das Hydroforming zu einer bevorzugten Wahl in verschiedenen Branchen, von der Automobilindustrie bis zur Elektronik.
Der Einsatz der Hydroforming-Technologie gewährleistet eine gleichbleibende Qualität in der Massenproduktion.
Die Dicke der Kühlplatte spielt eine entscheidende Rolle für ihre Fähigkeit, Wärme abzuleiten und die strukturelle Integrität zu erhalten. Dickere Platten absorbieren mehr Wärme, können aber auch zusätzliches Gewicht verursachen, was bei platzbeschränkten Anwendungen wie Elektrofahrzeugen ein Problem darstellen kann.
Zu den Schlüsselfaktoren gehören die Plattendicke, das Design der Strömungskanäle und die Kühlmittelverteilung, die für eine effiziente Wärmeübertragung und einen minimalen Druckverlust optimiert werden müssen.
Ich arbeite seit über 5 Jahren im Bereich des Wärmemanagements von Batterien und habe viele internationale Projekte betreut. Wenn Sie sich für Produkte oder Dienstleistungen zur Flüssigkeitskühlung von Batterien interessieren, können Sie mir gerne Fragen stellen!
DE 
EN 
ES 
KO 