열 관리 시스템에서 배터리는 시간이 지나고 부하가 증가함에 따라 작동하면서 과도한 열을 발생시킵니다. 이 열은 배터리에 잠재적 또는 직접적인 위험을 초래합니다. 따라서 열의 균형을 맞추고 배터리의 최적 작동 온도를 만들기 위한 열 관리 구성 요소가 필요합니다. 배터리 셀/모듈과 판형 알루미늄 장치 사이의 직접 접촉을 통해 열을 전달할 때 이 알루미늄 장치를 액체 냉각 플레이트라고 합니다. 열은 궁극적으로 액체 냉각판의 내부 채널을 통해 흐르는 냉각수에 의해 제거됩니다.
The complexity of the production process for liquid cooling plates far exceeds common auto heat exchangers. Currently, in the new energy vehicle market, types of liquid cooling plates include micro-channel liquid cooling plates, stamped liquid cooling plates, roll bond liquid cooling plates, extruded cooling plates, and machining plus FSW cooling plates.
롤 본드 액체 냉각판
높은 가소성을 특징으로 가열 및 성형 공정을 통해 다양한 형태의 다공성 구조물을 쉽게 제조할 수 있습니다.
다이캐스팅 액체 냉각판
다이캐스팅을 위한 금속 금형을 설계한 후 다이캐스팅 공정을 위해 금속 합금(알루미늄, 아연, 마그네슘 등)을 액체 상태로 가열합니다.
다이캐스팅은 제조 단계를 통합하여 제품의 일관성을 보장하고 높은 생산 효율성을 달성합니다.
액체 냉각판은 수냉식 열교환 시스템의 중추적인 구성 요소입니다. 냉각판 채널의 합리적인 설계를 통해 제한된 공간 내에서 냉각판의 열 저항을 효과적으로 조절하여 열원에 대한 효율적인 열 교환을 달성하는 것이 목표입니다. 채널 설계에는 냉각판 치수, 열교환 성능, 냉각판의 작동 조건, 유체 유속/온도/열 전달 성능, 작동 파라미터 등 다양한 제약 조건을 고려한 정밀도와 전문성이 필요합니다.
무게 / 크기
열 교환 시나리오의 공간 구조와 열원의 내부 구조를 기반으로 설계하여 최적의 액체 냉각 열 전달 효율을 달성합니다.
배터리 전원 및 작동 환경
작동 조건의 변화에 따라 액체 냉각판은 온도 제어 기능이 있어야 과열 또는 과도한 냉각으로 인한 배터리 성능 및 수명에 대한 악영향을 방지할 수 있습니다.
압력 강하
배터리 팩의 액체 냉각판 사용은 환경 온도와 압력의 변화, 특히 압력 영향이 더 두드러지는 고부하 조건에서 영향을 받습니다. 따라서 사용 중 액체 냉각판의 안정성과 신뢰성을 보장하려면 압력 강하 보정이 필요합니다.
재료 호환성
재료 호환성 고려 사항에는 화학 반응과 부식이 포함되며, 이제 경량 특성도 표준에 반영됩니다. 일반적인 재료로는 알루미늄, 구리, 스테인리스 스틸이 있습니다.
열전달 매체 선택
액체 냉각은 일반적으로 물, 에틸렌글리콜 수용액, 미네랄 오일, 불소화 액체 등과 같이 비열 용량이 높은 열 전달 매체를 사용합니다. 탈이온수는 일반적으로 에틸렌 글리콜과 함께 냉각제(가역적 상 변화 물질) 및 냉각 오일(덜 일반적)과 혼합됩니다.
흐름 밸런싱 및 유체 안정성
냉각수의 유량이 클수록 주어진 시간 동안 더 많은 열이 제거되어 입구와 출구의 온도 차이가 줄어듭니다. 그러나 이는 더 높은 펌프 요구 사항(더 큰 전력, 더 높은 에너지 소비)을 수반합니다. 따라서 냉각수 유량의 균형을 맞추는 것이 중요합니다.
액체 흐름 경로
액체 채널 설계의 차이는 유량, 속도, 온도 균일성, 구조적 강도 등과 같은 요소에 영향을 미칠 수 있습니다. 현재 채널에는 직렬과 병렬이라는 두 가지 주요 설계가 있습니다(비 전통적인 구조도 배제되지 않음).
압출형 채널에는 평면형 액체 냉각 튜브, 마이크로 채널 액체 냉각 튜브, 사문석 튜브가 있습니다. 마이크로채널 액체 냉각 튜브는 주로 액체와의 접촉 면적을 늘려 냉각 성능을 향상시키고 구조적 강도를 높이기 위해 냉각판과 열원 사이의 열 저항을 최소화하도록 설계되었습니다. 사문석 튜브는 원통형 셀 액체 냉각 열전달 솔루션에 더 적합합니다.
또한 스탬핑 채널 내부에 홈, 핀, 블레이드와 같은 구조가 추가되어 수냉식 부품의 설계가 더 복잡해지지만 방열 성능은 향상됩니다. (핀의 일반적인 기하학적 파라미터는 두께: 0.2-1mm, 핀 간격: 0.5-5mm, 핀 높이: 2.5-20mm, 재질은 일반적으로 알루미늄 또는 구리입니다.)
온도 균일성
배터리 시스템에서는 배터리의 전체 작동 온도를 적절하게 유지하는 것뿐만 아니라 배터리 팩 내의 개별 배터리 셀 간 온도 차이를 적절하게 유지하는 것이 필수적입니다. 개별 셀의 일관성을 유지하고 열 불균형을 방지하려면 배터리 셀 간의 온도 차이가 5°C를 초과하지 않아야 합니다. 리튬 이온 배터리의 작동 온도 범위는 그림에 나와 있습니다. (시뮬레이션은 업계 표준 소프트웨어인 ANSYS를 사용하여 수행되었습니다.)
요구 사항 분석
배터리 유형, 전력 요구 사항, 온도 범위 및 작동 환경과 같은 주요 매개 변수를 이해하여 액체 냉각판 설계가 특정 애플리케이션 시나리오를 충족할 수 있는지 확인합니다.
재료 선택
열 전도성, 내식성, 경량성 등의 요소를 고려하여 다양한 조건에서 액체 냉각판이 효율적으로 작동하도록 보장합니다.
유체 역학 설계
액체 냉각판의 내부 구조를 최적화하여 균일한 유체 흐름을 보장하고 방열 효율을 개선합니다. 수치 시뮬레이션 및 실험적 검증을 통해 유체 역학 설계를 최적화하여 열전도 효율을 극대화합니다.
Liquid Cooling System Layout Optimization
전체 시스템의 물리적 공간을 평가하고, 배터리 모듈 및 기타 열에 민감한 구성 요소에 효과적인 방열 설계를 제공하며, 액체 냉각 시스템을 합리적으로 배치합니다.
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