전기 자동차(EV) 및 에너지 저장 시스템(ESS) 애플리케이션에서 열 관리는 안전, 수명 및 가용 전력에 결정적인 요소가 되었습니다. 18650, 21700 및 새로운 46 시리즈 형식과 같은 원통형 셀 기반 배터리 팩의 경우 다음과 같이 열 관리가 중요합니다.맞춤형 액체 냉각 튜브, 일반적으로 스네이크 튜브, 뱀 튜브 또는 리본 튜브로 알려진 이 솔루션은 가장 효율적이고 확장 가능한 솔루션 중 하나임이 입증되었습니다.
일반적으로 프리즘 또는 파우치 셀에 사용되는 평평한 액체 냉판과 달리 스네이크 튜브는 셀 자체의 원통형 기하학적 구조를 따르도록 설계되었습니다. 이러한 구조적 차이는 몇 가지 실질적인 엔지니어링 이점으로 이어집니다:
표면 접촉 극대화: 구불구불한 기하학적 구조는 곡면 셀 표면과 일치하여 효과적인 열 전달 면적을 증가시킵니다. 밀집된 원통형 모듈의 경우 측면에 장착된 냉각판보다 접촉 면적이 훨씬 더 넓을 수 있습니다.
구조적 기여: 3003 시리즈와 같은 알루미늄 합금으로 제조된 스네이크 튜브는 반구조적 요소로 작용합니다. 스네이크 튜브는 열을 관리하면서 셀 위치를 안정화하여 광범위한 플라스틱 브래킷의 필요성을 줄여줍니다.
경량 효율성: 마이크로 포트 압출(MPE) 기술은 일반적으로 얇은 벽 설계를 가능하게 합니다. 0.3-0.6mm 범위를 유지하면서 충분한 파열 압력을 유지합니다. 이는 더 높은 팩 에너지 밀도를 지원합니다.
엔지니어링 경계: 스네이크 튜브는 액체 냉각 루프가 있는 측면 냉각 원통형 팩에 특히 효과적입니다. 저전력 시스템이나 바닥 냉각에만 의존하는 아키텍처에는 적합하지 않습니다.
도전: 높은 방전 속도로 인해 내부 온도 구배가 발생하여 BMS가 강제로 감속되었습니다.
솔루션: 흐름 경로를 단축하기 위해 최적화된 뱀 모양 라우팅.
결과: 세포 간 ΔT가 다음과 같이 안정화되었습니다. 2-3 °C; 시스템 압력 유지 10 바.
중요한 이유 열 균일성이 개선되어 역동적인 주행 조건에서 더욱 지속적인 전력 출력이 가능해졌습니다.
도전: 최대 냉각 전력보다 15년의 서비스 수명을 우선시합니다.
솔루션: 향상된 씰링 등급과 부식 방지 합금 선택.
결과: 충족 IP67/IP69K 표준; 다음에 대한 검증 -40°C ~ 125°C 작동합니다.
중요한 이유 고정식 에너지 저장 자산에는 장기적인 안정성과 유지보수 위험 감소가 중요합니다.
(참고: 이 가이드라인은 제조 가능성과 비용 효율성을 보장하기 위해 일반적인 알루미늄 압출 및 절곡 표준을 기반으로 하며, 일반적으로 초기 단계의 DFM 검토 시 참조합니다.)
컨셉에서 프로토타입으로의 전환 속도를 높이려면 다음 제조용 디자인(DFM) 매개변수를 준수하는 것이 좋습니다:
모든 배터리 팩에는 고유한 기하학적 및 열적 요구 사항이 있습니다. 구조화된 커스터마이징 워크플로는 이러한 요구 사항을 제조 가능한 하드웨어로 변환하는 데 도움이 됩니다.
1. 열 시뮬레이션 및 DFM: 허용 압력 강하와 채널 수 및 치수의 균형을 맞추기 위해 CFD를 사용합니다.
2. 마이크로 포트 압출(MPE) 선택: 툴링 비용을 절감하기 위해 기존 오픈 몰드를 MPE 프로파일에 활용합니다.
3. 정밀 벤딩: CNC 벤딩 기술은 마이크로 채널을 손상시키지 않고 21700 또는 4680 레이아웃에 맞게 뱀 모양 프로파일을 형성합니다.
4. 유효성 검사: 모든 프로토타입은 헬륨 누출 테스트와 파열 압력 테스트를 거칩니다.
이 워크플로를 통해 성능-비용-제조 가능성 결정을 내릴 수 있습니다. 전에 하드 툴링에 전념합니다.
| 사양 매개변수/기능 | 세부 정보 |
|---|---|
| 재질 합금 | 알루미늄 3003, 3003 Mod, 6063 |
| 튜브 구조 | 마이크로 포트 압출(MPE) / 하모닉 튜브 |
| 일반적인 벽 두께 | 0.3mm - 0.6mm(사용자 지정 가능) |
| 셀 호환성 | 18650, 21700, 4680 / 46 시리즈 원통형 셀 |
| 평탄도 허용 오차 | 일반적으로 ±0.5mm(공정에 따라 다름) |
| 파열 압력 | > 30bar 이상(설계에 따라 다름) |
| 헬륨 누출률 | ≤ 2×10-8 Pa-m³/s(자동차용 표준) |
비용을 유발하는 요인을 이해하면 엔지니어가 보다 경제적인 솔루션을 설계하는 데 도움이 될 수 있습니다. 기준 DFMA(제조 및 조립을 위한 설계) 원칙에 따라 다음 사항을 고려하세요:
프로토타입에서 대량 생산으로 확장하면 콘셉트 수준에서는 보이지 않던 약점이 드러나는 경우가 많습니다. XD THERMAL는 연간 생산 능력을 합쳐 3곳의 제조 공장을 운영하고 있습니다. 1,489,200대. 와 IATF 16949 인증을 통해 설계 의도가 대량 생산까지 이어져 예측 가능성을 높일 수 있습니다.
A: 연속 사문석 튜브를 최대 다음과 같이 제조할 수 있습니다. 3,000mm(3미터) 를 펼친 길이로 표시합니다. 이 기능은 특히 대규모의 상용차(트럭/버스) 배터리 팩 및 ESS(에너지 저장 시스템) 모듈의 경우 연결 지점을 줄이는 것이 누수 방지에 필수적입니다.
A: 예. 유량(L/min)과 냉각수 유형(예: 50/50 물-글리콜)을 제공하면 엔지니어링 팀이 설계된 흐름 경로에 따라 압력 강하를 시뮬레이션할 수 있습니다. 최적화된 유압 직경 를 사용하여 총 압력 강하를 펌프의 용량 내에서 유지합니다(일반적으로 모듈 레벨 루프의 경우 30-50 kPa 미만).
A: 자동차 표준(예: USCAR)에 따라 설계된 XD Thermal의 스네이크 튜브는 억제 글리콜-물 냉각수와 함께 사용할 경우 다음과 같은 서비스 수명을 초과하도록 설계되었습니다. 10-15년. 부식 방지 3003 모드 합금을 사용하여 긴 작동 주기 동안 피팅을 방지합니다.
A: 예. 튜브는 배터리 셀과 직접 접촉하기 때문에 전기 절연이 매우 중요합니다. 두 가지 주요 절연 솔루션을 제공합니다:
PET 필름 포장: 3000V 이상의 유전체 강도와 내마모성을 제공하는 비용 효율적인 솔루션(일반적으로 파란색 또는 검은색)입니다.
에폭시 파우더 코팅: 튜브 표면 전체를 높은 균일도로 덮는 프리미엄 솔루션(일반적으로 80~150µm 두께)으로, 필름 래핑이 어려운 복잡한 3D 형태에 이상적입니다.
A: 예. 당사는 주로 고객 인쇄물을 기반으로 제조하지만, 엔지니어링 팀은 압력 강하 및 열 균일성을 위해 튜브 경로를 최적화하기 위해 DFM 지원을 제공합니다.
A: 예. 하드 툴링 투자 전에 열 성능을 검증할 수 있도록 소프트 툴링을 사용한 신속한 프로토타입 제작 서비스(2~3주)를 제공합니다.
A:
프로토타입: 2~3주(소프트 툴링 사용).
하드 툴링(PPAP): 몰드 제작 및 시험 생산에 4~6주가 소요됩니다.
대량 생산: 표준 리드 타임은 주문 확인 후 3~4주입니다.
A: 항상 그렇지는 않습니다. XD Thermal에는 다음과 같은 라이브러리가 있습니다. “오픈 다이” (기존 MPE 프로파일)을 다양한 폭과 높이로 사용할 수 있습니다. 기존 프로파일 중 하나를 사용하도록 디자인을 조정할 수 있다면 압출 툴링 비용을 절약할 수 있습니다. 비용만 지불하면 됩니다. 벤딩 픽스처 그리고 고정 장치 확인 (게이지)를 사용하면 새 압출 금형을 만드는 것보다 훨씬 저렴합니다.
A: 스네이크 튜브는 유연하여 주변 직접 측면 냉각을 위한 원통형 셀입니다. 냉각판은 단단한 평평한 표면으로, 일반적으로 바닥 냉각 또는 프리즘형 셀에 사용됩니다. 스네이크 튜브는 일반적으로 원통형 형식에 더 나은 표면적을 제공합니다.
셀에 가까운 냉각 지오메트리, 정량화된 엔지니어링 데이터, 투명한 사용자 지정 워크플로우를 결합하여 XD Thermal은 EV 및 ESS 애플리케이션의 원통형 배터리 팩을 위한 강력하고 확장 가능한 열 관리 경로를 제공합니다.
