10여 년 전만 해도 배낭은 작고 가벼웠습니다. 오늘날에는 자동차를 운반합니다. 이러한 변화로 인해 열은 첫 번째 원칙의 문제가 되었습니다. 조달을 실행하거나 모듈을 설계하거나 실제 라인에서 팩을 제작하는 경우 체크리스트는 ΔT를 유지하고, ΔP를 실행하고, SOP를 실행하는 등 간단합니다. 재료, 흐름 경로, 씰링, 툴링, PPAP 등 다른 모든 요소는 이 세 가지를 보호하기 위해 존재합니다.
실제 차량이 HEV에서 PHEV, 전기차로 어떻게 진화했는지부터 시작하여 냉각판과 냉각 튜브 등 하드웨어 경로를 세분화하고, XD THERMAL와 같은 풀서비스 공급업체가 컨셉과 확장 가능한 생산 사이의 간극을 어떻게 메우는지 마지막으로 살펴봅니다.
초기 하이브리드 시스템은 소형 배터리 버퍼가 장착된 다운사이징 가솔린 엔진을 중심으로 구축되었습니다. 이 팩은 주로 엔진 시동, 토크 스무딩, 가벼운 전기 크립을 처리했습니다. 열 발생은 적었습니다; 공기 냉각 및 패시브 전략 로 충분했습니다.
1997년형 도요타 프리우스(XW10/XW11). 니켈-금속 수소화물(Ni-MH) 팩 약 1.7~1.8kWh(NHW11 시대 문서에서는 273.6V × 6.5Ah). 냉각은 덕트 공기에 의존하며, 정상 작동을 위해 액체 플레이트가 필요하지 않습니다.
1999년 혼다 인사이트(ZE1). Ni-MH 팩 ~0.94kWh(120개의 "D셀" 요소에 걸쳐 144V × 6.5Ah). 열 연구 및 분해 노트에는 팬 보조 공기가 주요 전략으로 설명되어 있습니다.
HEV에서는 배터리가 조력자 역할을 했습니다. 액체 냉각판은 공학적 필수품이 아니었습니다.
플러그인 하이브리드는 에너지와 파워를 모두 향상시켰습니다. 배터리 팩은 수십 킬로미터의 순수 전기 주행거리를 제공하면서도 하이브리드 피크를 지원해야 했습니다. 열유속과 사이클 깊이가 증가하면서 제조업체들은 점점 더 활성 액체 루프 채택 를 사용하여 세포를 편안한 상태로 유지하고 캘린더/주기 수명을 보호합니다.
2012년형 프리우스 플러그인(PHV, 1세대). ~초기 HEV 버퍼보다 훨씬 더 많은 에너지인 4.4kWh 리튬 이온 팩으로 지속적인 부하에서 시스템을 능동 열 솔루션으로 전환합니다.
2013→2022 미쓰비시 아웃랜더 PHEV. 팩 용량이 ~12kWh에서 ~13.8kWh로, 그리고 최신 세대에서는 ~20kWh로 이동했습니다. 에너지 증가와 더 높은 연속 전력으로 인해 OEM은 온도 균일성과 내구성 목표를 강화해야 했고, 이 과정에서 액체 솔루션이 큰 도움이 되었습니다.
범위와 지속적인 전력이 중요한 순간, 액체는 업그레이드가 아닌 기본처럼 보이기 시작합니다.
완전 배터리 전기 플랫폼은 장거리 주행, DC 고속 충전, 높은 연속 전력, 견고한 패키징, 수백만 셀 시간 동안 견뎌야 하는 안전 마진 등 열에 대한 스트레스 테스트입니다. 이러한 플랫폼은 충전과 방전 시 온도를 균형 있게 유지하기 위해 통합 EV 배터리 액체 냉각 시스템에 의존합니다. 액체 냉각판이나 잘 설계된 냉각 튜브가 없으면 균일성과 노화가 진행됩니다.
모듈을 통해 액체 냉각수 루프가 흐르는 18650개의 원통형 셀로 제작된 2012년형 Tesla Model S. 대형(70~90kWh 이상) 팩은 주행 거리와 반복 가능한 성능 모두에 필수적입니다.
2017년형 Tesla Model 3. 2170셀로 이동, 팩 용량은 일반적으로 모델에 따라 50~82kWh입니다. 이 플랫폼은 신중한 냉각수 라우팅과 압력 강하 예산 책정을 통해 비용과 빠른 충전 속도의 균형을 맞췄습니다.
2022년형 Tesla Model Y(텍사스 생산, 4680 구조 팩). 더 큰 직경의 원통형 셀과 폼 포팅이 있는 구조 팩은 기계적 하중 경로와 냉각 형상을 모두 변경했습니다. 업계 해체 사례에서는 셀 기둥 사이의 U턴("U-flow")과 측면 냉각 리본/플레이트를 갖춘 동일한 측면 입구/출구가 자주 강조됩니다. 이 레이아웃은 Tesla 4680 셀 냉각 설계 및 측면 냉각 통합의 벤치마크가 되었습니다.
2021 현대 아이오닉 5(E-GMP). 플레이트와 매니폴드 전반에 걸쳐 엄격한 ΔT 및 ΔP 목표를 달성하는 매우 높은 DC 고속 충전 속도를 지원하는 800V 아키텍처.
2020 BYD 한 EV("블레이드" LFP). 긴 프리즘형 '블레이드' 셀은 체적 활용도와 안전 마진을 개선합니다. 팩 레벨 액체 냉각은 충전 및 지속적 부하 동안 균일성을 유지하는 데 여전히 중요합니다.
전기차의 경우 액체 열은 기본입니다. 문제는 냉각수를 이동하는 방법, 셀에 닿는 위치, 수년간 제조 가능하고 누출이 없는 상태를 유지하는 방법입니다.
각 차량 모델이 반복될 때마다 배터리 셀 폼 팩터는 한 방향으로 진화하는 것이 아니라 두 개의 평행선을 따라 발전해 왔습니다:
하나는 정사각형/프리즘/LFP 유형(예: BYD, VW 등)의 지속적인 성장입니다;
다른 하나는 더 큰 원통형(46 시리즈) 셀로의 전환입니다(예: 기존 설계에서 46mm 원통형 셀로 전환한 BMW, 항상 원통형 셀을 사용하다가 4680으로 업그레이드한 테슬라).
인터페이스 형태가 열 경로를 결정하기 때문에 셀 형식의 선택은 곧 하드웨어의 선택이 됩니다. 프리즘형 표면은 균일성과 강성을 위해 플레이트 냉각과 잘 어울리며, 대형 원통형 어레이는 측벽을 따라 냉각 튜브/리본과 더 잘 어울립니다. 이러한 프리즘형 셀 열 관리는 대부분의 대중 시장 전기차 및 ESS 설계의 기반이 되고 있습니다. 많은 OEM이 플레이트 + 튜브를 결합하여 ΔP 예산을 초과하지 않으면서 더 엄격한 ΔT를 달성합니다.
단일 XD THERMAL 액체 냉각판 제품군 는 광범위한 운영 범위를 다루며 몇 가지 명확한 약속을 제공합니다:
전기 자동차 애플리케이션을 위한 각 액체 냉각판은 유량 효율, 제조 가능성 및 수명 신뢰성 간의 균형을 유지해야 합니다. 여기 네 가지 경로 모두 자동차 및 에너지 저장 분야에서 입증되었습니다. 봉투, 강성, 툴링 및 일정에 따라 선택하세요.
– 씰링 접근 방식: 조인트 형상, 표면 준비 및 검사로 누출 기밀성을 정의하고 헬륨 테스트를 통해 전체 라인 끝단 검사를 수행할 수 있습니다.
– 냉각수 호환성: 지정된 냉각수(예: 물-글리콜) 및 온도 대역에 맞는 합금, 표면 처리 및 엘라스토머를 선택합니다.
– 인터페이스 열 저항: TIM 유형, 두께 및 압축을 제어하고, 플레이트 평탄도와 인터페이스의 거칠기가 실제 열 경로를 지배합니다.
– 압력 강하 설계: 채널 높이/폭, 굽힘 수, 분기 분할은 흐름을 균등화하면서 ΔP에 도달하도록 조정됩니다.
측면 접촉은 원통형 셀, 특히 직경이 큰 셀에 더 적합한 경우가 많습니다. 특히 직경이 큰 경우 원통형 셀 측면 냉각 튜브가 효율적인 접촉 경로를 제공합니다. 라인업에는 세 가지 패턴이 있습니다. 아래의 옵션과 이점은 제품 패널을 반영합니다.
– 인터페이스가 결과를 주도합니다: 눌려진 접촉 + TIM은 종종 튜브 벽보다 열 경로를 더 많이 지배합니다.
– 벤드 경제학: 브랜치 길이를 조정하거나 브랜치가 흐름을 공유하도록 제어된 제한을 추가하여 브랜치마다 ΔP의 비용이 듭니다.
– 유출 노출: 연결 수가 적다는 것은 일반적으로 잠재적인 누수가 적다는 것을 의미하며, 이는 다중 리본 개념이 설계-조립 검토에서 좋은 점수를 받는 이유 중 하나입니다.
테슬라가 4680 셀을 확장하면서 직경이 커지고 탭이 없는 설계로 전류와 열이 각 셀 내부로 이동하는 방식이 개선되었습니다. 구조 팩과 폼 포팅은 전체 조립을 훨씬 더 단단하게 만들었지만 냉각 부품, 구조 프레임, 포팅 컴파운드 및 빌드 순서를 하나로 묶어주었습니다.
대부분의 해체 및 엔지니어링 채팅에서 세 가지 단어가 계속 등장합니다. 측면 냉각, 단일 엔드 및 U자형 루프. 이 중 어느 것도 신비로운 것은 없습니다. 단일 종단 레이아웃으로 팩을 더 쉽게 조립하고 연결할 수 있으며, U-루프를 통해 냉각수가 밖으로 흐르고 다시 안으로 들어가 온도 차이를 완화하고, 측면 냉각은 원통형 벽의 더 넓은 표면적과 더 짧은 열 경로를 활용하여 흔히 말하는 테슬라 4680 냉각판 어셈블리 해체 논의에 참여합니다.
그렇기 때문에 현재 많은 RFQ에 "측면 냉각판" 또는 "냉각판 어셈블리"와 같은 내용이 언급되고 있습니다. 고객이 진정으로 원하는 것은 단순히 "물이 흐르는 파이프"가 아니라 다음과 같은 것입니다. 제작 및 제조 가능한 디자인 매우 좁은 공간 내에서 ΔT와 ΔP를 사양 내에서 유지합니다. Tesla 측면 냉각판의 맥락에서 이 개념은 높은 충전 부하에서도 안정적인 ΔT를 보장합니다.
종종 다음이 혼합된 경우가 많습니다. 불충분한 루프 끝 흐름 그리고 높은 인터페이스 저항. 회로 토폴로지를 통해 흐름을 재분배하는 것으로 시작한 다음 제어 가능한 창 내에서 TIM 두께, 압축 및 표면 마감을 정렬합니다.
"이상적인 ΔT"를 다음과 같이 나눕니다. 현실적이고 도달 가능한 ΔT. 평행 분기, 등가 단면, 더 큰 굽힘 반경, 흐름 스플리터 등이 모두 마진을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다. 그래도 충분하지 않다면 펌프 전력 및 회로 설계 고립되지 않고 함께합니다.
아니요, 상황에 따라 다릅니다. For 원통형 셀 측면 냉각 또는 타이트한 포장튜브가 더 민첩한 경우가 많습니다. 다음 사항을 주의 깊게 살펴보세요. 인터페이스 저항 그리고 조립 공차-아이디어가 실제로 얼마나 잘 작동하는지 결정합니다.
하나의 규칙은 없습니다. 구조, 포팅, 조립 순서, 서비스 전략 등 실제 제약 조건은 다음과 같습니다. 디자인 푸시 측면 냉각 또는 하단 냉각으로 전환합니다. 엔지니어링은 어떤 경로를 선택하든 더 안정적이고 제조 가능 해당 플랫폼의 경우
고에너지 또는 고속 충전 팩의 경우 그렇습니다. 액체 시스템은 열을 더 고르게 전달하고 좁은 온도 범위 내에서 셀을 유지하는데, 이는 전력 밀도가 높아지면 공랭식으로는 관리할 수 없는 부분입니다.
전기 모터는 엄청난 전력을 토크로 변환하기 때문에 구리 권선 및 로터 빠르게 뜨거워집니다. 고정자 근처의 액체 냉각 채널은 열을 효율적으로 배출하고 모터 효율과 자석 수명을 안정적으로 유지합니다.
일찍 나타났습니다.2000년대 후반 최초의 최신 플러그인을 중심으로 한. 2010 닛산 리프는 공랭식 냉각을 사용했지만 2012년 테슬라 모델 S 는 완전 수냉식 전기차를 개발하여 대부분의 고에너지 전기차가 따르는 모범을 제시했습니다.
공기 냉각: 초기 HEV 및 소형 팩에 사용되었습니다.
액체 냉각: 오늘날의 전기차 및 PHEV의 표준입니다.
냉매 직접 냉각(RDC): 최신 시스템은 더 빠른 열 반응을 위해 냉매를 모듈 주위로 직접 순환시킵니다.
대부분의 최신 차량은 배터리와 모터를 위한 액체, 실내 및 팩 프리컨디셔닝을 위한 냉매를 혼합하여 이러한 접근 방식을 사용합니다.
HEV에서 EV로 가는 길은 단순히 더 큰 배터리에 관한 것이 아니라 전력만큼이나 신중하게 열을 관리하는 방법을 배우는 것이었습니다. 팩이 판 냉각 방식의 프리즘 셀을 사용하든 측면 접촉 튜브가 있는 원통형 셀을 사용하든 진정한 기술은 균형을 맞추는 데 있습니다. ΔT, ΔP 및 제조 가능성.
배터리 냉각판 제조업체인 XD Thermal의 역할은 간단하지만 매우 중요합니다. 열 이론을 생산 및 실제 도로에서 모두 견딜 수 있는 제작 가능하고 테스트 가능하며 반복 가능한 냉각 시스템으로 전환하는 것입니다. 차량의 속도가 빨라지고 충전량이 증가함에 따라 우수한 냉각 성능은 배터리를 보호할 뿐만 아니라 얼마나 멀리, 얼마나 오래 주행할 수 있는지를 결정합니다. 이것이 바로 XD 써멀 배터리 냉각 솔루션의 핵심입니다.
저는 6년 넘게 배터리 열 관리 분야에서 일하면서 수많은 국제 프로젝트를 처리했습니다. 배터리 액체 냉각 제품이나 서비스에 대해 궁금한 점이 있으면 언제든지 문의해 주세요!
