Salīdzinot ar gaisa dzesēšanu, efektīvai dzesēšanas sistēmai ir izšķiroša nozīme, lai nodrošinātu akumulatora veiktspēju un drošību EV transportlīdzekļu attīstībā. Aukstuma plāksnei, kas pazīstama kā galvenā dzesēšanas sastāvdaļa siltuma vadības sistēmā, ir būtiska nozīme EV transportlīdzekļa dzesēšanas sistēmā. Šajā rakstā ir apskatīta aukstuma plākšņu siltumvadītspējas uzlabošana, izmantojot dizaina optimizāciju, kurā tiek pētītas tādas stratēģijas kā dzesēšanas kanālu izkārtojuma un skaita optimizēšana, materiālu ar augstu siltumvadītspējas koeficientu atlase, progresīvu virsmas apstrādes tehnoloģiju izmantošana, termiskās saskarnes materiālu (TIM) optimizēšana un izmantojot simulāciju un modeļa analīzi prognozējošai optimizācijai. Šīs pieejas uzlabo jaunu enerģijas transportlīdzekļu dzesēšanas efektivitāti un pagarina akumulatora darbības laiku, uzlabojot transportlīdzekļa drošību un uzticamību. Detalizēta šo stratēģiju izpēte sniedz dziļu tehnisku ieskatu EV transportlīdzekļu dzesēšanas sistēmu projektēšanā un optimizēšanā.
1. daļa: Galvenās šķidruma dzesēšanas plāksnes tehnoloģijas siltuma izkliedēšanai
1. daļa A: daudzkanālu dizaina optimizācija
Kanālu izkārtojuma optimizācija
Meklējot uzlabotas siltuma pārvaldības sistēmas EV transportlīdzekļos, dzesēšanas kanālu izkārtojuma optimizēšana siltuma izlietnēs vai šķidruma dzesēšanas plāksnēs ir galvenā stratēģija. Dzesēšanas kanālu izvietojums tieši ietekmē siltumvadīšanas ceļu, pēc tam ietekmējot dzesēšanas sistēmas siltuma pretestību un kopējo siltuma apmaiņas efektivitāti. Starp dažādām kanālu ģeometrijām — taisniem, spirālveida un sazarotiem — katram ir unikālas priekšrocības un apsvērumi attiecībā uz siltuma sadali, ražošanas sarežģītību un šķidruma dinamikas uzvedību.
- Taisnā kanāla aukstās plāksnes:
Pateicoties vienkāršajam dizainam un ražošanas vienkāršībai, tiek plaši izmantots taisno kanālu izkārtojums. Šis izkārtojums nodrošina tiešu dzesēšanas ceļu, ļaujot dzesēšanas šķidrumam ātri iziet cauri akumulatora komplektam, padarot to piemērotu akumulatoru blokiem, kuriem nepieciešama vienmērīga siltuma izkliede un kuriem ir salīdzinoši zema termiskā slodze. Jaunos enerģijas transportlīdzekļos taisnā kanāla izkārtojums ir īpaši piemērots kompaktiem un vienkāršiem akumulatoru komplektiem, piemēram, maziem elektriskajiem transportlīdzekļiem vai hibrīdautomobiļiem, kur ir nepieciešama efektīva siltuma izkliede, bet vieta un izmaksas ir ierobežotas.
Piemēram, Chevrolet Volt, kas klasificēts kā Plug-in Hybrid Electric Vehicle (PHEV), ir Chevrolet Volt akumulatora komplekta dizains, kas ietver efektīvu dzesēšanas mehānismu, lai uzturētu akumulatoru tā optimālā darba stāvoklī. Tās dzesēšanas sistēma var izmantot taisnus kanālus, lai vienkāršotu dzesēšanas procesu un samazinātu telpas aizņemšanu, lai uzlabotu tās siltuma veiktspēju.
- Spirālveida kanāli aukstās plāksnes:
Spirālveida kanāli uzlabo siltuma apmaiņas efektivitāti, paplašinot dzesēšanas šķidruma plūsmas ceļu un palielinot saskares laiku starp šķidrumu un kanāla sienām. Šis dizains ir īpaši piemērots lietojumiem ar lielu termisko slodzi vai tiem, kam nepieciešama efektīva siltuma vadītspēja. Piemēram,spirālveida kanālu aukstās plāksnespanākt arī vienmērīgāku siltuma pārnesi, samazinot lielo siltuma slodzi EV transportlīdzekļu siltuma izkliedēšanai. Tomēr šī konstrukcija var radīt lielāku plūsmas pretestību, tāpēc plūsmas uzturēšanai ir nepieciešami spēcīgāki sūkņi. Tāpēc spirālveida kanālu izvēle ir piemērota, ja sistēma var izturēt lielāku enerģijas patēriņu un tai ir augstas prasības attiecībā uz dzesēšanas efektivitāti.
- Sazarotu kanālu aukstās plāksnes:
Sazarotu kanālu šķidruma dzesēšanas plākšņu izkārtojums sadala galveno kanālu vairākos zaros, ļaujot dzesēšanas šķidrumam vienmērīgāk sadalīties pa dažādām akumulatoru bloku daļām. Šis dizains ir piemērots akumulatoriem ar neregulāru formu vai nevienmērīgu siltuma slodzes sadalījumu. Tas optimizē dzesēšanas šķidruma plūsmu, nodrošinot, ka pat zonas akumulatoru blokos ar lielāku siltuma slodzi saņem atbilstošu dzesēšanu. Sazarotais kanālu izkārtojums ir piemērots lietojumiem, kuros nepieciešama augsta temperatūras vienmērība, piemēram, lieliem elektriskajiem transportlīdzekļiem un augstākās klases elektriskajiem sporta automobiļiem. Šiem akumulatoriem ir nepieciešama precīza temperatūras kontrole katram akumulatora elementam, lai nodrošinātu optimālu veiktspēju un drošību.
Piemēram, Porsche Taycan ir augstas veiktspējas elektriskā sporta automašīna, kas pazīstama ar izcilu braukšanas veiktspēju un ātras uzlādes iespējām. Lai saglabātu akumulatora veiktspēju un pagarinātu tā kalpošanas laiku, Taycan var izmantot sarežģītu dzesēšanas sistēmas dizainu, tostarp sazarotu kanālu izkārtojumu, lai panāktu vienmērīgu temperatūras sadalījumu akumulatoru komplektos.
Šīs pieejas nozīmīgākā priekšrocība ir tā, ka tā izolē dzesēšanas šķidrumu no akumulatora elementiem/moduļiem, novēršot iespējamo drošības apdraudējumu. Taycan moduļu izkārtojums ir sadalīts augšējā un apakšējā slānī, tāpēc tā ūdens dzesēšanas sistēma ir sadalīta arī augšējā un apakšējā slānī, kopā veidojot 13 dzesēšanas zarus. Katram cauruļveida aukstuma plākšņu atzaram ir divas paralēlas ūdens dzesēšanas caurules ar 10 paralēliem plūsmas kanāliem, un katra kanāla izmērs ir 3 mm * 2 mm; visas dzesēšanas caurules biezums ir aptuveni 4 mm un platums aptuveni 35 mm.
Kanāla lielums un izplatīšanas stratēģija
Kanāla izmēra izvēlei ir izšķiroša nozīme EV transportlīdzekļu šķidro aukstuma plākšņu projektēšanā, kas ietekmē arī sekundārās dzesēšanas sistēmas vispārējo veiktspēju. Gan lieliem, gan maziem caurumiem aukstajā plāksnē ir pielietojums, pamatojoties uz EV transportlīdzekļu īpašajām vajadzībām un dizainu.
- Liela kanāla aukstuma plāksnes:
Liela kanāla aukstumplāksnes attiecas uz plāksnēm ar plašāku iekšējo diametru, sākot no 5 - 10 milimetriem, un tās tiek uzskatītas par efektīvu izvēli šķidrā dzesēšanas šķidruma plūsmas veiktspējas uzlabošanai to zemā plūsmas ātruma spiediena dēļ. Šī konstrukcija ļauj izmantot sūkni bez lielas jaudas, tādējādi samazinot sistēmas enerģijas patēriņu. Lielie kanālu izkārtojumi ir piemēroti jauniem enerģijas transportlīdzekļiem ar relatīvi vienmērīgu siltuma slodzes sadalījumu un augstākām energoefektivitātes prasībām. Piemēram, elektriskie transportlīdzekļi, kas paredzēti braukšanai pa pilsētu, varētu dot priekšroku lieliem kanālu dizainiem, lai panāktu saprātīgu dzesēšanas efektivitāti un samazinātu enerģijas patēriņu lieljaudas elektronikai.
Tajos EV transportlīdzekļos, kur siltuma slodze ir samērā vienmērīgi sadalīta un ir liels pieprasījums pēc energoefektivitātes, liela kanālu aukstuma plāksnes ir īpaši piemērotas EV komponentiem. Piemēram, daži pilsētas autobusi mēdz izmantot lielu kanālu dizainu, lai panāktu saprātīgu dzesēšanas efektivitāti un mazāku enerģijas patēriņu. Bet, izmantojot liela kanāla šķidruma aukstuma plāksni, ir nepieciešams vairāk vietas. Tas ir iemesls, kāpēc privātajos EV transportlīdzekļos mēs reti redzam liela kanālu šķidruma aukstuma plāksni, jo EV automašīnas projektēšanas laikā bieži vairāk koncentrējas uz vietas izmantošanu un transportlīdzekļa kopējo kompaktumu, lai apmierinātu patērētāju vajadzības pēc braukšanas pieredzes.
-Mazie kanāli aukstās plates:
Turpretimmazo kanālu aukstās plāksnes(apmēram 5 milimetru diametrs) var nodrošināt augstu siltuma pārneses efektivitāti augstas veiktspējas EV automašīnām un parastajiem privātajiem EV transportlīdzekļiem, jo tie palielina virsmas laukumu starp dzesēšanas šķidrumu un kanāla sienām saskarei, tādējādi paātrinot plūsmu. iekšējā dzesēšanas šķidruma ātrums. Turklāt mazo kanālu aukstās plāksnes nodrošina vairāk plūsmas ceļu uz to montāžas virsmas ierobežotā telpā, ko mazie nevar izveidot.
Papildus tam ir jāņem vērā arī ideālais risinājums, plūsmas ātrums un siltuma pārvaldības mērķi. Jūs varatsazinieties ar mūsu inženierilai iegūtu vairāk tehniskās konsultācijas.
1.B daļa: Materiālu izvēle un pielietošana
- Piemērotu materiālu izvēle:
Nav šaubu, ka, apsverot, mēs izvēlējāmies alumīnija aukstuma plāksni un vara siltuma cauruli siltuma izkliedēšanaialumīnija un vara siltumvadītspējaun izmaksas. No 2024. gada februāra vara cena par tonnu kopā ar alumīnija sakausējumu ir USD 7,600,00. Tātad, tas ir rentabls veids, kā iegādāties alumīniju, nevis vara sakausējumu.
Turklāt tilpums ir arī galvenais punkts EV šķidro aukstumplākšņu ražošanā. Kā parādīts ilustrācijā, 1 tonna alumīnija sakausējuma aizņem ievērojami lielāku tilpumu nekā vara sakausējums, jo alumīnija blīvums ir mazāks, kas nozīmē, ka alumīnijs ir piemērots materiāls, lai ražotu virsējo virsmu tā vieglajam svaram un varš, lai ražotu siltuma cauruli tā labās termiskās īpašības dēļ. Piemēram, mēs zinām, ka Audi e-Tron akumulatoru komplekti sver 5 kg un 700 kg litija akumulatoru komplekti, kas nozīmē, ka šķidruma dzesēšanas plāksne aizņēma tikai 0,7% no kopējā svara. Bet, ja izmantojat vara aukstuma plāksni, tas aizņem vairāk nekā 2,5% no kopējā svara (apmēram 7,5 kg).
-Saistība starp siltumvadītspējas veiktspēju un materiāla biezumu:
Materiāla biezums ietekmē siltummaiņa efektivitāti. Biezie materiāli var palielināt termisko pretestību, savukārt plānie materiāli var nebūt mehāniski pietiekami izturīgi un pēc tam radīt nopietnas problēmas, piemēram, termisko iespiešanos.
Pirmajā diagrammā redzams, ka grafēna mehāniskā izturība ir ievērojami augstāka nekā alumīnija un vara mehāniskā izturība, un tā gandrīz nemainās līdz ar biezumu. Alumīnija un vara mehāniskā izturība nedaudz palielinās, palielinoties biezumam. Otrais grafiks parāda saistību starp materiāla biezumu un termisko pretestību. Grafēna termiskā pretestība ir ļoti zema, un biezums to gandrīz neietekmē, savukārt alumīnija un vara termiskā pretestība palielinās lineāri, palielinoties biezumam.
Trešajā diagrammā parādīta mehāniskās izturības, materiāla biezuma un termiskās pretestības kombinācija. Mēs redzam, ka {{0}},08 m alumīnija sakausējumam ir vislabākā stiepes izturība un zema termiskā pretestība (0,36 grādi W).
2. daļa. Termiskās vadības tehnoloģija ar šķidrumu dzesējamās aukstuma plāksnēs
2.A daļa: Virsmas apstrādes tehnoloģijas
- Virsmas pārklājums:
Siltumvadošie pārklājumi ir specializētas virsmas apstrādes metodes, kas paredzētas ūdens dzesēšanas plākšņu siltuma apmaiņas efektivitātes uzlabošanai. Šie pārklājumi darbojas, uzlabojot kontakta kvalitāti termiskajā saskarnē vai uzlabojot termiskā starojuma spējas, parasti ietverot materiālus ar augstu siltumvadītspēju, piemēram, sudrabu, varu un alumīniju, kā arī nanomateriālus, piemēram, oglekļa nanocaurules (CNT) un grafēnu. Šie pārklājumi ne tikai uzlabo termisko efektivitāti, bet arī nodrošina zināmu aizsardzību pret koroziju un nodilumu, tādējādi pagarinot šķidruma dzesēšanas plākšņu kalpošanas laiku.
- Virsmas apstrāde:
Ar ūdens dzesēšanas plāksnes virsmas apstrādi var palielināt siltuma apmaiņas laukumu, tādējādi uzlabojot siltuma pārneses efektivitāti. Šī metode uzlabo siltuma apmaiņas spēju starp šķidrumu un pamatplāksnes virsmas laukumu, palielinot virsmas raupjumu. Piemēram, kā parādīts attēlā, mēs varam saliekt šķidruma dzesēšanas plāksni, lai nodrošinātu, ka dzesēšanas šķidrums iziet cauri katrai akumulatora daļai, tādējādi uzlabojot aukstuma plākšņu siltuma veiktspēju. Kaixin Aluminium ir paredzēts pielāgotu šķidruma dzesēšanas plākšņu un alumīnija siltuma izlietnes apstrādes nodrošināšanai atbilstoši jūsu prasībām.
Kaixin Aluminium var nodrošināt vairākas virsmas apstrādi jūsu alumīnija aukstajai plāksnei, piemēram, CNC apstrādi, anodēšanu, pulverkrāsošanu, liekšanu utt. Vai arī, lūdzu, skatiet mūsu emuāru "rentabls risinājums alumīnija siltuma izlietnes un šķidruma aukstuma plāksnes pielāgošanai" lai uzzinātu, kā ietaupīt naudu alumīnija aukstumplāksnes un siltuma izlietnes ražošanā.
2.B daļa: termiskās saskarnes materiāla (TIM) optimizācija:
- Termiskās saskarnes materiālu izvēle un pielietojums:
Termiskās saskarnes materiāli (TIM) ir vielas, ko izmanto starp divām virsmām, lai uzlabotu siltuma vadītspēju. Tos izmanto starp divām virsmām, lai uzlabotu siltumvadītspēju. Izplatītākie TIM veidi ir termopastas, spilventiņi, lentes un šķidrie metāli, un katrs no tiem ir piemērots dažādiem lietojumiem, pamatojoties uz to siltumvadītspēju, lietošanas vienkāršību un izturību.
2. daļa C: Simulācija un modeļu analīze- CFD un termiskās simulācijas programmatūras pielietošana:
Tas var efektīvi paredzēt un optimizēt pielāgotu aukstuma plākšņu siltumvadītspējas efektivitāti, izmantojot skaitļošanas šķidruma dinamiku (CFD) un termiskās simulācijas programmatūru, kas nozīmē, ka dizaineris var analizēt visu dzesēšanas sistēmu, piemēram, dzesēšanas šķidruma cirkulāciju, siltuma izkārtojumu. avoti, siltuma tilti vai zonas ar augstu termisko pretestību, kas ļauj uzlabot dizainu pirms masveida ražošanas.
Veicot simulācijas ar CFD, Kaixin Aluminium inženierim ir jāiesniedz detalizētas dzesēšanas sistēmas specifikācijas. Tas ietver ūdens dzesēšanas plāksnes un tās sastāvdaļu ģeometrijas datus, materiāla īpašības (siltuma vadītspēju, blīvumu, īpatnējo siltumu), robežnosacījumus (piemēram, ieplūdes un izplūdes temperatūru un plūsmas ātrumu) un siltuma ģenerēšanas datus no siltuma avotiem. Turklāt simulācijas konkrētu mērķu vai veiktspējas kritēriju precizēšana var būt ļoti izdevīga.Sazinieties ar Kaixin Aluminium tehniskajiem inženieriemun mēs esam priecīgi piedāvāt jums ideālu risinājumu pielāgotām aukstuma plāksnēm.