Introducción a la placa de enfriamiento
La placa de refrigeración de la batería es un componente clave de los vehículos eléctricos, ya que ajusta dinámicamente su temperatura de funcionamiento. Debido a la alta densidad de las baterías actuales, se genera una gran cantidad de calor durante los procesos de carga y descarga. Por lo tanto, la placa de refrigeración desempeña un papel fundamental al circular líquido por sus canales internos, absorbiendo el calor generado por la batería, manteniéndola en un estado óptimo y proporcionando una seguridad fiable.
Se fabrica con aleación de aluminio, se prensa y se forma con una prensa hidráulica de 3000 toneladas, se corta el exceso y se suelda a alta temperatura para formar dos placas de aluminio. El refrigerante fluye por el canal entre las dos placas, enfriando eficientemente el calor generado por la batería.
Con el rápido desarrollo de los vehículos eléctricos y la alta demanda en la futura industria del almacenamiento de energía, resulta fundamental comprender cómo producir eficientemente placas de refrigeración para baterías. Este artículo aborda principalmente las placas de refrigeración soldadas, su producción eficiente, así como los tipos de materiales, los procesos de fabricación, los métodos de prueba y los requisitos de diseño.
Tabla de contenidos.
El material de la placa de enfriamiento de la batería
El material más popular actualmente para las placas de enfriamiento es el aluminio, que tiene buena conductividad térmica, fuerte plasticidad y características livianas, lo que lo convierte en la mejor opción entre rendimiento y costo.
Generalmente, una placa de enfriamiento consta de dos placas. Una es de aluminio, cortada a la forma y tamaño requeridos según el diseño, mientras que la otra requiere una prensa hidráulica para prensar y formar los canales necesarios, cortar las piezas sobrantes y realizar los orificios de instalación y posicionamiento necesarios.
Los códigos para dos placas de aluminio son diferentes. Una está hecha de 3003 y la otra de 3003/4343, donde el 4343 representa el 10 % del espesor total. Durante el proceso de soldadura fuerte a alta temperatura, el 4343 se funde y, tras enfriarse, las dos placas de aluminio se unen para formar una placa de refrigeración de batería completa.
El grosor de la placa de aluminio varía según el tamaño de la placa de refrigeración. Normalmente, el grosor del aluminio es de 1.5 a 2 mm, y las placas de refrigeración de gran tamaño utilizan una placa de aluminio de 2 mm.
Proceso de fabricación de placas de enfriamiento de baterías
El proceso de producción de los diferentes tipos de placas refrigeradas por líquido varía. Aquí presentamos principalmente el proceso de producción y la tecnología de las placas soldadas refrigeradas por líquido.
Fase de diseño
Los ingenieros deben diseñar las dimensiones externas, la disposición del canal de flujo, los orificios de posicionamiento, los orificios de instalación, las posiciones de salida de agua y otros detalles de la placa de refrigeración líquida según los requisitos del cliente. Mediante el análisis de simulación de canal caliente, se optimiza la disposición y la resistencia del canal de flujo.
Cuando todos los diseños puedan cumplir con los requisitos de la batería, podrá pasar a la siguiente etapa de fabricación.
Estampado y conformado
La placa de refrigeración de la batería consta de dos placas de aluminio: la superior y la inferior. La placa inferior debe prensarse y formarse con una prensa hidráulica de precisión de 2000 toneladas. Para mejorar la eficiencia de producción, se puede utilizar tecnología de corte láser para cortar el exceso de la placa de aluminio. Esto no solo reduce la inversión en moldes, sino que también mejora la eficiencia de producción.
Las máquinas de corte por láser pueden utilizar programación gráfica para cortar la forma deseada, posicionar agujeros y montar agujeros sin necesidad de moldes.
pulverización de fundente
El aluminio 4343 requiere la aplicación de fundente por pulverización, requisito indispensable para el proceso de soldadura fuerte. Toda placa de aluminio debe estar rociada con fundente; de lo contrario, no se soldará con fluidez.
Soldadura fuerte a alta temperatura
Este es el proceso más crítico. Se apilan dos placas de aluminio y se calientan en un... horno de soldadura fuerte de aluminio Con atmósfera controlable. Tras el calentamiento, el fundente ayudará a fundir la capa de soldadura. Tras el enfriamiento, se formará una placa de refrigeración completa para la batería. Este proceso es totalmente automático y no requiere la intervención de personal. Puede ver el vídeo para comprender el proceso completo.
Prueba de fugas
Toda placa de refrigeración soldada debe someterse a una prueba de fugas, generalmente mediante un método de atenuación de presión. El aire comprimido entra en el interior de la placa de refrigeración líquida mediante instrumentos de prueba de precisión y, tras mantenerlo durante un tiempo, se detectan los cambios de presión. Si no se observan cambios de presión, se considera que no hay fugas.
Las fábricas OEM suelen utilizar métodos de detección de fugas por espectrometría de masas de helio, que son más precisos y pueden detectar fugas extremadamente pequeñas. Sin embargo, el precio de estos instrumentos suele ser elevado y las fábricas convencionales no pueden permitírselo.
Vídeo de la fábrica de placas de enfriamiento
Lista de máquinas de fábrica
- Máquina de estampación de tipo hidráulico
- Máquina de corte por láser
- Máquina de pulverización de fundente
- Horno de soldadura fuerte de aluminio con atmósfera controlable
- Máquina de manipulación automatizada
- Máquina de prueba de fugas de helio
- Máquina de prueba de fatiga por pulsos
- Máquina de prueba de rendimiento térmico
- Máquina de prueba de granallado de alta presión
- Máquina experimental resistente a la corrosión
Tipos de placas de enfriamiento de baterías
Existen varios tipos diferentes de soluciones para placas de refrigeración líquida, que comparten la característica común de utilizar refrigeración líquida para una refrigeración eficiente, pero difieren en estructura y diseño.
- Tipo de incrustación de tubería de cobre
Esta placa de refrigeración líquida para batería está hecha de una placa de aluminio de 10 mm de espesor. Esta placa se corta en ranuras en forma de S mediante una máquina CNC, y luego se incrustan tubos de cobre en las ranuras. El fluido fluye a través de los tubos de cobre para disipar el calor de la batería.
La ventaja de esta placa de enfriamiento de batería es que el proceso de fabricación es simple, el monto de inversión de la fábrica es relativamente pequeño, pero su eficiencia de enfriamiento es relativamente pobre, solo adecuada para escenarios con bajos requisitos de disipación de calor, como vehículos eléctricos livianos y sistemas de almacenamiento de energía ineficientes.
- Tubo de aluminio de microcanal tipo curvado
Las baterías de litio redondas están dispuestas en orden. Hay un tubo de aluminio con microcanal en el centro de cada fila. Está curvado según el arco de la batería y se integra perfectamente con ella para aprovechar al máximo cada espacio.
Este tipo de placa refrigerada por líquido ofrece numerosas ventajas, como su bajo precio y la capacidad de automatizar la producción de forma eficiente. Sin embargo, por diversas razones, su aplicación es relativamente poco frecuente.
- Placa refrigerada por líquido tipo soldadura fuerte
Este tipo de placa de refrigeración líquida es la más utilizada en coches de alta gama. Se instala en la parte inferior de la batería y no solo ofrece una refrigeración rápida, sino que también protege la seguridad de la batería. Actualmente, las principales fábricas de baterías de China adoptan este diseño.
La producción de este tipo de placa de refrigeración requiere una inversión considerable, y los requisitos técnicos para su fabricación son los más exigentes de la industria. Aun así, aún hay muchas personas interesadas en comenzar a producir este tipo de placa.
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Método experimental de placa de enfriamiento de batería
Pruebas de rendimiento térmico
La placa refrigerada por líquido simula escenarios de uso real en el laboratorio, con el refrigerante fluyendo en su interior. Se instala un calentador en la superficie de la placa para simular el calentamiento de la batería. La temperatura se registra mediante termopares distribuidos por toda la placa, y la uniformidad de la eficiencia de calentamiento y enfriamiento se calcula mediante un ordenador para verificar si el rendimiento térmico cumple con los requisitos de diseño.
Prueba de durabilidad del pulso de presión
Simule las condiciones de conducción de un vehículo, con el refrigerante fluyendo internamente en pulsos de alta presión y aplicando una presión y un caudal definidos. Realice pruebas continuas durante varios meses o un año durante 7 x 24 horas para comprobar su resistencia a la fatiga y, a continuación, compruebe si hay fugas.
Prueba de presión de voladura
Selle la salida de agua y la máquina de prueba de presión aplique presión interna desde la entrada de agua hasta que la placa de enfriamiento de líquido reviente, verificando su presión máxima soportada y su desempeño de seguridad.
Prueba de resistencia a la corrosión
Coloque la placa de enfriamiento de la batería en un entorno de niebla salina de alta concentración para acelerar el proceso de corrosión y evaluar la resistencia a la corrosión del material en entornos hostiles.
El resumen final
Con el desarrollo de la industria y la rápida iteración de los vehículos eléctricos, gracias al interior altamente inteligente y la potente potencia de los coches de batería, la conducción inteligente de los futuros coches es inseparable del motor de potencia. Por lo tanto, aumentará la demanda de placas de refrigeración para baterías.
Soldar dos placas de aluminio puede parecer muy sencillo, pero requiere conocimientos de ciencia de materiales, mecánica de fluidos, diseño de moldes de precisión, tecnología de soldadura fuerte de alta temperatura, soporte técnico de vanguardia en cada paso y fábricas de producción a gran escala que requieren una gran inversión inicial. Si desea comenzar a producir esta placa de refrigeración, debe someterse a una evaluación profesional antes de tomar una decisión.
Muchas gracias por leer este artículo. Si necesita más información, puede contactar a nuestros ingenieros para obtener más detalles.
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