In het beginstadium van de ontwikkeling van nieuwe energievoertuigen zetten fabrikanten de ontwerpprincipes van brandstofvoertuigen voort voor de productie van elektrische voertuigen. In die tijd produceerden de motor, de batterij en de laadsystemen weinig warmte. Passieve methoden zoals luchtstroming en koellichamen waren dus voldoende om de batterij te koelen. Deze passieve koelmethoden hadden echter belangrijke beperkingen. Luchtstroomkoeling is afhankelijk van natuurlijke convectie of eenvoudige ventilatoren, die slechts een beperkte hoeveelheid warmte kunnen afvoeren. Koellichamen verspreiden warmte over een groot gebied. Maar ze zijn afhankelijk van de lucht eromheen om de warmte te absorberen en af te voeren.
De technologie van elektrische voertuigen ging vooruit. Dit was te danken aan krachtigere motoren, supercharging en snelladen. Maar deze vooruitgang zorgde voor veel meer hittestress op batterijen. Deze toename benadrukte de ontoereikendheid van passieve koelmethoden. De industrie had een effectievere oplossing nodig om aan de nieuwe eisen op het gebied van thermisch beheer te voldoen.
Motoren, supercharging, snelladen en andere gerelateerde technologieën innoveren snel. Ze brengen grote uitdagingen voor het thermisch beheer van batterijen. Passieve methoden, zoals luchtkoeling, kunnen niet voldoen aan de nieuwe eisen voor warmteafvoer van batterijen. Deze behoefte heeft geleid tot de toepassing van vloeistofkoeling. Het is een betere manier om warmte kwijt te raken.
Vloeistofkoeling biedt verschillende voordelen ten opzichte van passieve koelmethoden. Het heeft een betere warmteafvoer. Vloeistofkoeling zorgt voor gelijkmatige temperaturen. Dit systeem helpt de prestaties en levensduur van de batterij te behouden door de warmte die vrijkomt tijdens het gebruik en het opladen effectief te beheren. Trumonytechs is een specialist in thermisch beheer. We hebben veel ontwerp- en productie-ervaring. We bieden een breed scala aan producten en ontwerpen. We zijn er niet alleen voor het koelen van batterijen. We zijn er ook voor energieopslag, hoge warmtestromen en nieuwe vloeistofkoelingstechnologie. Deze expertise zorgt ervoor dat er goed wordt voldaan aan de thermische behoeften van moderne elektrische voertuigen. Het lost de beperkingen van eerdere passieve koeling op.
Inhoudsopgave
Overzicht batterijvloeistofkoelsysteem
Elektrische motoren, supercharging, snelladen en aanverwante technologieën innoveren snel. Dit creëert grote uitdagingen voor het thermisch beheer van batterijen. Luchtkoeling is een passieve methode. Deze kan niet voldoen aan de nieuwe vraag naar batterijkoeling. Daarom wordt deze vervangen door vloeistofkoeling, een effectievere actieve methode.
Vloeistofkoelingtechnologie zorgt voor een betere warmteafvoer. Het zorgt ook voor een gelijkmatige temperatuur via een vloeibaar koelsysteem. Dit garandeert de prestaties en levensduur van de batterij. Specifieke technische voordelen zijn onder andere een hoge koelingsefficiëntie, uniforme temperatuurverdeling, flexibel ontwerp en een laag geluidsniveau. Vloeistofgekoelde systemen zorgen voor gelijkmatige temperaturen in de hele batterij. Ze voorkomen plaatselijke oververhitting. Dit verlengt de levensduur van de batterij en stabiliseert de prestaties. Vloeistofkoelsystemen zijn stiller dan ventilatoren in luchtgekoelde systemen. Ze dragen bij aan het comfort van elektrische voertuigen.
Vloeistofkoelsystemen hebben aanzienlijke resultaten en voordelen laten zien in echte toepassingen. Tesla Model S maakt gebruik van een geavanceerd vloeistofkoelsysteem om de warmte van de batterij te beheren. In de vloeistofkoelcyclus kan Model S de accutemperatuur goed onder controle houden. Dit gebeurt tijdens het rijden met hoge prestaties en snelladen. Hierdoor blijft de auto veilig en goed presteren. Hierdoor kan de Model S goed presteren tijdens lange periodes van rijden met hoge snelheid en extreme weersomstandigheden. Als 's werelds grootste accufabrikant levert NDT vloeistofgekoelde accupacks voor verschillende EV-merken. NDT gebruikt vloeistofkoeling om zijn accupacks op een lage temperatuur te houden. Dit werkt zelfs bij hoog vermogen en snelladen. Het verbetert de levensduur van de accu's en de efficiëntie van het opladen.
Wilt u meer weten over hoe u het thermisch beheer van uw elektrische voertuig of energieopslagsysteem kunt optimaliseren? Vul het onderstaande formulier in en ons team van experts neemt contact met u op voor een gratis adviesgesprek.
Toepassing van vloeibaar koelsysteem in de industrie
Het systeem wordt voornamelijk gebruikt op vier gebieden: energiebatterijen, energieopslag, hoge warmtedichtheid en nieuwe componenten voor vloeistofkoeling.
Bij elektrische voertuigen is het thermisch ontwerp complexer dan bij brandstofvoertuigen. Dit komt doordat elektrische voertuigen meer motoren, accu's en regelsystemen hebben. Hierdoor wordt de warmte van de accu's de kern van het thermisch ontwerp. De thermische prestaties van de energiebatterij hebben een directe invloed op de efficiëntie en prestaties van nieuwe energievoertuigen. Veelgebruikte lithiumbatterijen worden gebruikt als de krachtbron van het voertuig en worden in serie en parallel geschakeld om een batterijmodule. Lithiumbatterijen zijn erg gevoelig voor temperatuurveranderingen tijdens hun elektrochemische reactie. Ze moeten meestal tussen de 15℃ en 35℃ bewaard worden. Een te hoge of te lage temperatuur heeft invloed op hun veiligheid en prestaties.
Vloeistofkoeling heeft unieke voordelen. Het voldoet aan de temperatuurvereisten van de voedingsbatterij. Het heeft twee circuits voor koelen en verwarmen. Vloeistofkoelsystemen hebben een grotere warmtecapaciteit dan luchtkoeling. Ze hebben ook een lage stromingsweerstand en een hoge warmteoverdrachtsefficiëntie. De energiedichtheid neemt toe. Opladen en ontladen gaan steeds sneller. Vloeistofkoeling wordt dus de eerste keuze voor de meeste fabrikanten van nieuwe energievoertuigen.
Op het gebied van energieopslag, vloeistofkoelsystemen zijn even belangrijk. Grote energieopslagsystemen moeten vaak grote hoeveelheden warmte verwerken, vooral tijdens hoge vermogensafgifte en laad-/ontlaadcycli. Vloeistofkoelsystemen kunnen de temperatuur van de batterij goed regelen. Ze voorkomen oververhitting en zorgen ervoor dat het systeem lange tijd stabiel blijft werken. Ze verbeteren ook de levensduur en de veiligheid van het energieopslagsysteem.
Toepassingen met hoge warmtestroomdichtheid, zoals gegevenscentra en high-performance computing, zien een snelle groei in het gebruik van vloeistofkoeling. Traditionele methoden voor luchtkoeling kunnen niet langer voldoen aan de toenemende behoefte aan warmteafvoer van deze apparaten. Vloeistofgekoelde systemen kunnen veel warmte verwerken in een kleine ruimte. Ze doen dit door efficiënte warmteoverdracht en -afvoer. Dit verbetert de efficiëntie en betrouwbaarheid van apparatuur aanzienlijk.
De nieuwe onderdelen transporteren warmte met behulp van vloeistofkoeling. Ze hebben de toepassingsmogelijkheden van de technologie uitgebreid. Deze onderdelen maken gebruik van geavanceerde materialen en ontwerpen om de warmte-uitwisseling te verbeteren. Ze kunnen in veel industrieën en bedrijven worden gebruikt. Elektrische vliegtuigen en snelle elektrische motorfietsen beginnen bijvoorbeeld ook vloeistofkoelingstechnologie te gebruiken. Het verbetert hun thermische prestaties.
Vloeistofgekoelde systemen bieden veel technische voordelen. Ze verslaan andere methoden voor warmteafvoerzoals luchtkoeling. Ten eerste hebben vloeistofgekoelde systemen een betere warmteoverdracht. Ze kunnen snel grote hoeveelheden warmte afvoeren. Ten tweede kunnen vloeistofkoelsystemen een gelijkmatigere temperatuurverdeling bereiken, waardoor plaatselijke oververhitting wordt voorkomen en de algehele betrouwbaarheid van het systeem wordt verbeterd. Vloeistofkoelsystemen zijn ook flexibeler. Ze kunnen worden aangepast aan specifieke behoeften. Ventilatoren en luchtpaden beperken daarentegen de koeling van luchtgekoelde systemen.
Onderdelen van het vloeistofkoelsysteem van de batterij
Het vloeistofkoelsysteem van de batterij bestaat uit de volgende onderdelen:
Plaat voor vloeistofkoeling: De koelplaat is de kerncomponent van het thermisch beheer. Deze is meestal gemaakt van materialen met een uitstekend warmtegeleidingsvermogen, zoals aluminium en koper. De onderdelen voor warmteafvoer bevinden zich op het oppervlak van de koelplaat. De koelvloeistof die door de interne kanalen van de plaat stroomt, absorbeert daar de warmte. Dit ontwerp maximaliseert de warmteoverdracht. Het zorgt voor gelijkmatige temperaturen. Dit is cruciaal voor het behoud van de stabiliteit en prestaties van de batterij in veel omstandigheden.
Circulatiesysteem voor vloeistofkoeling: Dit systeem omvat koelkanalen en elektrische pompen. Het omvat ook het pad van de koelvloeistof en andere gerelateerde onderdelen. De koelkanalen zijn ontworpen om warmte efficiënt over te dragen en af te voeren. De elektrische pompen drijven de koelvloeistof aan. Ze zorgen voor een continue en effectieve warmteafvoer van de batterij.
Koelvloeistof: De koelvloeistof, ook wel warmteoverdrachtvloeistof genoemd, wordt gebruikt om de warmte van de te koelen onderdelen naar andere delen van het systeem te geleiden. De beste koelvloeistoffen hebben een hoge warmtecapaciteit. Ze hebben ook een lage viscositeit en zijn niet giftig, chemisch inert en elektrisch isolerend. Gangbare koelvloeistoffen zijn water, mengsels van water en glycol, minerale olie en fluorvloeistoffen. Elke vloeistof is geschikt voor verschillende toepassingen, afhankelijk van de specifieke eigenschappen.
Besturingssysteem: Het regelsysteem bestaat meestal uit temperatuursensoren, regeleenheden en actuatoren. Het controleert en regelt de temperatuur van de batterij om ervoor te zorgen dat deze binnen een veilig bereik blijft. Temperatuursensoren leveren real-time gegevens die de regeleenheid gebruikt om het debiet en de temperatuur van de koelvloeistof aan te passen. Actuators voeren vervolgens de nodige handelingen uit op basis van de instructies van de regeleenheid.
Koelventilator: De koelventilator helpt de resterende restwarmte te verwijderen door deze naar buiten af te voeren. De koelvloeistof voert de meeste warmte af. Maar de ventilator zorgt voor extra koeling wanneer dat nodig is. Dit is cruciaal bij hoge belasting of extreme omstandigheden. Het zorgt ervoor dat het systeem betrouwbaar werkt.
Selectie koelvloeistof
Koelvloeistof verwijst over het algemeen naar de vloeistof die een systeem omringt of er doorheen stroomt dat wordt gebruikt voor warmteoverdracht. De beste koelvloeistof heeft een hoge warmtecapaciteit. Het heeft ook een lage viscositeit, is betaalbaar, niet giftig, chemisch inert, niet corrosief en elektrisch isolerend. Hieronder volgt een vergelijking van verschillende koelmiddelen, met gedetailleerde informatie over hun eigenschappen en gebruikssituaties.
| Type koelvloeistof | Thermische geleidbaarheid | Viscositeit | Kosten | Giftigheid | Isolatie | Belangrijkste kenmerken |
| Water | Hoog | Laag | Zeer laag | Niet-giftig | Niet-isolerend | Uitstekende warmtegeleiding en warmtecapaciteit; niet isolerend |
| Water/Glycol-mengsel | Matig | Matig | Laag | Niet-giftig | Niet-isolerend | Hoog kookpunt, antivrieseigenschappen; verbetert de prestaties van koelvloeistof |
| Minerale olie | Matig | Laag | Matig | Lage toxiciteit | Isolerend | Goede thermische geleidbaarheid, smeerprestaties, stabiliteit; risico op verbranding |
| Gefluoreerde vloeistoffen | Matig | Laag | Hoog | Lage toxiciteit | Sterk isolerend | Lage toxiciteit, hoge elektrische isolatie, uitstekende thermische stabiliteit en chemische inertie |
Water: Water heeft een hoge thermische geleidbaarheid en capaciteit. Het wordt vaak gebruikt in systemen die geen directe elektrische isolatie nodig hebben. In HVAC-systemen en sommige industrieën bijvoorbeeld koelt water goed, maar wordt het meestal uit de buurt van elektrische onderdelen gehouden.
Water/Glycol-mengsel: Deze koelvloeistof wordt veel gebruikt in autotoepassingen, waaronder elektrische voertuigen. Het mengsel heeft een hoog kookpunt. Het heeft ook antivrieseigenschappen. Hierdoor is het ideaal voor plaatsen met extreme temperaturen. Veel fabrikanten van elektrische voertuigen gebruiken bijvoorbeeld mengsels van water en glycol. Ze gebruiken ze om de temperatuur van de batterij goed te beheren tijdens het snelladen en het rijden met hoge prestaties.
Minerale olie: Minerale olie staat bekend om zijn isolerende eigenschappen. Het wordt vaak gebruikt in elektrische transformatoren om te koelen en te isoleren. Het biedt een goede thermische geleiding en stabiliteit, maar vormt een verbrandingsrisico bij hoge temperaturen. Sommige datacenters gebruiken minerale olie ook in dompelkoelsystemen om de door servers gegenereerde warmte te beheren.
Gefluoreerde vloeistoffen: Ze werden eerst gebruikt voor het reinigen van printplaten. Maar ze hebben zich verspreid naar high-end koeling. Dit komt omdat ze niet erg giftig zijn en goed isoleren. Bovendien zijn ze erg stabiel bij hoge temperaturen. Ze worden nu veel gebruikt in grote ondergedompelde koelsystemen. Deze worden gebruikt in datacenters voor het koelen van servers. Ze bieden een efficiënte en veilige manier om warmte te beheren.
Principe van vloeibaar koelsysteem
Een vloeistofkoelsysteem voor nieuwe energievoertuigen heeft een basisprincipe. Het is de bedoeling dat elk onderdeel goed en betrouwbaar blijft werken. Het doet dit door koelvloeistof te laten circuleren om de warmte van de warmteafvoerende onderdelen op te nemen. Het systeem houdt de componenten in het juiste temperatuurbereik.
Het systeem heeft onderdelen zoals expansieketels, condensors, koelventilatoren, waterpompen, drieweg magneetkleppen en accukoelbuizen. Hier volgt een stapsgewijs overzicht van het werkingsprincipe:
Warmteabsorptie: De koelvloeistof stroomt door de vloeibare koelplaten die aan de accucellen zijn bevestigd. Als de batterij werkt, genereert deze warmte. De koelvloeistof absorbeert deze warmte van de accucellen.
Warmteoverdracht: De verwarmde koelvloeistof stroomt vervolgens naar de condensor. In de condensor geeft de koelvloeistof de geabsorbeerde warmte af aan de omringende lucht, geholpen door de koelventilatoren. Dit proces koelt de koelvloeistof af.
Druk: Na afkoeling in de condensor komt de koelvloeistof in de elektronische waterpomp. De pomp zet de koelvloeistof onder druk om ervoor te zorgen dat deze efficiënt door het systeem circuleert.
Warmte-uitwisseling: De koelvloeistof staat onder druk. Het stroomt door de elektrische regel- en aandrijfsystemen. Het absorbeert extra warmte van deze onderdelen. Hierdoor blijft de temperatuur van deze systemen binnen het optimale bereik.
Temperatuurregeling: De toevoer van koelvloeistof wordt geregeld door een drieweg magneetventiel. Afhankelijk van de koelbehoefte stuurt de klep de koelvloeistof terug naar de accu of een extra koelsysteem.
Koelvloeistofcirculatie: De afgekoelde koelvloeistof wordt dan teruggevoerd naar de koelplaten om meer warmte van de accucellen te absorberen, en de cyclus herhaalt zich.
Vergeleken met luchtgekoelde systemen zijn de technische voordelen van vloeistofgekoelde systemen duidelijker. Vloeistofkoeling zorgt voor een hogere koelefficiëntie en een betere temperatuurbalans. Dit komt door de hogere warmtecapaciteit en thermische geleidbaarheid van het koelmiddel in vergelijking met lucht. Vloeistofkoelsystemen houden ook meer warmte vast, hebben minder stromingsweerstand en brengen warmte beter over. De energiedichtheid neemt toe. De laadsnelheden ook. Hierdoor wordt vloeistofkoeling de eerste keuze voor fabrikanten van nieuwe energievoertuigen.
Conclusie
Vloeistofkoelsystemen zijn van cruciaal belang voor het thermisch beheer van batterijen. Ze zorgen voor stabiliteit en prestaties van de batterij onder verschillende bedrijfsomstandigheden door efficiënte warmteoverdracht en een gelijkmatige temperatuurverdeling. Vergeleken met traditionele luchtkoelingsmethoden hebben vloeistofkoelsystemen een hogere warmteafvoer en lagere stromingsweerstand en zijn ze de voorkeurskeuze geworden van grote fabrikanten van nieuwe energievoertuigen, zoals Tesla, Ningde Times en General Motors. Naarmate de energiedichtheid van batterijen en de laad- en ontlaadsnelheden blijven toenemen, zal de technologie voor vloeistofkoeling in de toekomst nog meer mogelijkheden bieden voor elektrische voertuigen, energieopslagsystemen en toepassingen met een hoge warmtestroomdichtheid. Als u meer wilt weten of op zoek bent naar een professionele oplossing voor thermisch beheervoel je dan vrij om neem contact op met Trumonytechs en ons team van experts bieden je uitgebreide ondersteuning en diensten.
FAQ
Een vloeistofkoelsysteem voor de accu gebruikt koelvloeistof die circuleert. Het regelt de temperatuur van de accu. Dit zorgt voor een veilige en efficiënte werking.
Vloeistofkoeling heeft een betere warmteoverdracht. Het zorgt voor gelijkmatige temperaturen en voorkomt hotspots. Dit verbetert de prestaties.
De belangrijkste onderdelen zijn koelplaten, koelvloeistof, een circulatiesysteem, een regelsysteem en koelventilatoren. Ze werken allemaal samen voor een efficiënte warmtehuishouding.
Gebruikelijke koelmiddelen zijn water, water/glycolmengsels, minerale olie en fluorvloeistoffen. Elk wordt gekozen voor specifieke thermische en omgevingsbehoeften.
Het verbetert het thermisch beheer. Deze verlengt de levensduur van de batterij en verhoogt de prestaties. Hij is ideaal voor toepassingen met een hoog vermogen, zoals snel opladen en intensief rijden.
