Solutions de refroidissement ESS sur mesure : plaques, tubes et collecteurs à liquide froid
Les solutions de refroidissement ESS de Trumonytechs comprennent les composants de circulation du fluide caloporteur et du liquide de refroidissement d'un système de stockage d'énergie par batterie : plaques froides, tubes de refroidissement en aluminium, collecteurs de distribution et matériaux d'interface thermique. La configuration des plaques froides est adaptée au format des cellules lors de la revue de conception, et la géométrie des canaux respecte la charge thermique maximale et la perte de charge admissible. Nous fournissons des plaques froides conçues sur mesure pour votre pack, validées par simulation numérique (CFD) avant l'outillage et la production en série après validation d'un échantillon. Les matériaux d'interface thermique proviennent des gammes de modèles listées.
Envoyez le format de cellule et la charge thermique maximale par cellule et par paquet : la configuration de la plaque froide est alignée sur la première, et la seconde est l’entrée principale pour le dimensionnement du chemin d’écoulement.
Liquide ou air : quelles installations de stockage d’énergie nécessitent un refroidissement liquide ?
Les installations de stockage d'énergie nécessitent presque toujours un refroidissement liquide actif lorsqu'elles fonctionnent avec des cycles de charge/décharge rapides, sont installées en extérieur ou dans des conteneurs, ou fonctionnent à l'échelle industrielle. Au niveau du pack, le refroidissement liquide est privilégié par rapport à l'air lorsque l'écart de température cible entre les cellules (ΔT) est inférieur à 3–5 °C ou lorsque la charge thermique par unité de surface dépasse un certain seuil.
L'un des deux déclencheurs du choix du refroidissement liquide plutôt que de l'air : un objectif ΔT cellule à cellule plus étroit que cette plage.
- Les limites passives tiennent
La convection naturelle ou un dissipateur thermique suffisent déjà à gérer la charge thermique.
- Pas de place pour le matériel de boucle
La configuration ne prévoit pas d'espace pour une pompe, un réservoir et un échangeur de chaleur.
- Entre fluides et métaux s'entrechoquent
Le fluide de travail est incompatible avec l'aluminium ou le cuivre.
Les systèmes de secours à faible densité, fonctionnant à des températures ambiantes modérées, peuvent être correctement refroidis par air ; nous vérifions cette option lors de l’analyse technique initiale plutôt que d’opter systématiquement pour un circuit liquide. Le stockage à l’échelle du réseau exige un refroidissement haute fiabilité, des systèmes commerciaux et industriels pour un contrôle précis de la température, et un stockage solaire et éolien pour tolérer les variations de vitesse de charge et les fortes variations de température ambiante. Notre guide compare les options de refroidissement par air, par liquide et par immersion. gestion thermique du stockage d'énergie industrielle.
Solutions de refroidissement ESS par format de cellule : types de plaques froides et composants du circuit de refroidissement
Les plaques froides ESS sont configurées au format cellulaire lors de la revue de conception, et les pièces de routage du fluide de refroidissement et matériaux d'interface Les quatre cartes ci-dessous les recouvrent.
plaques froides tubulaires en forme de serpent — cellules cylindriques
Un chemin en serpentin est en contact axial direct avec les enveloppes des cellules, le débit, le diamètre du tube et la géométrie de contact étant dimensionnés en fonction de la charge thermique confirmée et de l'objectif d'uniformité.
plaques froides à microcanaux — cellules à poche
Une plus grande surface d'échange thermique par unité d'épaisseur de plaque convient aux contraintes strictes de hauteur Z et à une température uniforme sur toute la surface de la cellule ; la propreté de la boucle est confirmée lors de l'étude de faisabilité.
Tubes de refroidissement, collecteurs et ensembles brasés
Les tubes de refroidissement en aluminium, les collecteurs de distribution de liquide, les ensembles de refroidissement brasés et les structures d'intégration d'interface thermique acheminent le fluide de refroidissement entre les modules de batterie et le système d'échange thermique. Leurs dimensions, types de raccords et pressions nominales ne sont pas publiés sur cette page ; veuillez donc préciser l'encombrement et le type de connexion souhaités dans votre demande de devis.
Matériaux d'interface thermique
Coussinets d'espacement, gels dispensables, graisse silicone, adhésif structurel et composé d'enrobage, chacun avec sa propre position indiquée dans le tableau ci-dessous.
Pour les cellules prismatiques, la conception de la plaque froide est validée lors de la première revue de conception. Les figures sont schématiques ; les dimensions indiquées sur la page relative à la plaque de refroidissement par eau sont données à titre d’exemple et ne constituent pas des limites.
Pour les cellules cylindriques et les cellules à poche, le format oriente déjà la construction : plaques tubulaires en forme de serpentin pour les cellules cylindriques, plaques à microcanaux pour les cellules à poche avec une hauteur sous plafond limitée. Un mauvais choix de type avant l’outillage engendre des problèmes de résistance thermique, de perte de charge et de compatibilité d’interface ; c’est pourquoi nous alignons la configuration sur le format de cellule dès la première revue de conception.
Mélange de fluide de refroidissement, alliage et matériau d'interface pour plaques froides ESS
Il est essentiel de vérifier rapidement la composition du fluide de refroidissement pour une plaque froide ESS, car le rapport eau/glycol ou le fluide alternatif modifie la conductivité thermique, la viscosité et les objectifs de perte de charge. La spécification de la plaque froide ESS mentionne l'aluminium 3003 et le brasage sous vide, tandis que l'aluminium 1060 et le cuivre apparaissent seulement dans la gamme plus large des spécifications. plaque de refroidissement de l'eau page.
| Famille TIM | Formulaire | conductivité indiquée | Position dans un pack ESS | Application | isolation électrique |
|---|---|---|---|---|---|
| Coussinet thermoconducteur 30101 | Coussinet en silicone, 0,4–10 mm | 1,5–8,0 W/m·K, 5 modèles | Cellules prismatiques ou cylindriques ; plaques tubulaires de serpent | Pose manuelle ; non renforcée ou renforcée | Oui ; >6 à >12 kV/mm selon le modèle |
| Gel thermoconducteur 30102 | Gel de silicone bi-composant | 1,5–8,0 W/m·K, 6 modèles | Espaces nécessitant une faible contrainte d'assemblage | Distribution automatisée ; polymérisation à température ambiante ou à chaud | Oui ; 8 kV/mm |
| Graisse silicone 30108 | Pâte non durcissante | 3,5–5,0 W/m·K, 3 modèles | Non spécifié dans les données du modèle | Distribution ou impression | Modèle 0350 uniquement |
| Adhésif structural 30107 | polyuréthane bi-composant, 1:1 | 2,05 W/m·K (ASTM D5470) | Les cellules se lient à la plaque froide | Durcissement complet en 7 jours à 23 ± 2 °C | Oui ; 14–16 kV/mm |
| Composé d'enrobage 30103 | Silicone bi-composant, mélangé à la main | 0,8–4,0 W/m·K, modèles répertoriés | Remplissage, isolation et enrobage des modules | Mélanger, dégazer, en pot ; séchage à température ambiante ou en hauteur | Oui ; 10 kV/mm indiqué pour 0080 |
La conductivité est mesurée selon la norme ISO 22007-2, sauf pour le modèle 30107, mesuré selon la norme ASTM D5470 ; les plages de valeurs indiquées concernent uniquement les modèles mentionnés. Les cinq familles de produits affichent un classement au feu UL 94 V-0, et les gammes de gels, de graisses et d’enrobages présentent également une formulation conforme à la directive RoHS.
Les coussinets conviennent aux assemblages manuels et peuvent être renforcés par une couche supplémentaire lorsqu'une pièce de grande taille nécessite une résistance accrue. Les gels sont adaptés aux lignes de distribution automatisées où les cellules doivent être soumises à de faibles contraintes d'assemblage. Le choix parmi les cinq familles de coussinets est inclus dans l'analyse de conception thermique et n'est pas facturé séparément.
Deux contrôles de compatibilité sont effectués dès le début : les pièces en aluminium et en cuivre restent dans des circuits de refroidissement séparés, et la concentration de glycol est adaptée à l’alliage de la plaque, car certaines concentrations accélèrent la corrosion dans certaines qualités.
Outillage, volume et modifications tardives : les leviers de coût du refroidissement liquide des systèmes de stockage d’énergie
L'outillage nécessaire aux plaques froides ESS dépend du procédé : un prototype usiné CNC ne requiert aucun outillage, tandis qu'une plaque de production emboutie nécessite une matrice dédiée. Le choix du type de plaque froide prend également en compte la charge thermique, la taille de la plaque, l'espace disponible, le volume de production et le coût. Toute modification d'un paramètre après la fabrication d'un prototype peut engendrer des coûts supplémentaires en temps et en matériaux par rapport à une validation lors de la revue de conception. Les prix et les frais d'outillage ne sont pas publiés sur cette page ; les devis sont établis sur la base de vos plans ou des dimensions de votre espacement, de la charge thermique et du volume annuel prévu.
Les devis pour plaques froides incluent un retour d'information DFM sans frais supplémentaires : joignez le dessin avec la charge thermique maximale, le mélange de fluide de refroidissement et le volume annuel prévu.
Portée de l'alimentation et interface de la pompe dans une boucle de refroidissement ESS
Les pièces Trumonytechs couvrent la boucle ESS de la plaque froide au collecteur, et l'examen de conception les relie à votre pompe via le budget de perte de charge.
Les pièces figurant sur les fiches ci-dessus, ainsi que l'analyse de conception thermique et la simulation CFD, sont incluses. Les éléments structurels des conteneurs et des racks pour les systèmes à refroidissement liquide sont également concernés ; leurs spécifications ne sont pas publiées sur cette page.
La perte de charge maximale admissible détermine la géométrie du canal et la distribution du flux ; elle est donc vérifiée par rapport à la capacité de la pompe et du système avant la première itération de simulation. La température d'entrée et la plage de débit définissent les conditions aux limites thermiques de cette simulation.
Les packs de batteries pour véhicules électriques et la sélection de produits compatibles sont abordés sur le site web. gestion thermique des batteries page.
Étapes de validation et tests de validation avant la production en série des systèmes ESS
Les projets de plaques froides et de composants de refroidissement pour ESS passent par cinq étapes, chacune se concluant par la validation du client. Nous ne lançons ni l'outillage ni la fabrication tant que votre équipe d'ingénierie n'a pas formellement approuvé les résultats de la simulation.
Les certificats de système qualité (ISO 9001, IATF 16949) sont disponibles sur demande ; veuillez préciser celui dont vous avez besoin dans votre demande.
Chaque plaque froide est testée pour l'étanchéité à l'hélium, et non prélevée sur le lot.
Charge mécanique, performances thermiques, résistance à l'écoulement, corrosion interne et corrosion par brouillard salin.
Tests d'étanchéité, de pression et de résistance thermique, ainsi que documentation spécifique au client, avant la mise en production.
L'inspection finale des plaques froides comprend un contrôle par machine à mesurer tridimensionnelle (MMT) incluant la planéité de l'interface thermique et un essai d'éclatement hydrostatique au-dessus de la pression de service nominale. Les rapports d'inspection du premier article ainsi que les contrôles visuels et métallographiques des soudures et des joints brasés complètent le processus. La documentation relative aux essais de développement des plaques froides est fournie pour les programmes de qualification des fournisseurs. Le développement des plaques froides donne également lieu à un dessin 2D présentant les dimensions clés de l'interface, le concept du canal d'écoulement et du connecteur, ainsi qu'à un résumé de l'évaluation thermique et d'écoulement par simulation numérique (CFD). Des prototypes CNC sont testés et améliorés par itérations avant validation.
- revue de conception thermiqueLe client confirme les entrées
Vérification de la faisabilité du format des cellules, de la charge thermique, des objectifs de température et de la géométrie de l'emballage, avant tout travail de conception.
- simulation CFDRésultats des évaluations des clients
La distribution du flux, les prévisions d'uniformité de température et les estimations de perte de charge dans les conditions d'entrée définies ont été examinées avant l'outillage.
- Fabrication de prototypesChronologie confirmée
Ne débute qu'après validation de la simulation, le délai étant confirmé par le type et la géométrie de la plaque froide.
- Validation de l'échantillonApprobation du client
Une validation formelle de l'échantillon est requise avant de passer à l'étape suivante.
- production en volumeLa production commence
Cela commence une fois que l'échantillon validé porte votre signature.
Le soudage par friction-malaxage, le brasage sous vide, l'estampage, l'extrusion et l'usinage CNC constituent la gamme de procédés de fabrication de plaques à froid.
Les listes d'inspection et d'essais ci-dessus concernent les plaques froides. Les éléments d'inspection et les documents d'expédition relatifs aux tubes et collecteurs de refroidissement ne sont pas publiés sur cette page ; veuillez les demander avec votre demande de devis.
Documents à envoyer, calendrier des prototypes et documents d'expédition pour les plaques froides ESS
L'analyse de conception thermique des plaques froides des systèmes de stockage d'énergie (ESS) repose sur cinq paramètres, la charge thermique maximale étant le principal paramètre servant au dimensionnement des circuits de fluides et au calcul de l'uniformité de température. Le format et le nombre de cellules, les dimensions et l'agencement du pack, ainsi que la température maximale cible des cellules et le ΔT complètent le cahier des charges.
- Charge thermique maximale par cellule et par paquet
- Type et concentration du liquide de refroidissement
- Plage de température et de débit d'entrée
- chute de pression maximale admissible
- Contraintes liées aux matériaux d'interface imposées par votre fournisseur de cellules ou de BMS
- Prototype CNCHabituellement 2 à 3 semaines
Délai de livraison pour les plaques froides prototypes usinées CNC après confirmation de la conception.
- Prototype ouvragéDéfini lors de la revue de conception
Les constructions embouties et autres fabrications par outillage prennent plus de temps, le délai étant confirmé lors de la revue de conception.
- production en volumeAprès validation de l'échantillon
Le délai de livraison dépend de la géométrie des plaques, des exigences en matière d'outillage et du calendrier de production, confirmés une fois que le format des cellules et les dimensions de l'emballage sont définis.
Les plaques froides sont emballées sous vide avec un dessiccant, les ports sont fermés par des bouchons étanches pour éviter toute contamination particulaire, et les commandes importantes sont expédiées dans des caisses en bois.
Les livraisons de plaques froides sont accompagnées d'un certificat de conformité, d'une fiche technique, d'un certificat d'usine et d'une liste de colisage. Les déclarations RoHS et REACH ainsi que la communication relative aux substances extrêmement préoccupantes (SVHC) sont disponibles sur demande, et la composition du matériau permet le dépôt d'une fiche de données de sécurité (IMDS).
Questions de l'intégrateur ESS sur les composants du circuit de refroidissement
L'évaluation du système de refroidissement ESS peut-elle commencer avant que notre fournisseur de cellules ne finalise les paramètres ?
Oui. Décrire le type de cellule et la température cible du système suffit pour entamer un échange technique constructif. Les valeurs confirmées peuvent être partagées en premier lieu, et les variables à définir sont identifiées avant d'aborder la définition du périmètre. Les résultats de la simulation CFD, basés sur des valeurs estimées ou provisoires, sont susceptibles d'évoluer une fois les paramètres définitifs de la cellule fixés.
Quelles sont les entrées qui se décalent généralement en fin de parcours, et que se passe-t-il lorsque cela se produit ?
Le type et la concentration du fluide de refroidissement, ainsi que la température d'entrée, sont les deux paramètres les plus susceptibles d'évoluer tardivement. La température d'entrée définit la limite thermique de la simulation, tandis que la composition du fluide de refroidissement influence les objectifs de perte de charge. Un circuit d'écoulement dimensionné sur la base de valeurs supposées peut ne pas atteindre son objectif d'uniformité dès la première exécution ; c'est pourquoi ces deux paramètres nécessitent une vérification rapide.
Vos solutions de refroidissement ESS incluent-elles la pompe et l'échangeur de chaleur ?
Votre intégrateur système ou fournisseur d'équipements auxiliaires fournit généralement la pompe et l'échangeur de chaleur externe. Des conseils sur l'intégration des plaques froides, des tubes et des collecteurs avec ces équipements auxiliaires sont fournis lors de l'étude de conception thermique, au moment même où la configuration des plaques froides est adaptée à votre format de cellule.
Comment la constance est-elle assurée d'un lot à l'autre pour les commandes en gros ?
Les dimensions clés des plaques froides sont contrôlées statistiquement selon les objectifs CPK, et chaque lot est expédié avec une étiquette de traçabilité complète. La production en série ne démarre qu'à partir d'un échantillon validé par votre équipe d'ingénierie. Les contrôles de lots équivalents pour les tubes et les collecteurs ne sont pas publiés sur cette page.
Quelle est la quantité minimale de commande pour les plaques froides et les composants de boucle ESS ?
La quantité minimale dépend de l'étape et du procédé. Les échantillons et prototypes réalisés par emboutissage à froid acceptent des quantités variables ; en production, une plaque emboutie avec son propre outil a un seuil de quantité minimale plus élevé qu'une plaque usinée CNC ou soudée par friction-malaxage (FSW). La quantité minimale de production est confirmée après examen du plan et des prévisions de volume annuel. Les quantités minimales pour les tubes et les collecteurs ne sont pas publiées sur cette page.
Nos programmes UL 9540 ou IEC 62933 accepteront-ils vos documents de qualité ?
L'acceptation dépend des critères de qualification des fournisseurs de votre programme et doit être confirmée dès le début des discussions commerciales. Les certificats de système qualité (ISO 9001, IATF 16949) sont disponibles sur demande. La norme UL 9540 couvre les systèmes et équipements de stockage d'énergie, et la norme IEC 62933 couvre les systèmes de stockage d'énergie électrique ; il convient donc de vérifier les documents attendus d'un fournisseur de composants avant tout engagement.
Les conditions de garantie, de paiement, d'expédition et d'accord de confidentialité sont-elles publiées ?
Les conditions de garantie, de paiement, d'inspection par un tiers, les délais de livraison, les droits d'importation, le service après-vente et les clauses de confidentialité ne sont pas publiés sur cette page. Veuillez les demander dans votre demande de devis. Les délais de livraison et les droits de douane dépendent du port et du pays de destination et sont précisés dans le devis.
