Composants de gestion thermique personnalisés pour batteries de véhicules électriques et de systèmes de stockage d'énergie
La gestion thermique des batteries proposée par Trumonytechs couvre l'ensemble du circuit thermique, de la cellule au fluide de refroidissement : plaques froides liquides, tubes de refroidissement, collecteurs et matériaux d'interface thermique (TIM), avec une analyse CFD avant outillage. La configuration des plaques froides dépend du format de la cellule et de la charge thermique, et le choix du TIM dépend de son utilisation dans la batterie. Nous fournissons des plaques froides et des composants de refroidissement adaptés à votre format de cellule, du prototype à la production en série, ainsi que les TIM des gammes de modèles listées.
Commencez par définir le format de votre cellule et votre charge thermique maximale : le format de cellule détermine la configuration de la plaque froide, et la charge thermique dimensionne le flux.
Quand un bloc-batterie a besoin d'un refroidissement liquide — et quand l'air suffit
Le refroidissement liquide est privilégié dans les batteries lorsque l'écart de température entre les cellules (ΔT) doit rester inférieur à 3–5 °C, ou lorsque la charge thermique par unité de surface dépasse la capacité de dissipation de l'air. Les cycles de charge/décharge à taux élevé et le stockage d'énergie en extérieur, en conteneur ou à grande échelle nécessitent généralement un refroidissement liquide.
Valeur cible de ΔT entre cellules en dessous de laquelle le refroidissement liquide surpasse le refroidissement par air.
- Le refroidissement passif fonctionne déjà.
La convection naturelle ou un dissipateur thermique permettent de maintenir les cellules dans leurs limites de température.
- Pas de place pour un circuit de refroidissement
Le système ne peut pas accueillir la pompe, le réservoir et l'échangeur de chaleur nécessaires à une boucle de liquide.
- Fluide de travail incompatible
Le fluide contenu dans le circuit n'est pas compatible avec l'aluminium ni le cuivre.
Lorsque l'une de ces conditions est remplie, ou lorsqu'un système de secours à faible densité fonctionne à des températures ambiantes modérées, un refroidissement par air ou passif peut suffire. Nous le confirmons dès la première revue technique, plutôt que d'opter pour une solution plus complexe. Les exigences spécifiques à chaque échelle pour les projets de réseau, commerciaux et industriels, et solaires avec stockage sont traitées dans le document suivant : Solutions de refroidissement ESS page.
Composants de gestion thermique du bloc-batterie : plaques froides, tubes et matériau d'interface thermique (TIM).
Les composants des packs de batteries Trumonytechs se répartissent en quatre familles, et le type de plaque froide utilisé dépend du format des cellules. Les plaques froides et les interfaces thermiques (TIM) font l'objet de pages produits dédiées, les collecteurs sont traités sur la page consacrée au refroidissement des systèmes de stockage d'énergie (ESS), et la revue de conception est décrite ci-dessous.
Adaptation de la plaque froide et du TIM au format de cellule et au type de joint
Les configurations de plaques froides sont classées par format de cellule, et les familles de matériaux d'interface thermique (TIM) par type de liaison : remplissage d'espace, collage cellule-plaque ou enrobage de module. Les plaques sont en aluminium 3003 ou 1060 ou en cuivre, tandis que les TIM utilisent des composés silicone, époxy ou polyuréthane.
| Format de cellule / joint | configuration de la plaque froide | Famille TIM | Chimie | Note de sélection |
|---|---|---|---|---|
| Cellules prismatiques | Microcanaux, pour une uniformité sur grande surface | Coussinet d'espacement 30101, non renforcé | Silicone | Coussinet non renforcé recommandé jusqu'à 300 × 200 mm |
| Cellules de poche | Microcanaux, pour une uniformité sur grande surface | Aucune recommandation TIM spécifique à la poche n'est publiée | — | Le matériau d'interface thermique (TIM) a été examiné dans le cadre de la discussion sur la conception thermique. |
| Modules cylindriques (18650 / 2170 / 4680) | Tube serpentin, là où l'espace de passage est restreint | Coussinet d'espacement 30101 avec film PI ou renfort en fibre de verre | Silicone | Le renforcement augmente la force corporelle |
| Plaques de grande surface en production de masse (VE / ESS) | Timbré | — | — | Nécessite un outil de découpe dédié ; seuil de quantité minimale de commande (MOQ) plus élevé que pour les pièces usinées CNC ou FSW. |
| Cellules adhérentes à la plaque froide | — | Adhésif structural en polyuréthane 30107 | polyuréthane | Durcissement complet en 7 jours à 23 ± 2 °C |
| Remplissage, isolation et enrobage des modules | — | Composé d'enrobage silicone 30103 | Silicone | Mélange A/B manuel ; durcissement à température ambiante ou élevée |
Dans la gamme des supports, le renforcement privilégie la facilité de manipulation au détriment de la conductivité. Un support non renforcé conduit mieux la chaleur et coûte moins cher, mais il est fragile, adhère mal, se déforme sur les grandes pièces et est difficile à poser sans bulles d'air. Pour les pièces jusqu'à 300 × 200 mm, le support non renforcé est l'option la plus économique. Les supports en film ou ruban PI sont recommandés jusqu'à 500 × 420 mm ; le ruban PI offre également une meilleure isolation et une adhérence plus forte à la plaque, et peut réduire les coûts de pose manuelle.
Évitez de faire entrer les pièces en aluminium et en cuivre dans le même circuit de refroidissement et vérifiez rapidement la composition chimique du liquide de refroidissement : certaines concentrations de glycol accélèrent la corrosion de certains alliages.
Point de rencontre entre la plaque froide et le TIM : Interface et étendue de l’approvisionnement
La résistance de contact entre la cellule, le TIM et la plaque froide est assurée par un seul fournisseur lorsque les deux composants proviennent de Trumonytechs. Les pads et les gels assurent également une isolation électrique, avec des tensions de claquage supérieures à 6 kV/mm et à 12 kV/mm pour les modèles de pads répertoriés, et de 8 kV/mm pour les gels.
Le périmètre d'intervention couvre les plaques froides, les tubes serpentins, les collecteurs de distribution de liquide, les ensembles de refroidissement brasés et les cinq familles de matériaux d'interface thermique (TIM). L'analyse de fabricabilité (DFM) est incluse dans le devis, sans frais supplémentaires. Le choix des matériaux d'interface est abordé lors de la discussion sur la conception thermique, sans surcoût.
Les pompes et les échangeurs de chaleur externes proviennent généralement de votre intégrateur système ou de votre fournisseur de systèmes de gestion technique du bâtiment (GTB). Nous vous conseillons sur l'intégration de nos composants lors de l'analyse de la conception thermique.
De l'étude de conception thermique à la production en série
Le développement sur mesure des plaques froides et des composants de refroidissement se déroule en cinq étapes, chacune faisant l'objet d'une validation client. Aucun outillage ni fabrication ne débute tant que votre équipe d'ingénierie n'a pas approuvé les résultats de la simulation.
L'analyse de la conception thermique débute à partir des six éléments d'entrée ci-dessous. Si certains restent à déterminer, veuillez indiquer les éléments confirmés. L'analyse permettra d'identifier les variables à résoudre avant de poursuivre la définition du périmètre. Le choix du matériau d'interface thermique (TIM) est intégré à cette analyse ; les cinq étapes s'appliquent à la plaque froide et aux composants de refroidissement.
- Format des cellules et mise en page des paquets
- Charge thermique et cycle de service, de pointe et continu
- Température cellulaire maximale et cible de ΔT intercellulaire
- type de liquide de refroidissement et température d'entrée
- Plage de débit et perte de charge admissible
- Enveloppe mécanique, limites d'interface et contraintes du TIM
- Le client confirme les entréesrevue de conception thermique
Le format des cellules, la charge thermique, les températures cibles et la géométrie de l'emballage ont été vérifiés avant toute conception afin d'en évaluer la faisabilité.
- Résultats des évaluations des clientssimulation CFD
Distribution du débit, uniformité de la température et chute de pression dans des conditions d'entrée définies.
- Chronologie confirméeConstruction du prototype
Ne démarre qu'après validation de la simulation ; le délai de livraison est déterminé par le type et la géométrie de la plaque.
- Approbation du clientValidation de l'échantillon
Tests d'étanchéité et de pression, mesure de la résistance thermique et documentation spécifique au client.
- La production commenceproduction en volume
Diffusé uniquement après validation de l'échantillon.
La validation du développement couvre également la charge mécanique, la résistance à l'écoulement, la corrosion interne et la corrosion par brouillard salin. Le raisonnement derrière les circuits d'écoulement, le choix du fluide de refroidissement et la validation est exposé dans notre guide de conception des systèmes de refroidissement liquide.
Tarification des plaques froides et des matériaux d'interface thermique : outillage, quantité minimale de commande et étendue du devis
Le choix du procédé détermine l'outillage et la quantité minimale de commande (MOQ) pour une plaque froide : les prototypes usinés CNC ne nécessitent aucun outillage, tandis que les plaques embouties requièrent une matrice dédiée et une MOQ de production plus élevée. Le choix d'une plaque froide prend également en compte la charge thermique, la taille de la plaque, l'espace disponible, le volume de production et le coût. Aucune fourchette de prix n'est affichée sur cette page. Les modalités de calcul des frais d'outillage ne sont pas précisées ; le prix de TIM est indiqué par modèle, quantité et format d'emballage.
Veuillez joindre à votre dessin la charge thermique et le volume annuel prévu ; l’analyse DFM vous sera fournie avec le devis sans frais supplémentaires.
Qualité, conformité et livraison par gamme de produits
Les procédures d'inspection, les documents administratifs et les délais de livraison diffèrent entre les plaques à froid et les interfaces thermiques (TIM). Chaque gamme de produits est donc résumée ici et détaillée sur une page distincte. Le tableau distingue les deux déclarations de conformité car elles concernent des matériaux différents.
| Article | plaques et tubes froids | Matériaux d'interface thermique |
|---|---|---|
| Inspection de sortie | Test d'étanchéité à l'hélium sur chaque pièce ; contrôle CMM incluant la planéité de l'interface thermique ; test d'éclatement hydrostatique au-dessus de la pression de service nominale ; FAI ; SPC sur les dimensions clés | Non publié sur cette page ; liste des données du modèle : méthodes d’essai pour les propriétés mesurées, le cas échéant. |
| Documents de conformité | Déclarations RoHS/REACH et communication des SVHC sur demande ; la composition du matériau permet le dépôt d’une fiche de données de sécurité (FDS). | Formulation conforme à la directive RoHS ; classement au feu UL 94 V-0 lorsque les données du modèle le mentionnent. |
| Système qualité | Les certificats de système qualité (ISO 9001, IATF 16949) sont disponibles sur demande ; veuillez préciser celui dont vous avez besoin dans votre demande. | Le périmètre de certification pour la production de TIM n'est pas publié sur cette page. |
| Délai de livraison du prototype | Les prototypes CNC sont généralement réalisés 2 à 3 semaines après la validation de la conception ; les prototypes usinés prennent plus de temps et sont validés lors de la revue de conception. | Non publié sur cette page |
| Documents et emballage | Certificat de conformité, fiche technique, certificat d'usine et liste de colisage ; emballage sous vide avec dessiccant, bouchons d'étanchéité, caisses en bois pour les commandes importantes, étiquettes de traçabilité des lots | Non publié sur cette page |
| Détails | plaques de refroidissement à eau | Matériaux d'interface thermique |
Lorsqu'une cellule indique " non publié ", précisez le délai de livraison, les documents ou les informations d'emballage dont vous avez besoin dans votre demande de devis.
Le développement de la fabrication de plaques à froid peut générer des rapports d'inspection des procédés (FAI), un résumé d'évaluation par simulation numérique (CFD) et une documentation de validation d'échantillons pour la qualification des fournisseurs, sous réserve des exigences du projet. Les procédés de fabrication de plaques à froid comprennent le soudage par friction-malaxage (FSW), le brasage sous vide, l'emboutissage, l'extrusion et l'usinage CNC. La production en série n'est lancée qu'après validation de l'échantillon. Les modalités d'inspection par un organisme tiers ne sont pas mentionnées sur cette page.
Questions que se posent les ingénieurs à propos des systèmes de refroidissement des packs
Quelles sont les données d'entrée qui changent le plus souvent en fin de projet de gestion thermique d'un pack de batteries ?
Le type et la concentration du fluide de refroidissement, ainsi que sa température d'entrée, sont les deux paramètres les plus susceptibles de varier après la phase de cadrage. Le rapport eau/glycol influe sur la conductivité, la viscosité et les pertes de charge cibles. Si ces paramètres sont considérés comme des sorties plutôt que comme des entrées, la première simulation risque de ne pas atteindre l'objectif d'uniformité de température et de nécessiter une refonte ; il est donc important de les vérifier rapidement.
Dans quelle mesure la CFD est-elle fiable avant l'engagement des fabricants d'outillage à plaque froide ?
La fiabilité des résultats de la CFD dépend de la précision des conditions aux limites ; la charge thermique, les conditions d'entrée et le débit doivent tous être validés. Les équipes travaillant à partir de valeurs estimées ou provisoires recevront des résultats mis à jour une fois les paramètres définitifs des cellules définis. Dans tous les cas, l'outillage est en attente de votre validation de la simulation.
Un adhésif thermique peut-il coller directement des cellules sur une plaque froide ?
Oui. L'adhésif structural polyuréthane 30107 est destiné au collage des cellules sur la plaque froide. La nuance 0120 atteint une résistance au cisaillement Al/Al de 11 MPa et une conductivité de 2,05 W/m·K, mesurée selon la norme ASTM D5470. Le temps de séchage en surface est de 35 minutes à 25 °C et le temps de polymérisation complète, tel que décrit dans la publication, est de 7 jours à 23 ± 2 °C ; les temps de manipulation et de démoulage ne sont pas précisés.
Quel tampon thermique convient aux cellules cylindriques sur un tube serpentin ?
Deux constructions renforcées en acier inoxydable 30101 sont proposées pour les cellules cylindriques et les plaques froides tubulaires. Le film PI conserve les autres propriétés du renforcement par ruban PI et convient aux pièces jusqu'à 500 × 420 mm. Le tissu en fibre de verre apporte flexibilité et robustesse, conduit moins la chaleur qu'un simple coussinet et convient aux pièces jusqu'à 300 × 200 mm.
Les conditions de quantité minimale de commande (MOQ), les prix, les modalités de paiement et de garantie sont-ils publiés ?
Les plaques froides prototypes sont acceptées en quantités flexibles, tandis que la quantité minimale de commande (MOQ) pour la production dépend du procédé : les pièces embouties avec outillage dédié ont un seuil plus élevé que les pièces usinées CNC ou FSW. Les MOQ, les prix, les conditions de paiement, la garantie et le service après-vente des produits TIM ne sont pas publiés sur cette page. Veuillez les demander avec votre demande de devis.
Accepteriez-vous de signer un accord de confidentialité avant que nous vous envoyions les schémas de l'emballage ?
Les conditions relatives à l'accord de non-divulgation et à la confidentialité des plans ne sont pas publiées sur cette page et peuvent être abordées lors du premier contact, avant l'envoi de tout plan, par courriel à [email protected] ou via le formulaire de devis. Ce dernier accepte comme données d'entrée un dessin CAO ou les dimensions des limites.
Combien de temps dure la livraison et qui s'occupe des droits d'importation ?
Le délai de transit dépend du port de destination et du mode d'expédition ; il est indiqué dans le devis et non publié ici. Les droits d'importation, le dédouanement et les autorisations locales dépendent du pays de destination ; il est donc nécessaire de préciser qui transporte chaque article avant de passer commande.
