Componenti personalizzati per la gestione termica dei pacchi batteria per veicoli elettrici e sistemi di accumulo di energia.
La gestione termica dei pacchi batteria di Trumonytechs copre il percorso termico dalla cella al refrigerante: piastre di raffreddamento a liquido, tubi di raffreddamento, collettori e materiali di interfaccia termica, con analisi CFD prima della realizzazione degli stampi. La configurazione delle piastre di raffreddamento dipende dal formato della cella e dal carico termico, mentre la famiglia di materiali di interfaccia termica (TIM) dipende dal suo utilizzo nel pacco. Forniamo piastre di raffreddamento e componenti di raffreddamento realizzati su misura per il formato della vostra cella, dal prototipo alla produzione in serie, insieme a materiali di interfaccia termica (TIM) delle gamme di modelli elencate.
Iniziate definendo il formato della cella e il carico termico di picco: il formato della cella determina la configurazione della piastra di raffreddamento, mentre il carico termico dimensiona il percorso del flusso.
Quando un pacco batterie necessita di raffreddamento a liquido e quando l'aria è sufficiente.
Il raffreddamento a liquido trova applicazione nei pacchi batteria quando la differenza di temperatura tra le celle (ΔT) deve rimanere inferiore a 3-5 °C, oppure quando il carico termico per unità di superficie supera la capacità di dissipazione dell'aria. I cicli di carica/scarica ad alta velocità (C-rate) e i sistemi di accumulo di energia per esterni, in container o su scala industriale rientrano generalmente nella categoria dei sistemi a liquido.
Valore target di ΔT cella-cella al di sotto del quale il raffreddamento a liquido supera le prestazioni del raffreddamento ad aria.
- Il raffreddamento passivo funziona già
La convezione naturale o un dissipatore di calore mantengono le cellule entro i loro limiti di temperatura.
- Non c'è spazio per un circuito di raffreddamento.
Il sistema non è in grado di ospitare la pompa, il serbatoio e lo scambiatore di calore necessari per un circuito idraulico.
- Fluido di lavoro incompatibile
Il fluido presente nel circuito non è compatibile con alluminio o rame.
Laddove si verifichi una qualsiasi di queste condizioni, o un sistema di backup a densità inferiore funzioni a temperature ambiente moderate, il raffreddamento ad aria o passivo potrebbe essere sufficiente. Lo confermiamo alla prima revisione tecnica invece di optare per una soluzione più complessa. I requisiti specifici di scala per progetti di rete, C&I e solari con accumulo sono trattati su soluzioni di raffreddamento ESS pagina.
Componenti per la gestione termica del pacco batteria: piastre di raffreddamento, tubi e pasta termica
I componenti del pacco batterie di Trumonytechs si dividono in quattro famiglie e la tipologia di piastra di raffreddamento utilizzata dipende dal formato delle celle. Le piastre di raffreddamento e il materiale termoconduttivo (TIM) sono descritti in pagine prodotto dedicate, i collettori sono trattati nella pagina relativa al raffreddamento dei sistemi di accumulo di energia (ESS) e la revisione del progetto è descritta di seguito.
Abbinamento della piastra fredda e del materiale di interfaccia termica (TIM) al formato della cella e al tipo di giunzione
Le configurazioni delle piastre fredde sono elencate in base al formato delle celle, mentre le famiglie di materiali termoconduttivi (TIM) sono indicate in base alla funzione di giunzione che svolgono: riempimento degli spazi vuoti, incollaggio cella-piastra o incapsulamento dei moduli. Le piastre utilizzano alluminio 3003 o 1060 o rame, mentre le famiglie di TIM utilizzano composti chimici a base di silicone, resina epossidica o poliuretano.
| Formato cella / unione | Configurazione della piastra fredda | Famiglia TIM | Chimica | Nota di selezione |
|---|---|---|---|---|
| Celle prismatiche | Microcanale, per uniformità su ampia superficie | Cuscinetto di intercapedine 30101, non rinforzato | Silicone | Si consiglia un cuscinetto non rinforzato fino a 300 × 200 mm |
| Cellule a sacco | Microcanale, per uniformità su ampia superficie | Non è stata pubblicata alcuna raccomandazione TIM specifica per la tasca | — | TIM esaminato nella discussione sulla progettazione termica |
| Moduli cilindrici (18650 / 2170 / 4680) | Tubo a serpentina, dove lo spazio di instradamento è limitato | Tampone di intercapedine 30101 con pellicola in PI o rinforzo in fibra di vetro | Silicone | Il rinforzo aumenta la forza del corpo |
| Piastre di grandi dimensioni in volume di produzione (EV / ESS) | Stampato | — | — | Richiede uno stampo dedicato; soglia di quantità minima d'ordine (MOQ) di produzione più elevata rispetto ai pezzi lavorati a CNC o FSW. |
| Cellule legate alla piastra fredda | — | Adesivo strutturale poliuretanico 30107 | Poliuretano | Maturazione completa in 7 giorni a 23 ± 2 °C |
| Riempimento, isolamento e incapsulamento dei moduli | — | Composto siliconico per incapsulamento 30103 | Silicone | Impasto A/B miscelato a mano; stagionatura a temperatura ambiente o elevata. |
Nell'ambito dei pannelli isolanti, il rinforzo sacrifica la conduttività a favore della maneggevolezza. Un pannello non rinforzato conduce meglio il calore e costa meno, ma è fragile, aderisce male, si deforma in pezzi di grandi dimensioni ed è difficile da posizionare senza che si formino bolle d'aria. Per pezzi di dimensioni inferiori a 300 × 200 mm, il pannello non rinforzato rappresenta l'opzione più economica. Le strutture con film e nastro in PI sono consigliate fino a 500 × 420 mm; il nastro in PI, inoltre, offre isolamento e un'adesione più forte alla piastra, e può ridurre i costi di posizionamento manuale.
Evitate di mettere componenti in alluminio e rame nello stesso circuito di raffreddamento e verificate la composizione chimica del liquido di raffreddamento fin dalle prime fasi del processo: determinate concentrazioni di glicole accelerano la corrosione in alcune leghe.
Dove la piastra fredda incontra il TIM: interfaccia e ambito di fornitura
La resistenza di contatto tra cella, TIM e piastra fredda è fornita da un unico fornitore quando entrambi i componenti provengono da Trumonytechs. I pad e i gel isolano anche elettricamente, con tensioni di rottura superiori a 6 e superiori a 12 kV/mm per i modelli di pad elencati e 8 kV/mm per i gel.
L'ambito di applicazione comprende piastre di raffreddamento, tubi a serpentina, collettori di distribuzione del liquido, gruppi di raffreddamento brasati e le cinque famiglie di materiali di interfaccia termica (TIM), con feedback DFM incluso nel preventivo senza costi aggiuntivi. Esaminiamo la selezione del materiale di interfaccia durante la discussione sulla progettazione termica senza costi aggiuntivi.
Pompe e scambiatori di calore esterni vengono generalmente forniti dall'integratore di sistema o dal fornitore BOS. Durante la revisione del progetto termico, forniamo consulenza su come i nostri componenti si integrano con essi.
Dalla revisione del progetto termico alla produzione in serie.
Lo sviluppo di piastre di raffreddamento e componenti di raffreddamento personalizzati si articola in cinque fasi, ognuna delle quali prevede la conferma da parte del cliente. La realizzazione degli stampi e la fabbricazione non iniziano prima che il team di ingegneri abbia approvato i risultati delle simulazioni.
La revisione del progetto termico inizia dai sei input elencati di seguito. Se alcuni di essi sono ancora aperti, si prega di condividere le informazioni confermate, in modo che la revisione possa identificare le variabili da risolvere prima di proseguire con la fase di definizione dell'ambito. La selezione del materiale di interfaccia termica (TIM) entra in gioco in questa fase di revisione come input; le cinque fasi si applicano alla piastra fredda e ai componenti di raffreddamento.
- Formato delle celle e layout del pacchetto
- carico termico e ciclo di lavoro, picco e continuo
- Temperatura massima della cella e ΔT cella-cella target
- Tipo di refrigerante e temperatura di ingresso
- Intervallo di portata e caduta di pressione ammissibile
- Involucro meccanico, limiti di interfaccia e vincoli TIM
- Il cliente conferma i dati inseritiRevisione della progettazione termica
Prima di iniziare qualsiasi fase di progettazione, vengono verificati la fattibilità del formato delle celle, del carico termico, degli obiettivi di temperatura e della geometria del pacco.
- Risultati delle revisioni dei clientiSimulazione CFD
Distribuzione del flusso, uniformità della temperatura e caduta di pressione in condizioni di ingresso definite.
- Tempistica confermataCostruzione del prototipo
Inizia solo dopo l'approvazione della simulazione; i tempi di consegna sono determinati dal tipo di piastra e dalla geometria.
- Approvazione del clienteValidazione del campione
Test di tenuta e di pressione, misurazione della resistenza termica e documentazione specifica per il cliente.
- Inizio della produzioneproduzione di videogiochi
Rilasciato solo dopo l'approvazione del campione validato.
La convalida dello sviluppo comprende anche il carico meccanico, la resistenza al flusso, la corrosione interna e la corrosione da nebbia salina. Il ragionamento alla base dei percorsi di flusso, della scelta del refrigerante e della convalida è illustrato nel nostro Guida alla progettazione di sistemi di raffreddamento a liquido.
Prezzi per la lavorazione con piastre a freddo e TIM: attrezzature, quantità minima d'ordine e ambito del preventivo
La scelta del processo determina la necessità di attrezzature e il quantitativo minimo d'ordine (MOQ) per una piastra di raffreddamento: i prototipi lavorati a CNC non richiedono attrezzature, mentre le piastre stampate necessitano di uno stampo dedicato e prevedono un MOQ di produzione più elevato. La selezione della piastra di raffreddamento tiene conto anche del carico termico, delle dimensioni della piastra, dello spazio disponibile, del volume di produzione e dei costi; in questa pagina non viene pubblicato alcun intervallo di prezzo. Non viene inoltre specificato se si applica un costo per le attrezzature e come viene calcolato; il costo di lavorazione (TIM) viene quotato in base al modello, alla quantità e al formato di imballaggio.
Inviate il carico termico e il volume annuo previsto insieme al disegno; il feedback DFM verrà fornito insieme al preventivo senza costi aggiuntivi.
Qualità, conformità e consegna per linea di prodotto
Ispezione, documentazione e tempi di consegna differiscono tra piastre di raffreddamento e TIM, pertanto ogni linea di prodotto è riassunta qui e descritta in dettaglio nella pagina dedicata. La tabella mantiene separate le due dichiarazioni di conformità perché riguardano materiali diversi.
| Articolo | Piastre e tubi freddi | Materiali per l'interfaccia termica |
|---|---|---|
| Ispezione in uscita | Test di tenuta all'elio su ogni componente; controllo CMM inclusa la planarità dell'interfaccia termica; scoppio idrostatico al di sopra della pressione di esercizio nominale; FAI; SPC sulle dimensioni chiave | Non pubblicato in questa pagina; elenco dei dati del modello, metodi di prova per le proprietà misurate, ove forniti |
| Documenti di conformità | Dichiarazioni RoHS/REACH e comunicazione SVHC su richiesta; la composizione del materiale supporta la presentazione dell'IMDS. | Formulazione conforme alla direttiva RoHS; classificazione di infiammabilità UL 94 V-0 laddove i dati del modello lo riportino. |
| Sistema di qualità | Le certificazioni del sistema qualità (ISO 9001, IATF 16949) sono disponibili su richiesta; specificare quale nella richiesta. | L'ambito di applicazione della certificazione per la produzione TIM non è pubblicato in questa pagina. |
| Tempi di realizzazione del prototipo | I prototipi CNC sono generalmente pronti 2-3 settimane dopo la conferma del progetto; per i prototipi realizzati con utensili tradizionali i tempi sono più lunghi e la conferma del progetto viene confermata in fase di revisione. | Non pubblicato su questa pagina |
| Documenti e imballaggio | Certificato di conformità (CoC), scheda tecnica (TDS), certificato di fabbrica e lista di imballaggio; imballaggio sigillato contro l'umidità con essiccante, tappi di chiusura per le porte, casse di legno per ordini di grandi dimensioni, etichette di tracciabilità del lotto. | Non pubblicato su questa pagina |
| Dettagli | piastre di raffreddamento ad acqua | Materiali per l'interfaccia termica |
Laddove una cella riporta la dicitura "non pubblicato", specificare i tempi di consegna, i documenti o le informazioni sull'imballaggio richiesti nella richiesta di offerta.
Lo sviluppo di piastre a freddo può produrre report FAI, un riepilogo della valutazione CFD e documentazione di convalida del campione per la qualificazione del fornitore, in base ai requisiti del progetto. Le capacità di processo delle piastre a freddo comprendono FSW, brasatura sottovuoto, stampaggio, estrusione e CNC, e la produzione in serie viene rilasciata solo dopo l'approvazione del campione convalidato. Anche gli accordi di ispezione di terze parti non sono pubblicati in questa pagina.
Domande che gli ingegneri si pongono sui componenti dei sistemi di raffreddamento a pacco.
Quali parametri di input cambiano più frequentemente nelle fasi finali di un progetto di gestione termica di un pacco batterie?
Il tipo e la concentrazione del refrigerante, nonché la temperatura di ingresso del refrigerante, sono i due parametri di input che più probabilmente subiranno variazioni dopo la fase di valutazione. Il rapporto acqua-glicole influenza i valori target di conducibilità, viscosità e caduta di pressione. Quando questi parametri di input vengono trattati come output anziché come input, la prima simulazione potrebbe non raggiungere l'obiettivo di uniformità della temperatura e richiedere una riprogettazione; pertanto, è opportuno verificarli entrambi tempestivamente.
Quanto è affidabile la fluidodinamica computazionale (CFD) prima di procedere alla realizzazione degli stampi a piastra fredda?
I risultati delle simulazioni CFD sono validi solo nella misura in cui lo sono le condizioni al contorno, e il carico termico, le condizioni di ingresso e la portata devono essere tutti valori confermati. I team che lavorano con valori stimati o provvisori possono aspettarsi output aggiornati una volta che i parametri finali della cella saranno definiti. In entrambi i casi, gli strumenti di sviluppo attendono la vostra approvazione della simulazione.
È possibile utilizzare un adesivo termico per incollare le cellule direttamente alla piastra fredda?
Sì. L'adesivo strutturale poliuretanico 30107 è destinato all'incollaggio delle celle alla piastra fredda. La qualità 0120 raggiunge una resistenza al taglio Al/Al di 11 MPa con una conduttività di 2,05 W/m·K misurata secondo ASTM D5470. Il tempo di asciugatura superficiale è di 35 minuti a 25 °C e la polimerizzazione completa pubblicata è di 7 giorni a 23 ± 2 °C; i tempi di manipolazione e di rilascio dal dispositivo non sono pubblicati.
Quale pad termico è più adatto per celle cilindriche su un tubo a serpentina?
Sono omologate due strutture rinforzate in acciaio inox 30101 per celle cilindriche e piastre di raffreddamento a tubo serpentino. La pellicola in PI mantiene le altre proprietà del rinforzo in nastro PI ed è adatta a pezzi fino a 500 × 420 mm. Il tessuto in fibra di vetro aggiunge flessibilità e resistenza, conduce meno calore rispetto a un semplice cuscinetto ed è adatto a pezzi fino a 300 × 200 mm.
Sono pubblicati il quantitativo minimo d'ordine (MOQ), i prezzi, le modalità di pagamento e le condizioni di garanzia?
Le piastre di raffreddamento prototipo sono accettate in quantità flessibili, mentre il MOQ di produzione dipende dal processo: i pezzi stampati con attrezzature dedicate hanno una soglia più alta rispetto ai pezzi lavorati a CNC o FSW. Il MOQ, i prezzi, le condizioni di pagamento, la garanzia e l'assistenza post-vendita di TIM non sono pubblicati in questa pagina. Richiedeteli nella vostra richiesta di preventivo.
Accetterà di firmare un accordo di non divulgazione (NDA) prima che le inviamo i disegni del packaging?
Gli accordi di riservatezza (NDA) e le clausole di confidenzialità relative ai disegni non sono pubblicati su questa pagina e possono essere richiesti nel primo messaggio, prima dell'invio di qualsiasi disegno, tramite e-mail all'indirizzo [email protected] o tramite il modulo di richiesta preventivo. I campi del modulo di richiesta preventivo accettano disegni CAD o quote di contorno.
Quanto tempo impiega la spedizione e chi si occupa dei dazi doganali?
I tempi di transito dipendono dal porto di destinazione e dalla modalità di spedizione e vengono confermati nel preventivo anziché essere pubblicati qui. I dazi doganali, lo sdoganamento e le autorizzazioni locali dipendono dal paese di destinazione, pertanto è necessario stabilire chi si occuperà del trasporto di ciascun articolo prima di effettuare l'ordine.
