신에너지 자동차에 적용되는 액체 냉각판

신에너지 자동차(NEV)의 급속한 발전과 함께 배터리 시스템은 더욱 강력해지고, 소형화되고, 에너지 밀도가 높아지고 있습니다. 그 결과, 열 관리는 배터리의 안전, 수명 및 성능에 영향을 미치는 중요한 요소가 되었습니다. 다양한 열 관리 솔루션 중에서 액체 냉각판은 전기차 배터리 시스템의 핵심 구성 요소로 자리 잡았습니다.

일반적인 전기차 배터리 냉각 시스템은 배터리 셀, 배터리 쿨러, 파이프라인 및 배터리 액체 냉각판으로 구성됩니다. 이러한 구성 요소들은 최적의 작동 온도를 유지하고, 온도 균일성을 보장하며, 열 폭주를 방지하기 위해 함께 작동합니다.

전기차 배터리 시스템에서 액체 냉각판의 역할

배터리 액체 냉각판(콜드 플레이트라고도 함)은 배터리 셀에서 발생하는 열을 제거하는 역할을 합니다. 일반적으로 배터리 모듈 아래 또는 옆에 설치되어 냉각수가 순환하면서 충전 및 방전 중에 발생하는 열을 흡수합니다.

공랭식 냉각 방식과 비교했을 때, 액체 냉각판은 다음과 같은 이점을 제공합니다:

• 더 높은 열전달 효율

• 더 빠른 열 반응

• 셀 전체에 걸쳐 온도 균일성이 향상됨

• 배터리 안전성 및 수명 향상

배터리 시스템이 충전 속도와 출력 면에서 더욱 발전함에 따라, 첨단 전기차 배터리 냉각판 솔루션에 대한 수요가 지속적으로 증가하고 있습니다.

전기차 애플리케이션에서 수냉식 플레이트의 과제

일반적인 열 부품과는 달리, 신에너지 자동차에 사용되는 수냉식 플레이트는 까다로운 조건에서 작동해야 합니다.

• 높은 기계적 하중(배터리 모듈 지지)

• 냉각수에 지속적으로 노출됨 및 부식 가능성

• 긴 서비스 수명 요구 사항

• 높은 신뢰성과 밀봉 성능

따라서 알루미늄 액체 냉각판 소재는 높은 강도와 뛰어난 내식성을 모두 갖춰야 합니다. 이러한 요구 사항으로 인해 자동차 냉각 시스템에 특화된 첨단 브레이징 복합 소재가 개발되었습니다.

브레이징 복합 재료 개발

재료공학적 관점에서 볼 때, 브레이징 방식으로 접합된 액체 냉각판의 성능은 합금 조성과 구조 설계에 크게 좌우됩니다. 최근 몇 년 동안, 신에너지 자동차 배터리 냉각 시스템의 요구 사항을 충족하기 위해 여러 가지 새로운 알루미늄 기반 브레이징 복합 재료가 개발되었습니다.

1. 고강도 알루미늄 브레이징 합금

배터리 무게와 구조적 하중을 지탱하기 위해 고강도 알루미늄 합금이 액체 냉각판의 기본 소재로 사용됩니다. 이러한 합금은 다음과 같은 이점을 제공합니다.

• 뛰어난 기계적 강도

• 우수한 피로 저항성

• 브레이징 공정과의 호환성

합금 조성을 최적화함으로써 제조업체는 냉간압연판의 구조적 안정성과 장기 내구성을 모두 향상시킬 수 있습니다.

2. 내식성 외장재

배터리 액체 냉각판의 내부 채널은 냉각수(대개 물과 글리콜 혼합물)에 지속적으로 노출됩니다. 이러한 환경은 시간이 지남에 따라 부식을 유발할 수 있습니다.

이 문제를 해결하기 위해 알루미늄 기판에 내식성 피복층을 추가합니다. 이러한 층은 다음과 같습니다.

• 냉각수 부식에 대한 저항성을 향상시킵니다.

• 서비스 수명 연장

• 안정적인 열 성능을 유지합니다

이는 특히 신뢰성이 매우 중요한 전기차 배터리 냉각판 응용 분야에서 중요합니다.

3. 고급 브레이징 충전재

브레이징 충전재는 액체 냉간판 브레이징에서 강력한 접합 및 밀봉을 보장하는 데 중요한 역할을 합니다. 최신 충전재는 일반적으로 알루미늄-실리콘 시스템을 기반으로 하며 다음과 같은 특징을 제공합니다.

• 우수한 습윤성과 유동성

• 강력한 관절 강도

• 일정한 열전도율

최적화된 충전재는 다공성과 같은 결함을 줄이고 전반적인 제품 품질을 향상시키는 데에도 도움이 됩니다.

전기차 액체 냉각판 제조 기술

자동차용 액체 냉각판을 생산하는 데에는 여러 가지 제조 방법이 사용됩니다.

브레이징 기술

진공 브레이징과 제어 분위기 브레이징은 액체 냉간 압연판 제품 생산에 널리 사용됩니다. 이러한 방법은 강력한 접합, 우수한 밀봉 및 균일한 열 분포를 보장합니다.

압출 + 용접

압출 알루미늄 액체 냉각판 구조는 높은 강도와 비용 효율성을 제공하여 대규모 생산에 적합합니다.

마찰교반용접(FSW)

fsw는 높은 강도와 누출 없는 접합부를 제공하므로 냉각 및 하중 지지 기능이 모두 필요한 구조용 콜드 플레이트 설계에 이상적입니다.

각 공정은 제품 설계, 비용 요구 사항 및 성능 목표를 기준으로 선택됩니다.

배터리 냉각판의 성능 최적화

최적의 성능을 달성하기 위해서는 액체 냉각판 설계 시 다음 사항을 고려해야 합니다.

• 유로 구조

• 냉각수 분배 균일성

• 압력 강하 및 유동 저항

• 열전달 효율

첨단 시뮬레이션 도구와 테스트 방법을 사용하여 채널 설계를 최적화하고 배터리 액체 냉각판이 실제 작동 조건에서 효율적으로 작동하도록 보장합니다.

신에너지 자동차가 계속 발전함에 따라 효율적인 열 관리의 중요성은 더욱 커질 것입니다. 액체 냉각판은 배터리의 안전성, 성능 및 수명을 보장하는 데 핵심적인 요소가 되었습니다.

첨단 브레이징 복합 소재 개발, 개선된 합금 설계 및 최적화된 제조 공정을 통해 최신 전기차 배터리 냉각판 솔루션은 더 높은 강도, 더 나은 내식성 및 향상된 열 성능을 달성하고 있습니다.

향후 배터리 기술의 지속적인 발전과 함께 고성능 알루미늄 액체 냉각판 및 브레이징 액체 냉각판 솔루션은 신에너지 자동차의 성공에 더욱 중요한 역할을 할 것입니다.