Simulazione dei fluidi

Utilizza il software di simulazione per analizzare le prestazioni termiche dei dissipatori di calore e delle piastre fredde

Scenari applicativi

Condizioni di lavoro:Scenario con flusso di calore elevato

Installazione e disposizione：Installazione su un solo lato

Applicazione tipica: personalizzazione del cliente

Caratteristiche: Buon effetto di dissipazione del calore

Scenari applicativi

Tecnologia:Saldatura di profili in alluminio

Disposizione e installazione:Raffreddamento a liquido inferiore

Applicazione tipica: personalizzazione del cliente

Caratteristiche: Peso leggero e buon effetto rinfrescante

Il liquido refrigerante viene fatto circolare attraverso i tubi azionati da una pompa.Quando il liquido refrigerante scorre attraverso lo scambiatore di calore all'interno del server, scambia calore con componenti ad alta temperatura (come CPU, GPU, ecc.) e allontana il calore.

Lori is a heat sink manufacturer of design and manufacturing high power heat sink, we have provided innovative thermal solutions for many high power industry device such as Aerospace industry,Medical, Communication server, Consumer Electronics etc. Our solutions include high power heat pipe thermal mould, liquid cooling system, staked fin heat sink solution etc.

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Principio di base della soluzione di raffreddamento a liquido: 

il raffreddamento a liquido utilizza il liquido come refrigerante, utilizzando il flusso di liquido per trasferire il calore generato dai componenti interni delle apparecchiature IT del data center all'esterno dell'apparecchiatura, in modo che i componenti di riscaldamento delle apparecchiature IT possano essere raffreddato, garantendo così che la tecnologia IT per il funzionamento sicuro delle apparecchiature.

Vantaggi del raffreddamento a liquido: 

il raffreddamento a liquido ha un'efficienza energetica elevatissima, una densità termica elevatissima, può dissipare il calore in modo efficiente e non è influenzato dall'altitudine, dalla regione, dalla temperatura e da altri ambienti.

Soluzione di raffreddamento a liquido per piastre fredde di Walmate:

Il raffreddamento a liquido con piastra fredda è un metodo che trasferisce indirettamente il calore del dispositivo di riscaldamento al liquido di raffreddamento racchiuso nella tubazione di circolazione attraverso una piastra di raffreddamento a liquido (solitamente una cavità chiusa composta da metalli conduttori di calore come rame e alluminio) e richiede allontanare il calore attraverso il liquido di raffreddamento. Una forma di dissipazione del calore.La soluzione di raffreddamento a liquido Cold Plate ha la massima maturità tecnologica ed è una soluzione applicativa efficace per risolvere l'implementazione di apparecchiature ad alto consumo energetico, migliorare l'efficienza energetica, ridurre i costi operativi di raffreddamento e ridurre il TCO (costo totale di proprietà).

L’elevato consumo energetico e l’alta densità sono il futuro dei data center e il raffreddamento a liquido diventerà la soluzione di raffreddamento tradizionale per i server AI.

Suggerimenti per l'ottimizzazione del DFM

Aiutarti a ridurre potenziali errori e difetti nel processo produttivo e garantire che il prodotto soddisfi gli standard di qualità richiesti dalla progettazione durante la produzione

Scenari applicativi

Condizioni di lavoro:Scenario con flusso di calore elevato

Installazione e disposizione：Installazione su un solo lato

Applicazione tipica: personalizzazione del cliente

Caratteristiche: Buon effetto di dissipazione del calore

Scenari applicativi

Tecnologia:Saldatura di profili in alluminio

Disposizione e installazione:Raffreddamento a liquido inferiore

Applicazione tipica: personalizzazione del cliente

Caratteristiche: Peso leggero e buon effetto rinfrescante

●La popolarità dei modelli di grandi dimensioni e dell’AIGC ha portato a un’impennata nella costruzione di centri di calcolo intelligenti e di centri di potenza di calcolo in varie regioni.

●Con il continuo avanzamento della politica "dual carbon", il Paese ha proposto requisiti più elevati per il PUE dei data center.Essendo l'infrastruttura IT centrale, i server devono resistere a molteplici pressioni come la dissipazione del calore e il "doppio test dell'energia del carbonio".

●La potenza termica del chip ha raggiunto il limite del raffreddamento ad aria.L'applicazione della tecnologia di raffreddamento a liquido nei server è diventata uno dei metodi preferiti.

Con la commercializzazione di una serie di prodotti AIGC come i modelli di grandi dimensioni, la domanda di server AI aumenterà rapidamente e il gran numero di chip CPU e GPU ad alta potenza aumenterà il consumo energetico dell’intero server AI.

In termini di CPU, con l'aumento del numero di core, le prestazioni del processore continuano a migliorare, spingendo la potenza del processore a continuare ad aumentare. In scenari speciali (come il cloud computing ad alte prestazioni), i processori utilizzeranno l'overclocking per migliorare le prestazioni di elaborazione e aumentare ulteriormente consumo di energia.

In termini di GPU, alcuni dei prodotti più recenti hanno un consumo energetico massimo fino a 700 W, che ha superato le capacità di dissipazione del calore dei tradizionali sistemi raffreddati ad aria.

In futuro, si prevede che la densità di potenza di calcolo dei cluster AI raggiungerà generalmente i 20-50 kW/armadio. La tecnologia di raffreddamento ad aria naturale generalmente supporta solo micromoduli con condotti di aria calda e fredda isolati più aria condizionata raffreddata ad acqua per il raffreddamento orizzontale hanno un calo significativo in termini di prestazioni in termini di costi dopo che la potenza dell'armadio supera i 15 kW. Le capacità e i vantaggi economici delle soluzioni di raffreddamento a freddo vengono gradualmente evidenziati.

Il liquido refrigerante dissipa il calore nell'ambiente attraverso il radiatore e mantiene una temperatura bassa, ottenendo così un funzionamento continuo e stabile del server.

Test del prodotto

Noi fornisce ai clienti procedure di test personalizzate per soddisfare le vostre esigenze

Scenari applicativi

Condizioni di lavoro:Scenario con flusso di calore elevato

Installazione e disposizione：Installazione su un solo lato

Applicazione tipica: personalizzazione del cliente

Caratteristiche: Buon effetto di dissipazione del calore

Scenari applicativi

Tecnologia:Saldatura di profili in alluminio

Disposizione e installazione:Raffreddamento a liquido inferiore

Applicazione tipica: personalizzazione del cliente

Caratteristiche: Peso leggero e buon effetto rinfrescante

Riassunto: Le celle a combustibile a idrogeno, note anche come celle a combustibile con membrana a scambio protonico (PEMFC), sono ampiamente utilizzate nelle stazioni di ricarica per veicoli elettrici, nelle automobili e in altri impianti di produzione di energia grazie ai vantaggi di alta efficienza, zero emissioni e zero inquinamento.

1- Come funzionano le celle a combustibile a idrogeno

Hydrogen fuel cells release a large amount of heat during operation, among which electrochemical reaction heat accounts for about 55%, irreversible electrochemical reaction heat accounts for about 35%, Joule heat accounts for about 10%, condensation heat and various heat losses account for about 5%. The heat generated by hydrogen fuel cells is approximately equal to the electrical energy they generate. If not dissipated in a timely manner, the temperature inside the battery will significantly increase, thereby affecting its service life.

2- Dissipazione del calore delle celle a combustibile a idrogeno

Rispetto ai veicoli alimentati a carburante, i veicoli a celle a combustibile a idrogeno hanno un potere calorifico più elevato e sistemi più complessi.Allo stesso tempo, a causa della limitazione della temperatura operativa delle celle a combustibile a idrogeno, la differenza di temperatura tra le celle a combustibile a idrogeno e il mondo esterno è ridotta, rendendo più difficile la dissipazione del calore da parte del sistema di dissipazione del calore.La temperatura operativa delle celle a combustibile a idrogeno ha un impatto significativo sulla resistenza al flusso del fluido, sull'attività del catalizzatore, sull'efficienza e sulla stabilità dello stack, quindi sono necessari sistemi efficienti di dissipazione del calore.

La tecnologia di raffreddamento a liquido è attualmente la tecnologia principale utilizzata nelle celle a combustibile a idrogeno nelle automobili.Mira a ridurre il consumo energetico della pompa dell'acqua riducendo la caduta di pressione del sistema, eliminando il calore in eccesso nelle celle a combustibile a idrogeno con un consumo energetico minimo e ottimizzando la distribuzione dei canali di flusso del fluido di lavoro circolante per ridurre le differenze di temperatura interna e migliorare l'uniformità della distribuzione della temperatura della batteria.

Il 90% del calore generato nelle celle a combustibile a idrogeno viene eliminato dal sistema di dissipazione del calore attraverso conduzione e convezione termica, mentre il 10% del calore viene dissipato nell'ambiente esterno attraverso la dissipazione del calore per irraggiamento.I metodi tradizionali di dissipazione del calore includono il raffreddamento ad aria, il raffreddamento a liquido e la dissipazione del calore a cambiamento di fase.

3- Scambio termico del sistema PEMFC

3.1 Dissipazione del calore dello stack

Dopo che il calore è stato generato all'interno della PEMFC, il calore verrà trasferito tra i vari componenti all'interno della PEMFC e l'ambiente esterno.Il trasferimento di calore all'interno dello stack di celle a combustibile dipende principalmente dalla resistenza termica di ciascun componente e dalla resistenza termica di contatto tra i diversi componenti.Poiché lo strato di diffusione del gas è un "ponte" che collega i principali componenti generatori di calore (elettrodi a membrana) e i principali componenti di dissipazione del calore (piastre bipolari), la sua resistenza termica e la resistenza termica di contatto con altri componenti hanno un impatto significativo sul calore trasferire le prestazioni all'interno del PEMFC.Inoltre, la resistenza al contatto termico tra i diversi componenti può avere un impatto significativo sul trasferimento di calore interno dello stack di celle a combustibile.

3.2 trasferimento di calore del liquido di raffreddamento

I metodi di raffreddamento per le celle a combustibile includono il raffreddamento ad aria, il raffreddamento a liquido e il raffreddamento a cambiamento di fase.

I fattori che influenzano il trasferimento di calore del refrigerante includono l'estremità dello stack PEMFC, il refrigerante stesso e l'estremità del radiatore.Il refrigerante è a diretto contatto con le piastre bipolari all'estremità dello stack PEMFC, quindi la struttura del canale di flusso del refrigerante ha un impatto significativo sul suo trasferimento di calore.Inoltre, le proprietà del liquido refrigerante stesso influenzeranno anche il relativo processo di trasferimento del calore.Considerando la mancanza di spazio disponibile, la scelta di un refrigerante con una maggiore capacità termica può ridurre le dimensioni del dissipatore di calore e migliorare le prestazioni di gestione termica del PEMFC.Pertanto, la necessità di nuovi refrigeranti ad alta efficienza sta diventando sempre più evidente.

Aggiorneremo regolarmente la tecnologia e le informazioni sulla progettazione termica e sulla leggerezza e le condivideremo con voi come riferimento. Grazie per il tuo interesse per Walmate.

La tendenza alla miniaturizzazione dei dispositivi elettronici aumenta di giorno in giorno. Allo stesso tempo, la richiesta di più funzioni e prestazioni più elevate ha ulteriormente promosso la riduzione delle dimensioni di ogni livello di confezionamento, con conseguente rapido aumento della densità di potenza.

       La miniaturizzazione delle apparecchiature si basa originariamente su considerazioni di riduzione dei costi. Le soluzioni termiche aumenteranno direttamente il peso, il volume e il costo del prodotto senza alcun vantaggio funzionale, ma garantiscono l'affidabilità del prodotto.Un'efficace dissipazione del calore è fondamentale per il funzionamento stabile e l'affidabilità a lungo termine dei prodotti elettronici mantenendo le temperature dei componenti entro limiti specificati.

Da un lato, il risultato della miniaturizzazione delle apparecchiature è che il margine di progettazione diventa sempre più piccolo e la tolleranza per una progettazione eccessiva diventa sempre più bassa.D’altro canto, la tendenza generale alla miniaturizzazione ha dato vita a modelli geometrici sempre più disordinati e complessi, approfondendo la stretta integrazione dei componenti meccanici e dei componenti elettronici nei prodotti. Il risultato è che lo spazio del flusso è notevolmente compresso, limitando così la portata del calore convettivo dissipazione, rendendo La struttura del dissipatore di calore, il materiale centrale del design termico, è diventata più complessa.

Il dissipatori di calore è il componente di miglioramento della dissipazione del calore più comunemente utilizzato nella progettazione termica delle apparecchiature elettroniche. Il principio di miglioramento è quello di aumentare l'area di scambio termico Durante la progettazione, la densità del flusso di calore della fonte di calore, i requisiti di temperatura dei componenti di riscaldamento , le dimensioni dello spazio interno del prodotto, l'installazione del dissipatori di calore, il design dell'aspetto e altri requisiti.

Le prestazioni del dissipatori di calore sono influenzate da molti fattori quali materiale, dimensioni geometriche, planarità del fondo, resistenza termica, trattamento superficiale, metodi di installazione e fissaggio, temperatura e umidità dell'ambiente di lavoro.

1. Materiale del dissipatori di calore

I materiali principali dei dissipatori di calore sono: alluminio, lega di alluminio, rame, ferro, ecc.L'alluminio è l'elemento metallico più abbondante in natura. È leggero, ha una forte resistenza alla corrosione e un'elevata conduttività termica, che lo rendono molto adatto come materia prima per i dissipatori di calore.L'aggiunta di alcuni metalli all'alluminio per formare una lega di alluminio può aumentare notevolmente la durezza del materiale.La grafite ha le proprietà di conduttività elettrica e termica dei materiali metallici e allo stesso tempo ha una plasticità simile alla plastica organica e viene inoltre utilizzata in elettronica, comunicazioni, illuminazione e altri campi.

2. Processo di produzione del dissipatori di calore

La tecnologia di lavorazione del dissipatori di calore comprende principalmente CNC, estrusione di alluminio, skiving, modellatura di ingranaggi, ecc:

Estrusione di alluminio: i dissipatori di calore per estrusione di alluminio sono realizzati riscaldando lingotti di alluminio a circa 460°C, consentendo all'alluminio semisolido di fluire attraverso una matrice di estrusione con scanalature ad alta pressione ed estrudendo la forma iniziale del dissipatori di calore, quindi tagliando e ulteriore lavorazione .Il processo di estrusione dell'alluminio non può garantire con precisione la planarità e gli altri requisiti dimensionali del radiatore, pertanto richiede solitamente un'ulteriore lavorazione nella fase successiva.

Skiving: I skiving sono realizzati spalando lunghe strisce di piastre metalliche (solitamente lega di alluminio o lega di rame) con una certa angolazione per tagliare il materiale in pezzi e raddrizzarli. Taglio ripetuto per formare una struttura a pinna diritta rispetto all'estrusione processo, il vantaggio dei skiving è che può lavorare radiatori con una densità di alette maggiore e un rapporto multiplo di altezza dei dissipatori di calore.

Formatura degli ingranaggi: la lavorazione del radiatore per la modellatura degli ingranaggi consiste nell'inserire i denti nella piastra di base del radiatore e utilizzare la saldatura con colla, la brasatura o l'estrusione per collegare i denti alla base; molto importante, se non maneggiato correttamente, si può formare una certa resistenza termica di contatto, influenzando le prestazioni di dissipazione del calore del radiatore ad ingranaggi. Inserimento delle alette: la lavorazione del dissipatore di calore inserito con alette consiste nell'inserire le alette nella piastra di base del dissipatore di calore e collegare le alette alla piastra di base mediante saldatura adesiva, brasatura o estrusione. La combinazione di alette e base dell'aletta. dissipatore di calore inserito è molto importante. Se non maneggiato correttamente, potrebbe formarsi una certa resistenza termica di contatto, che influenzerà le prestazioni di dissipazione del calore del dissipatore di calore inserito con alette.

3. Trattamento superficiale del dissipatori di calore

Le leghe di alluminio si ossidano facilmente nell'aria (formando pellicole di ossido di alluminio), ma questo strato di ossido naturale non è denso, ha una debole resistenza alla corrosione ed è soggetto a contaminazione in base a requisiti quali estetica, resistenza alla corrosione e migliori prestazioni di dissipazione del calore; , I radiatori in metallo richiedono un trattamento superficiale I processi comuni di trattamento superficiale includono: anodizzazione, sabbiatura, nichelatura chimica e verniciatura a forno, ecc.;

Anodizzazione: il principio dell'anodizzazione è essenzialmente l'elettrolisi dell'acqua. L'alluminio o la lega di alluminio vengono utilizzati come anodo in una soluzione dielettrica e il processo di utilizzo dell'elettrolisi per formare una pellicola di ossido di alluminio sulla superficie è chiamato anodizzazione dell'alluminio o lega di alluminio; Successivamente, l'emissività superficiale del dissipatori di calore aumenterà e la capacità di dissipazione del calore della radiazione termica verrà migliorata. L'anodizzazione può mantenere o modificare il colore dell'alluminio/lega di alluminio e i dissipatori di calore sono per lo più anodizzati neri;

Sabbiatura: la sabbiatura si riferisce al processo di utilizzo dell'aria compressa come potenza e dell'impatto del flusso di sabbia ad alta velocità per pulire e irruvidire la superficie del radiatore. Attraverso l'impatto e l'effetto di taglio sulla superficie, questo processo non solo può rimuovere il ruggine sulla superficie del dissipatori di calore, ecc. Tutto lo sporco viene rimosso e la superficie del prodotto può mostrare una lucentezza metallica uniforme.

Nichelatura chimica: la nichelatura chimica è un processo di deposito di una lega di nichel da una soluzione acquosa sulla superficie di un oggetto; è caratterizzata da elevata durezza superficiale, buona resistenza all'usura, rivestimento uniforme e bello e forte resistenza alla corrosione perché il rame e l'alluminio non può essere saldato direttamente, quindi è necessaria la nichelatura chimica prima di poter eseguire la saldatura utilizzando la saldatura e altri processi.

Cottura della vernice: La cottura della vernice consiste nell'aggiungere uno speciale rivestimento ad alte prestazioni chiamato Teflon alla superficie del dissipatori di calore attraverso l'alta temperatura (280 ℃ ~ 400 ℃). Rende la superficie del dissipatori di calore antiaderente, resistente al calore e all'umidità. resistente, resistente all'usura e alla corrosione Rispetto al tradizionale processo di verniciatura a spruzzo, la vernice in cottura presenta vantaggi in termini di aspetto e conduttività termica. Tuttavia, i dissipatore di calore heatpipe sono soggetti a espansione e deformazione a causa delle alte temperature, quindi a bassa temperatura. La vernice per cottura a temperatura deve essere utilizzata appositamente durante la cottura.

       Man mano che la potenza da elaborare continua ad aumentare, i dissipatori di calore iniziano ad essere abbinati a tubi di calore, alette e altri dispositivi per formare moduli di raffreddamento ad alte prestazioni e compaiono radiatori raffreddati ad acqua con una maggiore efficienza di dissipazione del calore.

Aggiorneremo regolarmente la tecnologia e le informazioni sulla progettazione termica e sulla leggerezza e le condivideremo con voi come riferimento. Grazie per il tuo interesse per Walmate.

     Astratto Il principale dispositivo di riscaldamento nel sistema di controllo elettronico dei veicoli a nuova energia è l'inverter, la cui funzione è quella di invertire la potenza CC della batteria in potenza CA in grado di azionare il motore.Durante questo processo, l'IBGT nell'inverter genererà una grande quantità di calore.Per risolvere il problema della dissipazione del calore di questi dispositivi, questo articolo introdurrà il principio di funzionamento dell'inverter e la tecnologia avanzata di raffreddamento a liquido.

1- Applicazione dell' 1-IGBT nel sistema di controllo elettronico dei veicoli a nuova energia

In quanto unità di conversione dell'energia elettrica che collega la batteria e il motore di azionamento nei veicoli a nuova energia, il sistema di controllo elettronico è il nucleo dell'azionamento e del controllo del motore.In quanto dispositivo che collega batterie ad alta tensione e potenza del motore e si converte l'una nell'altra, l'inverter è un convertitore responsabile della conversione della potenza CC (batteria, accumulatore) in frequenza fissa e tensione costante o regolata in frequenza e tensione -corrente alternata regolata (generalmente onda sinusoidale da 220 V, 50 Hz), garantendo la conversione dell'energia elettrica dei veicoli a nuova energia.

Il modulo di potenza IGBT nell'inverter svolge un ruolo molto importante in questo processo. L'IGBT genererà molto calore durante il processo di conversione dell'energia. Quando la temperatura dell'IGBT supera i 150°C, l'IGBT non può funzionare, quindi il raffreddamento ad aria o è richiesto il raffreddamento ad aria.La stabilità termica del funzionamento degli IGBT è diventata la chiave per valutare le prestazioni dei sistemi di azionamento elettrico.

Oltre ai sistemi di controllo elettronici, l'IGBT è ampiamente utilizzato anche nei sistemi di controllo dell'aria condizionata di bordo e nei sistemi di ricarica dei pali nei veicoli a nuova energia:

Utilizzato come componente tecnico principale di veicoli elettrici, ricarica di batterie e altre apparecchiature.Il modulo IGBT rappresenta quasi il 10% del costo dei veicoli elettrici e circa il 20% del costo delle pile di ricarica, e la sua stabilità termica è diventata la chiave per valutare le prestazioni del sistema di azionamento elettrico.

2-Tecnologia di raffreddamento a liquido IGBT

Aggiorneremo regolarmente la tecnologia e le informazioni sulla progettazione termica e sulla leggerezza e le condivideremo con voi come riferimento. Grazie per il tuo interesse per Walmate.

1-Introduzione

      Grazie al loro importante ruolo nel bilanciare il processo della rete elettrica e nel migliorare il tasso di utilizzo della nuova energia, i sistemi di stoccaggio dell’energia sono diventati la forza trainante nel promuovere lo sviluppo e la trasformazione dell’energia mondiale.La tecnologia è matura, il periodo di costruzione è breve, la potenza e l'energia possono essere configurate in modo flessibile in base alle diverse esigenze applicative, la velocità di risposta di carica e scarica è rapida e può essere utilizzata in varie occasioni.

Durante il processo di carica e scarica del sistema di accumulo dell'energia, verrà generato calore. Se la dissipazione del calore non è buona, la temperatura della batteria sarà troppo elevata o la differenza di temperatura della batteria sarà elevata, il che potrebbe portare a una riduzione della durata della batteria. e, in casi gravi, potrebbero verificarsi problemi di sicurezza come l'instabilità termica.

Questo articolo, prendendo come riferimento un progetto reale, ha costruito un modello di simulazione termo-fluidodinamico basato sulle dimensioni reali del pacco batterie. Attraverso un'analisi dettagliata della distribuzione di pressione, velocità e temperatura nell'intero sistema di raffreddamento, è stato possibile determinare il carico termico del sistema e fornire suggerimenti per l'ottimizzazione strutturale dei canali di raffreddamento a liquido del pacco batterie.

2-Panoramica del progetto

2.1 Informazioni ambientali

2.2 Informazioni sulle specifiche del dispositivo fonte di calore

2.3 Silicone termoconduttivo

3-Modello di dissipazione del calore

Il pacco batteria utilizza il raffreddamento a liquido per dissipare il calore, composto da 72 celle da 280 Ah e una piastra di raffreddamento a liquido.Le dimensioni della piastra di raffreddamento a liquido sono: lunghezza 1570 mm, larghezza 960 mm, altezza 42 mm e 24 canali di flusso all'interno.Il modello di dissipazione del calore del pacco batteria è mostrato di seguito:

4-Risultati della simulazione in condizioni di afflusso di acqua di 8 l/min

La distribuzione della temperatura del nucleo della batteria è 18,38-28,77°C Tra questi, l'intervallo di distribuzione della temperatura del nucleo della batteria con la temperatura più alta è 21,46-26,37°C e l'intervallo di distribuzione della temperatura del nucleo della batteria con la temperatura più bassa è 18,76-26,37°. C.Come mostrato nella figura (a):

La distribuzione della temperatura della piastra di raffreddamento a liquido è 18,00-21,99 ℃, come mostrato nella Figura (b):

La resistenza al flusso è di circa 17 KPa. Il profilo di pressione della piastra di raffreddamento a liquido è come mostrato in (c) e il profilo di velocità della piastra di raffreddamento a liquido è come mostrato in (d):

5-Conclusione

In questa soluzione, la temperatura complessiva è compresa tra 18,38 e 28,77 ℃, la differenza di temperatura tra il nucleo della batteria più alto e quello più basso è di 2,4 ℃ e la temperatura complessiva della piastra di raffreddamento a liquido è compresa tra 18,00 e 21,99 ℃. È ancora necessaria l'uniformità della temperatura essere ottimizzato e sono presenti molte aree ad alta temperatura.

Confrontando i profili di pressione e velocità della piastra raffreddata a liquido, si può vedere che le aree ad alta temperatura della piastra raffreddata a liquido sono distribuite principalmente in aree con pressione e velocità inferiori.In combinazione con la posizione delle celle della batteria, si può vedere che il margine di larghezza della piastra di raffreddamento a liquido è ampio. Si consiglia di bloccare i due canali di flusso più esterni della piastra di raffreddamento a liquido o di ridurre adeguatamente la larghezza del liquido piastra di raffreddamento per ottenere un migliore effetto di dissipazione del calore.

Aggiorneremo regolarmente la tecnologia e le informazioni sulla progettazione termica e sulla leggerezza e le condivideremo con voi come riferimento. Grazie per il tuo interesse per Walmate.

Le automobili e lo stoccaggio dell’energia tramite batterie hanno acquisito opportunità di rapido sviluppo.

Il suo componente principale, la batteria, è una fonte di energia chimica altamente sensibile alla temperatura e deve funzionare in un ambiente con temperatura adeguata.Durante il processo di carica e scarica della batteria di alimentazione, verrà generata una grande quantità di calore a causa dell'impedenza interna.Inoltre, la batteria si trova in un ambiente relativamente chiuso.Facilita l'accumulo di calore, aumenta la temperatura e provoca anche instabilità termica.Pertanto, un sistema di raffreddamento della batteria efficiente e sicuro è diventato particolarmente importante.

Attualmente esistono tre soluzioni di raffreddamento delle batterie: raffreddamento ad aria, raffreddamento a liquido e raffreddamento diretto con refrigerante.

La struttura è relativamente semplice e il costo basso, rendendolo adatto a scenari con capacità della batteria ridotta e bassa pressione di dissipazione del calore.

In termini di utilizzo effettivo, il mezzo liquido ha un elevato coefficiente di trasferimento del calore, una grande capacità termica e una velocità di raffreddamento rapida, quindi ha un effetto migliore nel migliorare l'uniformità della temperatura della batteria.

La tecnologia di raffreddamento diretto del refrigerante può migliorare ulteriormente l'effetto di raffreddamento della batteria, ma la progettazione uniforme della temperatura dell'evaporatore della batteria rappresenta una difficoltà tecnica.Il requisito generale è che la differenza di temperatura tra le celle della batteria nel sistema batteria non superi i 5°C (condizioni di raffreddamento + condizioni di riscaldamento).Al momento, il raffreddamento diretto del refrigerante non è ancora diventato una soluzione di progettazione tradizionale nel settore.

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     I tre obiettivi principali dell’attuale sviluppo dei veicoli a nuova energia – sicurezza, leggerezza e affidabilità – sono strettamente correlati al pacco batteria, e la custodia della batteria è il componente portante del sistema batteria, che influisce sulla collisione e sul consumo di energia del veicolo. il pacco batteria e persino l'intero veicolo hanno un impatto significativo.

Nuova struttura del pacco batterie del veicolo energetico

1.Sicurezza della batteria 

Essendo il componente principale del sistema trielettrico dei veicoli a nuova energia, il pacco batteria influisce direttamente sui principali indicatori di prestazione dei veicoli a nuova energia e la sua sicurezza spesso determina l'affidabilità dell'intero veicolo.I pacchi batteria dei veicoli a nuova energia comportano enormi rischi per la sicurezza durante le collisioni. La deformazione da collisione causerà cortocircuiti, circuiti aperti, riscaldamento frequente, esplosioni, ecc. nei moduli batteria interni e le prestazioni anti-collisione dell'involucro del pacco batteria influiscono direttamente sulla sicurezza. sesso dei moduli batteria.

La chiave per la progettazione della sicurezza del pacco batteria è ridurre il grado di danno al pacco batteria durante una collisione. Pertanto, l'ottimizzazione del percorso di trasmissione della forza di collisione del veicolo e il miglioramento dell'effetto protettivo dell'involucro del pacco batteria sono fondamentali per la progettazione.

Attualmente, la tecnologia di simulazione è ampiamente utilizzata stabilendo un modello di simulazione del pacco batteria, può prevedere le modalità di guasto in caso di collisione, estrusione, impatto, caduta e altre condizioni di lavoro, ottimizzare sistematicamente la struttura dell'involucro del pacco batteria e le dimensioni delle parti ed eseguire. Sicurezza del pacco batteria multi-obiettivo Ottimizzato per migliorare la sicurezza.

2、Batteria leggera

L’applicazione di acciaio ad alta resistenza, acciaio ad altissima resistenza, leghe di alluminio e materiali compositi è un collegamento necessario per ottenere l’alleggerimento dei veicoli di nuova energia.Poiché la parte superiore del pacco batteria non viene utilizzata per protezione e supporto, ma solo per sigillare e proteggere dalla polvere, la parte superiore è costituita principalmente da piastre di acciaio, leghe di alluminio e materiali compositi.

La parte inferiore del pacco batteria svolge principalmente il ruolo di sostenere l'intera massa della batteria, resistere agli urti esterni e proteggere il modulo batteria nel sistema batteria.I principali processi di preparazione per gli involucri inferiori dei pacchi batteria includono: profili in alluminio estruso + formatura per saldatura, piastre in alluminio stampato + formatura per saldatura, alluminio pressofuso + formatura per fusione.Attualmente, i profili in alluminio estruso + formatura tramite saldatura sono una soluzione di produzione di involucri inferiori comunemente utilizzata dalle imprese nazionali, perché è meno difficile da preparare rispetto agli involucri inferiori in alluminio stampato e ha una dimensione di stampaggio maggiore rispetto agli involucri inferiori in alluminio pressofuso.

Battery Tray( Lower shell of battery pack)

Poiché il pacco batteria e il telaio dei veicoli a nuova energia si trovano in un’area altamente sovrapposta, l’integrazione e l’ottimizzazione delle strutture del telaio e del pacco batteria è molto importante per alleggerire i veicoli a nuova energia.

La tecnologia CTP generalmente assembla i pacchi batteria dalle celle ai moduli, quindi installa i moduli nel pacco batteria, omettendo il collegamento del modulo intermedio, e integra direttamente le celle nel pacco batteria. Il pacco batteria è integrato nel pacco batteria come parte del componenti strutturali del veicolo. Sotto il pavimento della carrozzeria.La tecnologia CTP migliora efficacemente l'utilizzo dello spazio e la densità energetica del pacco batteria, nonché la rigidità complessiva del pacco batteria.

La tecnologia CTC è una versione avanzata della tecnologia CTP. Le celle della batteria sono direttamente integrate nel telaio del pavimento. L'involucro del pacco batteria viene utilizzato come piastre del pavimento superiore e inferiore. Il sedile è direttamente collegato al coperchio superiore del pacco batteria e allo spazio il tasso di utilizzo raggiunge il 63%.

La tecnologia CTB è una versione migliorata del CTC. Mantiene la struttura della trave e la parte di supporto del sedile e solo una parte della piastra inferiore è sostituita dal coperchio superiore del pacco batteria. Il tasso di utilizzo dello spazio è aumentato al 66% e la struttura della carrozzeria più completo e sicuro.

Modalità di assemblaggio del pacco batteria

3.Affidabilità del pacco batteria

L'intero processo del guscio del pacco batteria, dal servizio al cedimento per fatica, è il seguente: sotto l'azione di carichi ciclici, sottili crepe iniziano ad apparire sulla superficie del guscio, microfessure da fatica locali si espandono gradualmente e alla fine le parti subiscono una frattura istantanea fallimento.In particolare, il giunto di collegamento della custodia del pacco batteria è un'area ad alta fatica.La simulazione sperimentale e l'ottimizzazione dell'involucro del pacco batteria sono diventate un modo generale per migliorare la progettazione dell'affidabilità del pacco batteria.

Secondo i requisiti del settore, la sigillatura dell'involucro del pacco batteria deve raggiungere il livello IP6K7 e alcune aziende devono addirittura raggiungere il livello IP6K9K.Poiché la lunghezza di sigillatura dell'involucro del pacco batteria è lunga, solitamente fino a diversi metri, e la struttura di sigillatura è piccola, è necessario prestare particolare attenzione alle prestazioni di sigillatura.

Aggiorneremo regolarmente la tecnologia e le informazioni sulla progettazione termica e sulla leggerezza e le condivideremo con voi come riferimento. Grazie per il tuo interesse per Walmate.

1. Principi di base della saldatura a frizione (FSW)

Dopo che la testa di agitazione rotante ad alta velocità è stata inserita nel pezzo, si muove lungo la direzione di saldatura.L'area di contatto tra la testa di miscelazione e il pezzo in lavorazione genera calore per attrito, che ammorbidisce la plasticità del metallo circostante a causa del movimento dell'ago di miscelazione, ammorbidendo lo strato metallico che riempie la cavità dietro l'ago di miscelazione.

Attualmente, la saldatura per attrito viene utilizzata principalmente per il collegamento dialluminio, rame, magnesio, titanio e altri supporti o materiali dissimili.

2. Saldatura a frizione (FSW)

Quando inizia la saldatura:posizionare la spalla rotante ad alta velocità e lo strumento di agitazione con sporgenze aghiformi nell'area di saldatura della parte da saldare.È possibile utilizzare contemporaneamente spallamenti dell'albero per evitare il traboccamento del materiale allo stato plastico.

Durante il processo di saldatura:la resistenza per attrito tra la testa di agitazione e il materiale di saldatura genera calore per attrito, che ammorbidisce il materiale e provoca la deformazione plastica, rilasciando energia di deformazione plastica.Quando la testa di miscelazione si sposta in avanti lungo l'interfaccia da saldare, il materiale termoplastico viene trasferito dalla parte anteriore a quella posteriore della testa di miscelazione e, sotto l'azione di forgiatura della spalla della testa di miscelazione, si ottiene un collegamento in fase solida tra i pezzi. 

Al termine della saldatura： la testa di miscelazione ruota per rimuovere il pezzo.

Saldatura a frizione (FSW)

3. Tecnologia e funzionalità

Piccola deformazione: il materiale non necessita di essere fuso, l'apporto di calore è basso e la deformazione è minima;

Elevata adattabilità: non influenzato dalla temperatura e dall'umidità ambientale;

Ottime prestazioni: la zona di saldatura forma una fitta "struttura forgiata" senza bolle o difetti di ritiro;

Rispettoso dell'ambiente e sicuro: il processo di saldatura non produce arco, fumo, spruzzi, ecc., rendendolo sicuro ed ecologico.

Prova di resistenza del giunto FSW

Rispetto alle normali soluzioni di saldatura per fusione, la FSW presenta i seguenti vantaggi eccezionali:

• Appartiene alla tecnologia di saldatura a stato solido e il materiale di saldatura non si scioglie durante il processo di saldatura;

• La qualità dei giunti saldati è buona, le saldature hanno una struttura di forgiatura a grana fine e non sono presenti difetti come pori, crepe e inclusioni di scorie;

• Non è limitato dalla posizione del cordone di saldatura e può realizzare varie forme di saldatura dei giunti;

• L'efficienza della saldatura è elevata e la formatura della saldatura a passaggio singolo può essere ottenuta nell'intervallo di spessori compreso tra 0,4 e 100 mm;

• La parte saldata presenta un basso stress residuo e una piccola deformazione, consentendo una saldatura ad alta precisione;

• Il giunto ha un'elevata resistenza, buone prestazioni a fatica e buona resistenza agli urti;

• Bassi costi di saldatura, nessun consumo del processo di saldatura, nessuna necessità di riempimento del filo e gas di protezione;

• L'operazione di saldatura è semplice ed è facile realizzare saldature automatizzate.

1. Applicazione della tecnologia di FSW nella produzione di vassoio batteria

La lega di alluminio presenta i vantaggi di bassa densità, elevata resistenza specifica, buona stabilità termica, resistenza alla corrosione e conduttività termica, non magnetica, facile da modellare e ad alto valore di riciclaggio. È un materiale ideale per la progettazione leggera dei pacchi batteria.

Attualmente, la soluzione del vano batteria in lega di alluminio e del coperchio superiore in plastica ha un notevole effetto leggero ed è stata adottata da molti produttori di automobili.Il vassoio della batteria adotta una soluzione di profili di estrusione di alluminio + saldatura ad attrito + saldatura MIG. Il costo dell'applicazione completa è basso, soddisfa i requisiti prestazionali e può realizzare l'integrazione di canali dell'acqua di circolazione della batteria raffreddati ad acqua.

Un tipico vano batteria è costituito principalmente da un telaio con profilo in lega di alluminio e una piastra inferiore con profilo in lega di alluminio, saldati insieme utilizzando profili estrusi della serie 6, come mostrato nella figura seguente:

Vassoio batteria in lega di alluminio

Struttura e materiali in sezione trasversale: 

il telaio e la piastra inferiore sono realizzati con profili estrusi in lega di alluminio. I materiali sono solitamente 6061-T6 (resistenza allo snervamento 240 MPa, resistenza alla trazione 260 MPa), 6005A-T6 (resistenza allo snervamento 215 MPa, resistenza alla trazione. 255 MPa) ) e 6063-T6 (snervamento 170 MPa, capacità di trazione 215 MPa)Considera quale marchio specifico scegliere in base a fattori quali la complessità della sezione, i costi e il consumo di utensili.

Difficoltà tecnica:

Il telaio e la piastra inferiore sono i supporti dei moduli batteria e richiedono un'elevata resistenza.Pertanto, per garantire la resistenza, viene spesso scelta una sezione trasversale a doppio strato con una cavità.Lo spessore della piastra di base è generalmente di circa 10 mm e lo spessore della parete è di 2 mm.I pannelli in alluminio monostrato vengono utilizzati meno frequentemente.

Una tipica sezione trasversale del telaio è costituita da più cavità ed è realizzata in materiale 6061-T6 con uno spessore della parete di 2 mm nel punto più sottile.

La tipica sezione trasversale della piastra di base è costituita da più cavità, inclusa una sporgenza superiore, utilizzata principalmente per il montaggio dei moduli batteria.La dimensione della sezione trasversale è ampia, lo spessore è di soli 2 mm e il materiale è generalmente 6005A-T6.

Soluzione:

La piastra inferiore e la piastra inferiore, nonché la piastra inferiore e il telaio, sono collegate principalmente mediante saldatura ad attrito.La forza di saldatura può raggiungere circa l'80% del materiale base.

Il profilo della piastra di base adotta giunti di saldatura ad attrito e le piastre di base sono saldate con giunti di testa su entrambi i lati.La saldatura su due lati ha un'elevata resistenza e una piccola deformazione.

Tra il telaio e la piastra di base viene formato un giunto saldato ad attrito su entrambi i lati.Per riservare spazio sufficiente per la testa di miscelazione, la lunghezza di estensione del collegamento tra il telaio e la piastra inferiore dovrebbe essere sufficientemente lunga da evitare interferenze tra il telaio e la testa di miscelazione e per evitare di aumentare le dimensioni e la difficoltà di estrusione della testa di miscelazione. profilo del telaio.Tuttavia, la saldatura su due lati presenta caratteristiche di elevata resistenza e piccola deformazione, che sono anche i suoi principali vantaggi.

Aggiorneremo regolarmente la tecnologia e le informazioni sulla progettazione termica e sulla leggerezza e le condivideremo con voi come riferimento. Grazie per il tuo interesse per Walmate.

Negli ultimi anni si è assistito a una crescente domanda di estrusione di alluminio nella produzione e progettazione dei prodotti.Ciò ha comportato un aumento della domanda di produttori di estrusioni di alluminio professionali e affidabili.Se non conosci questo processo di produzione, sei nel posto giusto.

Nel corso di questo articolo discuteremo in dettaglio dell’estrusione dell’alluminio.

Guida all'estrusione dell'alluminio

1-Cos'è l'estrusione dell'alluminio?

Si tratta di un processo che forza il materiale in lega di alluminio attraverso uno stampo utilizzando un profilo di sezione trasversale specifico.Il produttore utilizza un potente punzone per spremere l'alluminio fuori dallo stampo.

A causa della forte pressione, l'alluminio fuoriesce dall'apertura dello stampo.Quando l'alluminio esce dalla parte anteriore dello stampo, ha la stessa forma dello stampo.Una maschera quindi estrae l'alluminio.Il processo di estrusione dell’alluminio è di facile comprensione, soprattutto a livello base.

Puoi mettere in relazione la forza che spinge l'alluminio attraverso la parte anteriore dello stampo con la forza che schiaccia il tubo per far uscire gli ingredienti.Quando si applica pressione al tubo, il materiale all'interno del tubo assume la stessa forma dell'apertura del tubo.

Ciò significa quindi che la forma dell'alluminio dipenderà dall'apertura dello stampo.Per il rotondo, sono necessarie aperture rotonde, per il quadrato, aperture quadrate e così via.

2-La forma da estrudere

Puoi ordinare le forme estruse in tre diverse categorie.

a. Solido

Una forma solida non ha aperture o vuoti chiusi.Angoli, travi o aste sono esempi comuni che rientrano in questa categoria specifica.

b. Vuoto

I Doni di solito hanno uno o più spazi vuoti.Ad esempio, tubi rettangolari o quadrati.

c. Semi-cavo

Queste forme hanno spesso vuoti parzialmente chiusi.Ad esempio, un canale "C" con uno spazio stretto.

3-Processo di estrusione dell'alluminio

L'estrusione è popolare in una vasta gamma di settori, tra cui energia, aerospaziale, elettronica, automobilistica, edilizia e molti altri.Utilizzando più processi di estrusione è possibile ottenere anche forme estremamente complesse.Di seguito presentiamo il processo di estrusione dell’alluminio in dieci fasi.

Passo 1:Preparazione e movimentazione della matrice di estrusione

Innanzitutto, i produttori di estrusioni di alluminio utilizzeranno l’acciaio H13 per lavorare stampi rotondi.Naturalmente alcuni produttori hanno già la forma desiderata.In questo caso, lo portano semplicemente fuori dal magazzino.

Lo stampo deve essere preriscaldato tra 450 e 500 gradi Celsius.Ciò non solo aiuta a massimizzare la durata dello stampo, ma garantisce anche un flusso uniforme del metallo.Una volta preriscaldato lo stampo può essere caricato nell'estrusore.

Passo 2:Riscaldamento dei lingotti di alluminio prima dell'estrusione

Il prossimo passo è riscaldare la billetta di alluminio.È fondamentalmente un blocco solido cilindrico di lega di alluminio.I produttori estraggono pezzi grezzi da tronchi più lunghi di materiale in lega di alluminio.Dovresti metterlo nel forno per preriscaldarlo.La temperatura deve essere compresa tra 400 e 500 gradi Celsius.

Il riscaldamento della billetta non la scioglierà completamente.Tuttavia, lo renderà sufficientemente duttile da cedere durante l'estrusione.

Passo 3:Trasferimento dell'estrusione alla pressa per billette

Una volta riscaldato il grezzo come desiderato, questo verrà trasferito meccanicamente all'estrusore.Tuttavia, è importante applicare un agente distaccante o lubrificante al pezzo grezzo.Questo passaggio deve essere eseguito prima di caricare il pezzo grezzo nella pressa.

Inoltre, è importante applicare lo stesso agente distaccante al punzone di estrusione.In questo modo si garantisce che il punzone e il pezzo grezzo non si attacchino insieme.

Passo 4:Spingere il pezzo grezzo nel contenitore

Dopo aver trasferito il pezzo grezzo nell'estrusore, è il momento di applicare pressione.Il punzone eserciterà una pressione di circa centinaia, migliaia o addirittura decine di migliaia di tonnellate sul pezzo grezzo forgiabile.L'applicazione della pressione forza il pezzo grezzo nel contenitore dell'estrusore.

Questo materiale si espande e riempie gradualmente le pareti del contenitore.

Passo 5: Il materiale estruso esce dallo stampo

Anche dopo che il materiale ha riempito il contenitore, lo stantuffo continua ad esercitare pressione.Ciò significa che il materiale viene ora spinto sulla testa di estrusione.A causa della pressione continua, il materiale in alluminio passerà attraverso l'apertura dello stampo.

Quando esce dall'apertura dello stampo, ha esattamente la stessa forma dell'apertura dello stampo.Ciò significa che, finora, hai raggiunto la forma che desideri.

Passo 6:Tempra e invecchiamento

Un estrattore cattura l'estruso mentre esce dalla parte anteriore dello stampo.Questo estrattore è quindi responsabile di guidarlo insieme al tavolo da salto.La velocità del tavolo corrisponderà alla velocità di uscita dell'estrusore.

Mentre la maschera si muove, il profilo viene raffreddatoPer garantirne la robustezza, necessita di essere raffreddato in modo uniforme.È possibile utilizzare il raffreddamento ad aria con ventola o il raffreddamento ad acqua fredda.

Passo 7:Taglio per estrusione

Dopo che l'estrusione ha raggiunto l'intera lunghezza del tavolo, non è ancora il momento di tagliarla fuori dal processo di estrusione.A questo scopo, i produttori utilizzano seghe a caldo.La sega separa l'estrusione specifica dal processo di estrusione.

NOTA: la temperatura è un aspetto estremamente importante del processo di estrusione.È necessario controllarlo attentamente in ogni fase del processo di estrusione.Anche se si raffredda l'estruso dopo che ha lasciato la pressa, ci vuole comunque del tempo per raffreddarsi completamente.

Passo 8:Una volta completato il taglio, trasferire l'estruso su un tavolo di raffreddamento.

Dopo il taglio, l’estro si sposta sul banco di raffreddamento.Questo processo viene generalmente eseguito meccanicamente.Ora i produttori aspettano che i profili raggiungano la temperatura ambiente prima di spostarli altrove.

È importante lasciarli allungare dopo che si sono raffreddati.

Passo 9:Spostare il tratto sulla barella

A volte, nel profilo appare qualche tipo di distorsione.In qualità di produttore professionale di estrusioni di alluminio, devi svolgere questo lavoro.Per risolvere questo problema è possibile spostare l'estrusione della lunghezza del banco sulla barella.

Ogni lato è bloccato da entrambi i lati.Verrà tirato meccanicamente fino a raggiungere le specifiche richieste.

Passo 10:Taglio secondo le specifiche 

Ora che i pezzi estrusi della lunghezza del banco si sono completamente raffreddati e sono dritti, è il momento di trasferirli sul banco della sega.Qui questi estrusi vengono segati in base alla lunghezza.

NOTA: le proprietà di estrusione in questa fase particolare sono simili a quelle della tempra T4.Dopo la segatura, gli estrusi possono essere invecchiati a T5 o T6.Per fare questo, devi spostarli in un forno per l'invecchiamento.

5-Trattamento post-estrusione

Una volta completata l'estrusione, le prestazioni del profilo possono essere migliorate mediante trattamento termico.Per migliorare l'aspetto finale degli estrusi, i produttori di estrusi di alluminio utilizzano diversi tipi di finitura.

Tuttavia, questi richiedono un trattamento termico.Affinché gli estrusi raggiungano le dimensioni finali, devono subire diversi processi di lavorazione.

（a）Migliorare le prestazioni meccaniche

Può migliorare la resistenza alla trazione e la capacità di carico delle leghe delle serie 7000, 6000 e 2000.Per ottenere queste migliorie è importante posizionare il profilo nel forno.Questi trattamenti termici porteranno la lega ai requisiti prestazionali T5 o T6.

（b）Miglioramento della superficie

I profili in alluminio subiranno numerose operazioni di finitura.Il miglioramento della superficie non solo migliora l'aspetto generale dell'alluminio, ma migliora anche la resistenza alla corrosione dell'alluminio.Ad esempio, quando si anodizza l'alluminio, si ottiene l'aspetto naturale di uno strato di ossido.

Ciò si traduce in un ispessimento del metallo.Inoltre, il processo migliorerà la resistenza alla corrosione del profilo.Inoltre, il metallo diventa più resistente all'usura.

Ancora una volta, ciò risulterà in una superficie porosa, il che significa che la superficie accetterà colori diversi.Aumenterà anche l’emissività superficiale.

Sono disponibili alcuni altri processi di finitura.Come sabbiatura, verniciatura a polvere, vernice, ecc.

Aggiorneremo regolarmente la tecnologia e le informazioni sulla progettazione termica e sulla leggerezza e le condivideremo con voi come riferimento. Grazie per il tuo interesse per Walmate.