Der Markt für Elektrofahrzeuge (EV) verzeichnet ein rasantes Wachstum. Dieses Wachstum hat zu der Notwendigkeit geführt, größere und effizientere Elektrofahrzeugbatterien zu entwickeln, die die Reichweite des Fahrzeugs erhöhen, eine lange Lebensdauer haben und schnell aufgeladen werden können. Hersteller von Elektrofahrzeugbatterien stehen vor einer zunehmenden Herausforderung beim Wärmemanagement:
Erhöhte Batteriereichweite
Effizient gestaltete und kompakte Wärmemanagementlösungen sorgen für eine bessere Kühlung und ermöglichen Ihnen die Maximierung der Elektrofahrzeugreichweite durch den Einsatz dichterer Batterien.
Verlängern Sie die Batterielebensdauer und erhöhen Sie die Zuverlässigkeit
Eine optimale Kühlung von Elektrofahrzeugbatterien reduziert die thermische Verschlechterung und erhöht die Zuverlässigkeit.
Verbessern Sie die Sicherheit
Die Sicherheit von Elektrofahrzeugbatterien ist ein zentraler Aspekt. Ein effizientes Wärmemanagement ermöglicht eine effektive Kühlung und hält die Batterien stabil und sicher.
Experten für Wärmemanagement seit über 50 Jahren
Columbia-Staver entwickelt und produziert seit über 50 Jahren thermische Kühllösungen in unseren maßgeschneiderten Design- und Produktionsstätten in Großbritannien und China. Wärmemanagementlösungen, einschließlich der Kühlung von Elektrofahrzeugbatterien, können nur so gut sein wie das technische Wissen, die Erfahrung und die Fertigungskapazitäten, die ihnen zugrunde liegen. Columbia-Staver bietet die komplette schlüsselfertige Lösung.
Unsere Kühldesigns unterstützen eine Reihe von Batteriezellen
Technologien zur Kühlung und zum Wärmemanagement von Elektrofahrzeugbatterien
Columbia-Staver ist in der Lage, eine Reihe von Kühllösungen für Elektrofahrzeugbatterien zu entwickeln und herzustellen, darunter auch vollständig maßgeschneiderte Lösungen. Im Folgenden finden Sie einige typischere Designs, die Ihnen einen Einblick in die Bandbreite der von uns angebotenen Lösungen geben sollen. Aufgrund der Vielfalt der Zellformen und vor allem der unterschiedlichen Temperaturverteilungen innerhalb der Zellen müssen Wärmemanagementlösungen flexibel sein. Columbia-Staver hat eine Technologie entwickelt, die sich nicht nur an die Zell- und Modulform anpassen kann, sondern auch das Kühlmittel direkt auf den Hotspot der Zelle richten kann.
Leichte Aluminium-Kühlplatten können individuell an die ausgewählten Zellen angepasst werden und der Flüssigkeitsströmungsweg kann individuell angepasst werden, um eine optimale Kühlung der Hotspots der Zelle zu gewährleisten.
Interleaved-System zur Kühlung von Pouch-Zellen.
Das Kühlmittel wird gezielt auf die Zellen-Hotspots zwischen den Anschlüssen geleitet.
Das Kühlmittel wird über Rohre vom Kühler zugeführt und zum Kühler zurückgeführt und über Verteilerkanäle innerhalb des Moduls verteilt.
Zwischenlamellensystem zur Kühlung prismatischer Zellen.
Das Kühlmittel wird gezielt auf die Zellen-Hotspots zwischen den Anschlüssen geleitet.
Kühlmittel wird über Rohre vom Kühler zugeführt und zum Kühler zurückgeführt.
System zur Kühlung zylindrischer LTO-Zellen. Die Zellen sind mit Kühlplatten versehen und das Kühlmittel wird gezielt auf den heißen Punkt zwischen den Anschlüssen geleitet. Die Systemverbindung erfolgt über Rohre.
Kühllösung für zylindrische Zellen. Der Hotspot der Zelle steht in direktem Kontakt mit der Kühlplatte.
Columbia Staver Ltd hat eine Kühlplatte entwickelt, die das Delta T zwischen einzelnen Batteriezellen deutlich reduzieren kann. Bei der isothermen Kühlplatte befinden sich Einlass und Auslass am selben Ende der Platte. Die Einlass- und Auslassanschlüsse können vom Kunden spezifiziert werden und können in einer Linie mit dem Verteiler oder im 90°-Winkel dazu angeordnet sein.
Der Strömungsweg innerhalb der Platte erfolgt durch eine kundenspezifische Extrusion, die auf die vom Kunden angegebene Breite und Länge ausgelegt ist. Dieses Design kann individuell angepasst werden, damit die Kühlplatte zur zentralen Komponente einer komplexen Batteriepack-Baugruppe wird.
Die Innengeometrie innerhalb des Verteilers steuert den Kühlmittelfluss in die Kanäle der Extrusion. Bei der Analyse durch fortgeschrittene CFD bietet die Standardgeometrie eine sehr gute Isothermisierung. Allerdings haben Kunden unterschiedliche Designanforderungen und Kühlherausforderungen.
Mithilfe der CFD-Software kann die Geometrie innerhalb des Verteilers angepasst werden, wodurch die Druckverteilung und damit das Gleichgewicht der Flüssigkeit, die durch bestimmte Kanäle innerhalb der Extrusion fließt, geringfügig verändert werden.
In den Bildern unten ist ein Beispiel dargestellt, das Bild links zeigt die Ergebnisse mit der Standard-Innengeometrie. Nach der Durchführung des CFD-Optimierungsprogramms zeigten 15 % der Zellen eine Verbesserung um 1 °C und 75 % der Zellen verbesserten sich um 0,5 °C. Diese Verbesserung ist im Bild rechts zu sehen.
Produktion
Diese isothermen Kühlplatten wurden für die Produktion großer Stückzahlen entwickelt, weshalb der Fließweg ein maßgeschneidertes Extrusionsteil ist. Columbia-Staver ist sich bewusst, dass sich die Kosten für ein kundenspezifisches Extrusionswerkzeug in der Anfangsphase eines Projekts, in dem möglicherweise kleine Mengen an Prototypen erforderlich sind, als unerschwinglich erweisen könnten.
Columbia-Staver kann durch CNC-Bearbeitung und Löten einen Fließweg herstellen, der die Form und Funktion des extrudierten Teils exakt nachbildet:
Für Anwendungen, bei denen es auf Gewicht und Platz ankommt, kann Columbia-Staver die ideale Lösung anbieten. Die gestanzte und verbundene Platte besteht aus zwei Schichten sehr dünnem (normalerweise 0,8 mm) Aluminium. Der Strömungsweg wird entworfen und dann auf eine dieser Schichten gedruckt und die Schichten werden dann zusammengefügt. Anschließend durchlaufen die Platten einen Erhitzungs- und Pressvorgang, bei dem die beiden Platten durch Diffusion miteinander verbunden werden. Der gedruckte Strömungsweg wird dann mit Hochdruckluft erweitert, um eine Blase zu bilden.
Diese Platten können klein sein, um einzelne Pouch-Zellen zu kühlen, oder groß, um die Kühlung zylindrischer oder prismatischer Zellen zu ermöglichen.
Um ein Aufblähen der beiden Schichten zu verhindern, verbinden Grübchen die obere und untere Schicht. Diese Vertiefungen erzeugen auch Turbulenzen im Kühlmittelfluss und verbessern die thermische Leistung.
Der Strömungsweg kann optimiert werden, um die gewünschte thermische Leistung zu erreichen.
Columbia-Staver hat die epoxidgebundene mehrschichtige Kühlplatte entwickelt.
Diese Technologie ist ideal für Prototypen und kleine Produktionsläufe, da keine Werkzeuginvestitionen erforderlich sind.
Die mittlere Schicht bildet den Strömungsweg und kann so angepasst werden, dass die Kühlplatte Folgendes nachahmen kann:
• Blasenplatten
• Reibrührgeschweißte Platten
• Serpentinenplatten
• Extrudierte Parallelflussplatten
Fertige Kühlplatte mit drei miteinander verklebten Epoxidschichten und Anschlussblöcken mit O-Ring-Dichtung
Bild einer Cold Plate mit transparent gemachter oberer Schicht. Dies zeigt den Strömungsweg, der in diesem Fall so gestaltet ist, dass er wie eine Blasenplatte funktioniert
Explosionszeichnung mit Darstellung der drei einzelnen Lagen, Anschlussblöcke und Befestigungsschrauben
Dreistufige Kühlplatte
Sprechen Sie mit unseren Experten
Wir bieten eine Reihe von Dienstleistungen an, darunter:
- Designüberprüfung und -optimierung
- Design for Manufacture (DFM)
- CFD-Analyse
Kostenoptimierte Serienproduktion
Columbia-Staver berät und unterstützt Sie jederzeit gerne in der nächsten Phase Ihres Wärmemanagementprojekts, von der ersten Anfrage bis hin zu definierten Design- und Fertigungsanforderungen.
Wenn Sie mit uns sprechen, werden Sie mit einem Designexperten für Wärmetechnik verbunden, nicht mit einem Verkäufer. Sie können sicher sein, dass Sie bei der Besprechung Ihrer Projektdetails die richtige technische Beratung von jemandem erhalten, der Ihre Spezifikationen und Anforderungen versteht.
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