전기차 배터리 냉각판에 알루미늄을 사용하는 이유는?

알루미늄은 배터리 열 관리에 있어 논란의 여지가 없는 재료 선택입니다. 높은 열전도율, 낮은 밀도, 우수한 성형성을 제공합니다. 알루미늄으로 제작된 전기차 배터리 냉각판은 강철 대비 최대 5배 빠르게 셀에서 열을 전달합니다.

그러나 알루미늄은 냉각판 제작에 특정한 과제를 제시합니다. 재료의 높은 열전도율은 용접을 어렵게 만듭니다. 열이 빠르게 방산되므로, 변형 없이 적절한 융합을 달성하려면 TIG 용접과 같은 고급 기술이 필요합니다. 당사 작업장은 전기차 배터리 냉각판 생산을 위해 이 공정을 마스터했습니다.

열전도율 비교

• 알루미늄 6061: 167 W/m·K
• 강철: 50 W/m·K
• 스테인리스 강철: 15 W/m·K

알루미늄으로 제작된 전기차 배터리 냉각판은 열을 신속히 제거하여 셀 온도를 최적 범위인 15°C ~ 35°C로 유지합니다. 이는 더 빠른 충전 속도와 더 긴 배터리 수명으로 직결됩니다.

냉각판을 위한 TIG 용접의 장점:

모든 용접 공정이 전기차 배터리 냉각판에 적합한 것은 아닙니다. 부품은 10년 이상의 차량 수명 동안 누출 없이 내부 채널을 통해 액체 냉각수를 운반해야 합니다. 핀홀만 한 작은 용접 결함도 냉각수 손실과 배터리 고장을 유발합니다.

TIG 용접이 다른 방법보다 우수한 이유

MIG 용접 필러 금속을 빠르게 첨가하지만 미세한 기공을 남깁니다. 전기차 배터리 냉각판의 경우, 열 순환이 재료를 팽창 및 수축시킴에 따라 시간이 지나면서 그 기공이 누출 경로를 만듭니다. MIG는 또한 내부 채널에서 제거해야 하는 스패터를 생성합니다.

브레이징 모세관 현상에 의해 이음새로 흘러 들어가는 저온 필러를 사용합니다. 일부 응용 분야에서는 허용되지만, 브레이징된 전기차 배터리 냉각판 이음새는 융합 용접의 강도가 부족합니다. 차량 작동으로 인한 진동은 결국 브레이즈 이음새를 피로 파괴합니다.

레이저 용접 속도를 제공하지만 완벽한 맞춤과 고가의 장비가 필요합니다. 또한 알루미늄에서 열 응력 하에 균열이 발생할 수 있는 매우 좁은 열 영향부를 생성합니다.

TIG 용접 은 이러한 모든 문제를 해결합니다. 펄스 제어 기능이 있는 당사의 AC TIG 용접 공정을 통해 다음을 수행할 수 있습니다.

• 얇은 게이지 알루미늄에서 용융 관통을 달성하고 버닝 스루를 방지합니다.
• 기공이 없고 매끄럽고 일관된 용접 비드를 생성합니다.
• 전기차 배터리 냉각판의 뒤틀림을 방지하기 위해 열 입력을 제어합니다.
• 누출 방지 냉각수 이음새를 위해 특별히 제조된 4047 알루미늄 필러 로드를 사용합니다.

당사 작업장을 떠나는 모든 전기차 배터리 냉각판은 100% 육안 검사와 압력 테스트를 거칩니다. TIG 용접은 OEM 누출 기준을 충족하거나 초과하는 판을 생산할 수 있는 제어력을 제공합니다.

당사 전기차 배터리 냉각판의 설계 및 구조:

적절히 설계된 전기차 배터리 냉각판은 냉각수 유동 분배, 구조적 강성, 최소 중량이라는 세 가지 상충되는 요구 사항의 균형을 맞춥니다. 당사의 제조 공정은 각각을 체계적으로 처리합니다.

코어 구조:

당사의 표준 설계는 2피스 알루미늄 구조를 활용합니다. 일반적으로 1.5mm 6061 알루미늄으로 제작된 평평한 베이스 플레이트가 냉각수 유동 채널이 포함된 가공된 상부 플레이트에 접합됩니다. TIG 용접은 둘레와 내부 채널 경계 주변에 연속적인 밀봉을 생성하여 구조적 강도와 누출 저항을 모두 보장합니다.

냉각수 채널 형상:

채널 레이아웃은 배터리 모듈 아키텍처와 열 관리 요구 사항에 따라 사행형 또는 병렬 유동 구성으로 가공될 수 있습니다. 일반적인 채널 폭은 6mm ~ 12mm, 깊이는 2mm ~ 4mm 범위입니다. 용접 공정의 정밀도는 조립체 전체에 걸쳐 치수 안정성과 일관된 유동 특성을 유지하는 데 도움이 됩니다.

입구 및 출구 포트:

호스 연결, 퀵 커넥트 피팅 또는 특수 냉각 시스템 인터페이스를 수용하기 위해 맞춤형 포트 위치를 사용할 수 있습니다. 각 포트는 완전 용융 TIG 용접을 사용하여 부착되며 누출 없는 성능을 확인하기 위해 압력 테스트를 거칩니다. 표준 테스트는 장기적인 신뢰성을 보장하기 위해 정상 작동 조건을 초과하는 압력에서 수행됩니다.

재료 사양:

4047 필러 로드는 전기차 배터리 냉각판 응용 분야를 위해 특별히 선택됩니다. 높은 실리콘 함량은 열간 균열을 줄이고 TIG 용접 중 유동성을 개선하여 완전히 밀봉된 이음새를 생성합니다.

모든 배터리 모듈을 위한 맞춤형 사이징:

배터리 팩은 차량 제조사마다 크게 다릅니다. Tesla Model S 모듈용 냉각판은 Nissan Leaf 또는 상업용 전기 버스용과 완전히 다릅니다. 당사는 각 전기차 배터리 냉각판을 귀하의 특정 치수에 맞게 제작합니다.

표준 역량:

• 길이: 150mm ~ 1200mm
• 폭: 100mm ~ 600mm
• 두께(전체): 4mm ~ 15mm
• 채널 수: 2 ~ 24개의 병렬 채널
• 포트 방향: 상단, 측면 또는 끝단 진입

당사는 다음을 위한 전기차 배터리 냉각판을 생산할 수 있습니다:

• 각형 셀 모듈(가장 일반적인 형식)
• 원통형 셀 어레이(18650, 21700, 4680 셀)
• 파우치 셀 스택(더 얇고 넓은 채널 필요)
• 맞춤형 배터리 팩 프로토타입(단일 또는 소량)

각 설계 변경에 고가의 금형이 필요한 스탬핑 판과 달리, 당사의 TIG 용접 접근 방식은 금형 비용이 없습니다. 당사는 귀하의 전기차 배터리 냉각판 설계를 신속하게 반복하여 업데이트된 CAD 파일을 받은 후 며칠 내에 수정된 버전을 생산할 수 있습니다.

누출 테스트 및 품질 보증:

누출되는 전기차 배터리 냉각판은 치명적입니다. 냉각수가 고전압 부품에 접촉하면 단락이 발생합니다. 냉각수 손실은 열 폭주로 이어집니다. 당사는 품질 관리를 중요하게 생각합니다.

모든 판은 배송 전에 세 가지 테스트를 거칩니다:

확대경 하 육안 검사
모든 TIG 용접부는 10배 확대경으로 검사됩니다. 크레이터 균열, 언더컷, 충전 부족 또는 표면 기공을 찾습니다. 전기차 배터리 냉각판에서 단일 가시 기공이 발견되면 불합격 처리됩니다.

헬륨 누출 테스트
당사는 EV 배터리 냉각 플레이트를 진공 챔버에 넣고 채널에 15psi의 헬륨을 주입합니다. 질량 분석기가 헬륨 누출을 감지합니다. 당사의 합격 기준은 1 x 10^-6 mbar·L/s 미만으로, 이는 1년에 냉각수 1방울이 누출되는 수준의 극미량 누출에 해당합니다.

수압 시험
각 EV 배터리 냉각 플레이트는 최대 작동 압력의 1.5배 수압으로 30분간 물을 공급받습니다. 디지털 게이지로 압력 강하를 측정하며, 합격을 위해서는 압력 강하가 0이어야 합니다.

이 세 가지 테스트는 귀하의 EV 배터리 냉각 플레이트가 -30°C에서 +60°C까지의 수년간 열 사이클링 후에도 누출되지 않음을 보장합니다.

스탬핑 또는 브레이징 대안보다 TIG 용접 냉각 플레이트를 선택해야 하는 이유는 무엇입니까?

전기차 스타트업, 맞춤형 배터리 통합업체, 심지어 EV 개조를 진행하는 취미인에게도 당사의 TIG 용접 EV 배터리 냉각 플레이트는 작동하는 열 관리 시스템을 구축하는 가장 빠른 경로를 제공합니다.

자주 묻는 질문:

Q: 통합 장착 브래킷이 있는 냉각 플레이트를 용접할 수 있습니까?
A: 가능합니다. 제작 중에 모든 브래킷이나 스탠드오프를 EV 배터리 냉각 플레이트에 직접 TIG 용접할 수 있습니다. 이렇게 하면 볼트 체결 인터페이스가 필요 없는 단일 통합 부품이 생성됩니다.

Q: 용접 알루미늄 플레이트와 호환되는 냉각수 유형은 무엇입니까?
A: 표준 물-글리콜 혼합물(50/50 또는 60/40)이 완벽하게 작동합니다. 유전체 냉각수의 경우 양극 산화 사양을 조정합니다. 특정 유체 호환성에 대해서는 당사에 문의하십시오.

Q: 스케치만 있는 경우 CAD 서비스를 제공합니까?
A: 제공합니다. 배터리 셀 치수, 목표 냉각 채널 수 및 포트 위치를 보내주십시오. 당사 엔지니어가 제작 전 승인을 위해 귀하의 EV 배터리 냉각 플레이트의 CAD 모델을 생성합니다.

Q: TIG 용접 조인트는 몇 번의 열 사이클을 견딜 수 있습니까?
A: 당사는 -40°C에서 +80°C까지 1,000회의 열 사이클을 통해 플레이트를 테스트했으며 누출률이 0으로 측정되었습니다. TIG 용접 조인트는 기본 알루미늄 자체만큼 내구성이 뛰어납니다.