Applications des plaques de refroidissement liquide dans les véhicules à énergies nouvelles

Avec le développement rapide des véhicules à énergies nouvelles (VEN), les systèmes de batteries deviennent plus puissants, plus compacts et plus denses en énergie. De ce fait, la gestion thermique est devenue un facteur critique qui influe sur la sécurité, la durée de vie et les performances des batteries. Parmi les solutions thermiques existantes, la plaque de refroidissement liquide s'est imposée comme un composant essentiel des systèmes de batteries pour VEN.

Un système de refroidissement typique pour batterie de véhicule électrique se compose des cellules de la batterie, du refroidisseur, des canalisations et de la plaque de refroidissement liquide. Ces composants fonctionnent de concert pour maintenir des températures de fonctionnement optimales, garantir une température uniforme et prévenir l'emballement thermique.

le rôle des plaques de refroidissement liquide dans les systèmes de batteries pour véhicules électriques

La plaque de refroidissement liquide de la batterie, également appelée plaque froide, a pour fonction d'évacuer la chaleur des cellules de la batterie. Elle est généralement installée sous ou à côté des modules de batterie, permettant ainsi au liquide de refroidissement de circuler et d'absorber la chaleur générée lors de la charge et de la décharge.

Comparées au refroidissement par air, les plaques de refroidissement liquide offrent :

• efficacité de transfert de chaleur plus élevée

• réponse thermique plus rapide

• meilleure uniformité de température entre les cellules

• amélioration de la sécurité et de la durée de vie des batteries

À mesure que les systèmes de batteries évoluent vers des taux de charge et des puissances de sortie plus élevés, la demande en solutions avancées de plaques de refroidissement pour batteries de véhicules électriques continue d'augmenter.

Défis liés aux plaques de refroidissement par eau dans les applications pour véhicules électriques

Contrairement aux composants thermiques classiques, la plaque de refroidissement par eau utilisée dans les véhicules à énergies nouvelles doit fonctionner dans des conditions exigeantes :

• charge mécanique élevée (support des modules de batterie)

• exposition continue au liquide de refroidissement et corrosion potentielle

• exigences de longue durée de vie

• haute fiabilité et performances d'étanchéité

Par conséquent, les matériaux utilisés pour les plaques de refroidissement liquide en aluminium doivent offrir à la fois une résistance mécanique élevée et une excellente résistance à la corrosion. Ceci a conduit au développement de matériaux composites brasés de pointe, spécialement conçus pour les systèmes de refroidissement automobiles.

développement de matériaux composites brasés

Du point de vue de l'ingénierie des matériaux, les performances d'une plaque froide brasée dépendent fortement de la composition de l'alliage et de sa conception structurelle. Ces dernières années, plusieurs nouveaux matériaux composites de brasage à base d'aluminium ont été développés pour répondre aux besoins des systèmes de refroidissement des batteries de véhicules électriques.

1. Alliages de brasage en aluminium à haute résistance

Pour supporter le poids de la batterie et les charges structurelles, des alliages d'aluminium à haute résistance sont utilisés comme matériau de base pour les plaques de refroidissement liquide. Ces alliages offrent :

• excellente résistance mécanique

• bonne résistance à la fatigue

• compatibilité avec les procédés de brasage

En optimisant la composition de l'alliage, les fabricants peuvent améliorer à la fois l'intégrité structurelle et la durabilité à long terme de la plaque froide.

2. Matériaux de revêtement résistants à la corrosion

Les canaux internes d'une plaque de refroidissement liquide de batterie sont constamment exposés au liquide de refroidissement, souvent un mélange d'eau et de glycol. Cet environnement peut provoquer de la corrosion au fil du temps.

Pour remédier à ce problème, des couches de revêtement résistantes à la corrosion sont ajoutées au substrat en aluminium. Ces couches :

• améliorer la résistance à la corrosion du liquide de refroidissement

• prolonger la durée de vie

• maintenir des performances thermiques stables

Ceci est particulièrement important pour les applications de plaques de refroidissement de batteries de véhicules électriques où la fiabilité est primordiale.

3. Matériaux d'apport de brasage avancés

Les matériaux d'apport pour le brasage jouent un rôle essentiel pour garantir une liaison et une étanchéité solides dans une plaque froide brasée. Les matériaux d'apport modernes sont généralement à base de systèmes aluminium-silicium et offrent :

• bonne mouillabilité et fluidité

• force articulaire forte

• conductivité thermique constante

L'optimisation des matériaux de remplissage contribue également à réduire les défauts tels que la porosité et à améliorer la qualité globale du produit.

technologies de fabrication pour les plaques de refroidissement liquide des véhicules électriques

Plusieurs méthodes de fabrication sont utilisées pour produire des plaques de refroidissement liquide destinées aux applications automobiles :

technologie de brasage

Le brasage sous vide et le brasage sous atmosphère contrôlée sont largement utilisés pour la fabrication de produits en tôles froides brasées. Ces méthodes garantissent une liaison solide, une excellente étanchéité et une répartition uniforme de la chaleur.

Extrusion et soudage

Les structures de plaques de refroidissement liquide en aluminium extrudé offrent une résistance élevée et un bon rapport coût-efficacité, ce qui les rend adaptées à la production à grande échelle.

soudage par friction-malaxage (FSW)

Le système FSW offre des joints haute résistance et étanches, ce qui le rend idéal pour les conceptions de plaques froides structurelles nécessitant à la fois des fonctions de refroidissement et de support de charge.

Chaque procédé est sélectionné en fonction de la conception du produit, des exigences en matière de coûts et des objectifs de performance.

optimisation des performances des plaques de refroidissement de batterie

Pour obtenir des performances optimales, la conception de la plaque de refroidissement liquide doit prendre en compte :

• structure du canal d'écoulement

• uniformité de la distribution du liquide de refroidissement

• chute de pression et résistance à l'écoulement

• efficacité de transfert de chaleur

Des outils de simulation et des méthodes de test avancés sont utilisés pour optimiser la conception des canaux et garantir le bon fonctionnement de la plaque de refroidissement liquide de la batterie dans des conditions réelles d'utilisation.

Avec l'évolution constante des véhicules à énergies nouvelles, l'importance d'une gestion thermique efficace ne fera que croître. La plaque de refroidissement liquide est devenue un élément clé pour garantir la sécurité, les performances et la durée de vie des batteries.

Grâce au développement de matériaux composites brasés avancés, à une conception d'alliage améliorée et à des procédés de fabrication optimisés, les solutions modernes de plaques de refroidissement pour batteries de véhicules électriques atteignent une résistance accrue, une meilleure résistance à la corrosion et des performances thermiques améliorées.

À l'avenir, avec les progrès continus de la technologie des batteries, les solutions de plaques de refroidissement liquide en aluminium haute performance et de plaques froides liquides brasées joueront un rôle encore plus crucial dans le succès des véhicules à énergies nouvelles.