Piastra di raffreddamento liquido in alluminio leggero per batterie per veicoli elettrici, ESS, server GPU, raffreddamento IGBT industriale

Il mercato in forte espansione dei nuovi veicoli energetici, dello stoccaggio dell’energia in rete e dell’hardware informatico basato sull’intelligenza artificiale ha portato sfide senza precedenti ad un flusso di calore elevato, esponendo evidenti difetti delle tradizionali soluzioni di raffreddamento:

Innanzitutto, il raffreddamento ad aria non è in grado di far fronte alle batterie ad alta potenza con ricarica rapida e ai densi cluster di GPU. La limitata dissipazione del calore porta al declassamento del surriscaldamento delle apparecchiature, alla riduzione dell'efficienza di funzionamento e all'invecchiamento accelerato dei componenti. In secondo luogo, le piastre fredde generiche di bassa qualità utilizzano percorsi di flusso interni irregolari, causando un grave squilibrio di temperatura tra le celle della batteria, il che aumenta i rischi di fuga termica e non rispetta i rigorosi codici di sicurezza regionali negli Stati Uniti, in Germania e in Giappone. In terzo luogo, le pesanti piastre di raffreddamento in rame portano un carico aggiuntivo sui pacchi batteria dei veicoli elettrici e fanno aumentare i costi complessivi del progetto, il che non è favorevole alla produzione di veicoli di massa. In quarto luogo, molti fornitori di piastre di raffreddamento non dispongono di una capacità di produzione di massa stabile, con conseguenti ritardi nelle consegne e qualità dei prodotti incoerente per gli importatori e gli integratori di sistemi esteri. In quinto luogo, la maggior parte dei produttori di sistemi di raffreddamento fornisce solo dimensioni standard senza personalizzazione flessibile, costringendo gli acquirenti a eseguire lavorazioni secondarie e cicli di manodopera e produzione di scarto.

• La piastra fredda a liquido funziona come uno scambiatore di calore compatto integrato direttamente nella struttura del pacco batteria.

  Interfaccia termica: le celle della batteria trasferiscono il calore disperso attraverso un materiale di interfaccia termica alla superficie di contatto piatta della piastra fredda. L'elevata conduttività termica dell'alluminio 3003 conduce rapidamente questo calore nelle pareti del canale.

  Fluidodinamica: il liquido refrigerante entra attraverso la porta di ingresso e viene distribuito nella rete di canali stampati. La geometria del canale è progettata tramite fluidodinamica computazionale per indurre turbolenze controllate alla portata target, in genere 2–10 L/min per piastra. Questo flusso turbolento distrugge lo strato limite termico che altrimenti isolerebbe le pareti del canale, aumentando notevolmente l’efficienza del trasferimento di calore.

  Reiezione del calore: quando il refrigerante scorre attraverso la matrice di canali serpentini o paralleli, assorbe energia termica ed esce a temperatura elevata attraverso la porta di uscita. Il fluido riscaldato viaggia verso un radiatore esterno, un refrigeratore o uno scambiatore di calore dove l'energia termica viene dissipata nell'aria ambiente prima che il fluido raffreddato ricircoli.

  Integrità strutturale: il legame brasato continuo tra la piastra superiore stampata e la piastra inferiore piatta forma un recipiente a pressione in grado di resistere alle pressioni della pompa, alle sollecitazioni di dilatazione termica e ai carichi di vibrazione incontrati negli ambienti di stoccaggio automobilistico e stazionario. A differenza delle piastre sigillate con guarnizioni o O-ring, non sono presenti elementi elastomerici soggetti a deteriorarsi o cedere nel tempo.