新エネルギー車用水冷板材料の開発と応用

新エネルギー水冷板材の開発・設計

1.1 ろう付け水冷却板の材料設計と適用

一般的に使用される電池のろう付き水冷構造には、図2に示すように、水冷プレート構造と直接冷却プレート構造の2種類があります。通常、アルミニウム製brazingシート製品は、2枚の上下のO状態アルミニウムシートでろう付けされ、そのうちの1枚は、電池を冷却するために不凍液の流れを容易にする流路構造でスタンプされ、電池を連続的に冷却する。

これら2つの構造部品の水冷板材については、通常、製品の材料の強度と耐食性が主に考慮される。高強度複合材料と水冷板構造設計を組み合わせることで、薄く、コスト削減を実現できるため、水冷板の開発の重要な基盤として、新素材の継続的な開発が可能です。

2.水冷板用新素材の開発に対応

2.1 3種類のコア材料合金設計

主な比較は、標準の3003アルミニウム合金と3つの新たに開発された材料A、BおよびCの3つのコア材料の組成設計です。AとBが3003アルミニウム合金の改良材料であることが表2からわかる。3003アルミニウム合金と比較して、それらはより高いCuおよびMn要素を含む;また、CuおよびMn要素の高い含有量を除きCコア材料も、Si要素の高い含有量を含む。

2.2 異なる材料のろう付け後の電位図4は、アルミニウム合金の電位に対する主な合金元素の影響を示しています。Mn、Cuなどの含有量が増加すると、合金の電位が大幅に増加します。Znの含有量が増加するにつれて、合金の電位が著しく低下し、その後徐々に安定する。合金電位に対するSiおよびMgの影響は比較的小さい。

3. 議論

3.1 材料構造設計が腐食に及ぼす影響

一般的な3003アルミニウム合金が腐食をピットする傾向がある材料腐食試験結果から見ることができます。犠牲層を材料の表面に加えると、材料の腐食機構が変化し、すなわち、穴開け腐食から層状腐食(図6参照)まで、材料の耐食性を大幅に向上させることができます。

3.2 材料ポテンシャル差の設計

材料は表面電位とコア材料電位の差を達成するように設計され、ブラウンバンドを生成し、腐食能力を向上させます。複合材料の複合構造を合金化して一致させることにより、図7に示すように、ろう層とコア材層は30〜50μmの高密度沈殿ゾーンの層を形成します。その電位はコア材料の約50mV低く、層状腐食は高密度沈殿域に沿って優先的に発生し、芯物質の寿命を延ばします。また、A/Bアルミニウム合金複合材料の腐食能力がCよりも優れている理由を説明し、3003アルミニウム合金よりも明らかに優れています。A/Bアルミ合金複合材料は、最適化された組成設計を通じてブラウンバンドの効果を生み出すことができるからです。

4. 結論

(1)水冷板は、新エネルギー車に必要な電池冷却管理のための重要な熱交換器です。それは異なった合金の設計によって強さおよび耐食性を改善するように設計することができる。

(2) 耐食性は、犠牲層を加えたり、異なる電位帯を生成する構造を設計することで改善できます。