目前新能源车市场的液冷板类型主要有以下几种:
口琴管式液冷板
口琴管式液冷板具有成本低、重量轻、结构相对简单、生产效率高等优点,但由于其流道单一、接触面积小、管道壁薄,导致它的换热效果一般且承重能力较差。
压式液冷板
冲压式液冷板具有流道可任意设计、接触面积大、换热效果好、生产效率高、耐压与强度好等优点,但由于其需要开模,因此成本较高,且对平整度要求高,安装难度大
吹胀式液冷板
吹胀式液冷板具有成本低、换热效果好、生产效率高等优点,但由于其材质偏软,因此在耐压与强度方面存在较大的短板。
平行流管式液冷带
平行流管式液冷带具有换热效果好、适用于圆柱形电芯的优点,但由于其结构复杂,因此成本高。
型材加搅拌摩擦焊
这种将型材通过搅拌摩擦焊连接成型的液冷板具有可靠性好、承重能力好、表面平整度好、换热效果好等优点,但由于其厚度较厚且加工方式复杂,因此成本高、重量重且空间占有率高。
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液冷板一体化与集成化
随着单电芯能量密度达到一定瓶颈之后,只能靠提高PACK成组率来提高整包的能量密度了,为了往电池包内塞进更多的电
芯,模组越做越大,甚至取消掉模组这个概念,直接往箱体上堆电芯,这就是CTP。与此同时,电池水冷板也朝着大板子
的方向发展,要么就是选择集成到箱体或者模组,要么就是做成一大块冲压板平铺于箱体底部或者盖在电芯顶面。
比较有意思的是,口琴管水冷方案从面世以来都是以整体铺设居多,就比如Audi的e-tron的电池包三明治方案,但是现在
反而冲压板相对来说多见一些,我想重要的原因有三: 设计的可变性,换热面积上的优势以及结构强度上的优势。虽然
大的冲压板模具费较贵,但是从现在几个大厂的选择和实际应用角度来看应该是个趋势。
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水冷散热器的设计原则
1基材的选择:尽量避免一个系统中有两种电极电位差较大的金属,减少电化学腐蚀。
2冷板种类选择:基于液冷系统的结构和是否承载重去选择
3 流量的确定:由于水冷的系统比较庞大,一般不会对整个系统做仿真分析,而是先设定水冷散热器流量,再根据对应的系统流动阻力匹配水泵。总热量和工质的物性参数确定后,流量和温升成反比;若温升较高,则水冷系统的换热器(冷却水用)需要设计的比较大;若温升过低,则需要选用比较大的水泵。因此温升过高或过低都会引起成本的增加。基于经济性考虑,常常有个经济型温升范围,也就同步确定了散热器的流量。
4.水冷流道截面的设计:经理论推导,对流热阻与截面的水力直径成正相关的关系。也就是说,其他条件相当,水力直径越大,对流热阻越大。我们知道,水力直径D=4A/X,其中A为流道截面积,X为流道截面周长,也就是说,截面积相等的条件下,周长越大,水力直径越小,对流热阻越小。
1. 在冷水板中,流速来确定管径,一般而言,流速过高流阻就大,流速过低又浪费管道材料。
2. 冷板进出口内径一般是客户定的,因为要与客户接口匹配。
3. 冷板内部流道的合理设计与选择是考验一个水冷板设计工程师技术水平的地方。
4. 冷板内部流道的设计与选择的简单描述:
(1) 考虑客户对冷板均温性的要求设计流道的串并联结构和尺寸,而串联还要考虑温升、流阻等,并联要考虑分流均匀、温升。
(2) 考虑客户对冷板流阻的限制,有些简单的流道手工计算结果更准。
(3) 不同流道形式制造成本的差异一定要考虑,量产成本很重要。
(4) 机械强度。
(5) 加工工艺。
(6) 制造成本。
水冷板的在电机中的应用。
两种水冷集成技术路线,一种是与箱体集成,另一种是与模组集成。这是水冷方案在两个不同技术层面的迭代。
水冷板集成在模组上有什么好处?比较大的好像应该是热传递效率高,省电。水冷板集成在箱体或是单独的置于模组与下箱体内表面之间,在加热或冷却模组电芯时,也同时对下箱体进行了加热或冷却,这势必耗损电量。不足在于冷却液体泄漏带来的安全风险。另外,在标准模组阶段,模组数量往往是很多的,这让单独的进行冷板的集成可能在成本上没有那么划算。随着大模组技术的推进,将会让模组集成水冷得到进一步推广开来,而品牌车型的不断采用,也将带来示范作用。
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关于水冷散热器的气密性测试目前已经得到各个厂家的重视,在了解水冷散热板气密性测试前,我们首先来了解一下水冷
散热板的使用作用以及应用行业。做水冷散热板的厂家都知道,水冷散热板需要拥有很高的散热功率适用于很多领域,比
较有代表性的就是新能源领域的动力电池上。由于动力电池在生产的时候所需要的热量很高,水冷散热板能够及时导出动
力电池工作过程产生的多余热量,可避免过量温升的发生。
各个厂家对水冷板的质量有严格要求,这也来自于动力电池系统对能力密度的追求,如果因为水冷散热板的问题严重拉低
系统能量密度的冷却系统,那是客户都不可能接受的,所以水冷散热板在出厂的时候对气密性测试要求也是相当严格。
水冷散热板由于要求很高,在测试密性的时候也是要选择高精度的气密性测试设备来进行测试。
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