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新能源汽車(chē)散熱解決方案
來(lái)源: | 作者:id30024092 | 發(fā)布時(shí)間: 2019-03-22 | 10354 次瀏覽 | 分享到:


新能源動(dòng)力電池包散熱方案

以下內(nèi)容為兆信科技原創(chuàng),轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明。

   隨著乘用車(chē)IP67的要求成為必須,動(dòng)力電池系統(tǒng)可供選擇的冷卻方式范圍被嚴(yán)重收窄。在比較成熟的冷卻方式中,風(fēng)冷除了想辦法與其他熱傳遞手段配合使用外,已經(jīng)基本被排除在乘用車(chē)電池包應(yīng)用范疇以外。前半部分是散熱基本知識(shí),后半部分當(dāng)前典型車(chē)型的散熱方案應(yīng)用形式。

液冷板,似乎并沒(méi)有什么統(tǒng)一的定義,我們僅就動(dòng)力電池包的液冷板這個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景,給它下個(gè)定義,暫且這樣描述:動(dòng)力電池系統(tǒng)中,電池工作產(chǎn)生多余熱量,熱量通過(guò)電池或者模組與板型鋁質(zhì)器件表面接觸的方式傳遞,最終被器件內(nèi)部流道中通過(guò)的冷卻液帶走。這個(gè)板型鋁質(zhì)器件就是液冷板


對(duì)液冷散熱的基本要求:
散熱功率大,能夠及時(shí)導(dǎo)出動(dòng)力電池工作過(guò)程中產(chǎn)生的多余熱量,避免過(guò)量溫升的發(fā)生;
可靠性高,在道路車(chē)輛環(huán)境工作,振動(dòng)、沖擊、高低溫交變環(huán)境,對(duì)多數(shù)產(chǎn)品都是比較嚴(yán)酷的工作條件,而動(dòng)力電池電壓動(dòng)輒幾百伏,冷卻液泄漏是個(gè)嚴(yán)重問(wèn)題,即使你使用絕緣性能好的冷卻液,但遇到外部雜質(zhì)后,絕緣性能會(huì)立即降低,因此,冷板密封可靠性很重要;
散熱設(shè)計(jì)精準(zhǔn),避免系統(tǒng)內(nèi)溫差過(guò)大,這是出于鋰電池自身性能的要求,電池的性能和老化都與工作溫度密切相關(guān);
對(duì)冷板的重量有嚴(yán)格要求,這來(lái)自于動(dòng)力電池系統(tǒng)對(duì)能量密度的追求,嚴(yán)重拉低系統(tǒng)能量密度的冷卻系統(tǒng),是客戶和設(shè)計(jì)者都根本無(wú)法接受的。

 
幾個(gè)液冷板示例:
液冷系統(tǒng)利用液體流動(dòng)換熱系數(shù)較大的特性,依靠液體流動(dòng)轉(zhuǎn)移高熱量,是目前最有效的散熱方式之一,可消散幾百瓦到上千瓦的熱量。該廠家標(biāo)準(zhǔn)管路液冷板通過(guò)放置冷卻液管,直接與被冷卻設(shè)備底板接觸,可以在設(shè)備和冷卻液之間減少熱交換介面的數(shù)量,從而維持最低熱阻,提高性能。
該廠家是根據(jù)液冷板的工藝類(lèi)型對(duì)液冷板類(lèi)型做劃分,主要有:真空釬焊式水冷板(Aluminum Vacuum Brazing Coldplate)、攪拌摩擦焊式水冷板(FSW Coldplate)、埋管式水冷板(Exposed Tube Coldplate)和深孔鉆/腔體式水冷板(Aluminum / Copper Plate Long Hole Drilled)等幾種液體冷卻方式。他們各自的優(yōu)缺點(diǎn),可參照下表。








某廠家液冷板產(chǎn)品


這家是根據(jù)產(chǎn)品的最顯著特征對(duì)冷板類(lèi)型劃分的,共包括三種類(lèi)型。1,強(qiáng)調(diào)散熱性能。在流體路徑中采用翅片結(jié)構(gòu),增加與冷卻液的接觸面積,從而提高了熱傳導(dǎo)性能。產(chǎn)品具有真空釬焊構(gòu)造,可提供定制化配置


類(lèi)型2,強(qiáng)調(diào)低壓降。液冷板采用專(zhuān)門(mén)制作的CNC銑削微流道,在底板上形成流體通道。在低壓降條件下,具有卓越的散熱性能,從而降低了流體循環(huán)系統(tǒng)的成本。

類(lèi)型3,強(qiáng)調(diào)管路嵌入的結(jié)構(gòu)形式。將管材嵌入底板中,形成機(jī)械性能牢固的冷板。表面延伸液冷板采用更粗且布置更密集的管材增加面積,從而擴(kuò)大與冷卻液接觸的表面積,進(jìn)而提高熱傳導(dǎo)性能。


某廠家冷板產(chǎn)品實(shí)例

這種產(chǎn)品,整體重量較輕,但自身不能承重。


典型車(chē)型水冷散熱

在動(dòng)力電池系統(tǒng)中,將熱量從電芯表面帶走的方式比較多,僅就作用范圍不同,可以劃分成集成在模組內(nèi)部的電芯級(jí)別水冷散熱和設(shè)計(jì)在模組外部的模組級(jí)別水冷散熱。
Audi Q7 PHEV 電池包

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電芯級(jí)別水冷板
將水冷板或者導(dǎo)熱性能良好的介質(zhì)板材片材夾在電芯之間,成為模塊的一部分,以達(dá)到更好的散熱效果,這類(lèi)我們放在模組內(nèi)部水冷板這個(gè)標(biāo)題下面。


GM電池包模組實(shí)物


特斯拉model s模組


特斯拉圓柱電池水冷專(zhuān)利