新能源汽车动力电池冷板式液冷散热解决方案
虽然汽车市场进入了数十年来的寒冬时期，但就细分市场而言，新能源汽车仍是当下最火热的领域之一。
新能源汽车行业背景
在海外，特斯拉作为引领者，推动汽车行业向电动化、智能化发展，传统主流车企由过去的观望和谨慎，纷纷加大投入，积极布局电动汽车战略。
在国内，新能源汽车被列为国家战略性新兴产业，从直接的补贴政策到市场化驱动的双积分政策，新能源汽车的发展一直以来受到相关部门的关注与支持。
根据中国汽车工业协会的数据显示，2019年1~6月，中国汽车产业整体产销量分别为1213.2万辆和1232.3万辆，同比分别下跌13.7%和12.4%，但是，新能源汽车依旧保持高速发展，产销量分别为61.4万辆和61.7万辆，同比分别增长48.5%和49.6%。预计2025年全球新能源汽车仅乘用车销量就将达到1100万辆。
新能源汽车电池与散热概况
出于电动汽车动力电池更高续航里程的追求，目前高镍化是行业内最为关注的重点。近年来，技术上已经能稳定上车的可能在250-260Wh/kg之间，300Wh/kg将是一个突破口。如何通过电池热管理平衡能量密度提升之后的安全性能，是最为紧迫的一项任务。
作为新能源汽车的重要组成部分，热管理系统在整车需求量快速增长、单车价值量提升的双重驱动下，未来市场空间巨大。
预计2019年新能源乘用车销量110万辆，2020年达150万辆，其中采用液冷型热管理系统约占70%，风冷型热管理系统约占30%。相对应的汽车空调系统市场空间约有25.3亿元、34.5亿元，整车热管理系统则是70亿元与96 亿元。
新能源汽车动力电池分类
目前，主流的锂电池封装形式主要有三种，即圆柱、方形和软包。圆柱和方形电池的外包装多为钢壳或者铝壳。软包外包装为铝塑膜，其实软包也是一种方形，市场上习惯将铝塑膜包装的称为软包，也有人将软包电池称为聚合物电池。不同的封装结构意味着不同的特性，它们各有优缺点。
圆柱电池
软包电池
方形电池
电池特性
动力电池主要由：正极、隔膜、负极、电解液、电池外壳组成。
正极
活性物质一般为锰酸锂或者钴酸锂，镍钴锰酸锂材料，电动自行车则普遍用镍钴锰酸锂（俗称三元）或者三元+少量锰酸锂，纯的锰酸锂和磷酸铁锂则由于体积大、性能不好或成本高而逐渐淡出。导电集流体使用厚度10--20微米的电解铝箔
隔膜
一种经特殊成型的高分子薄膜，薄膜有微孔结构，可以让锂离子自由通过，而电子不能通过
负极
活性物质为石墨，或近似石墨结构的碳，导电集流体使用厚度7-15微米的电解铜箔
电解液
在锂电池正、负极之间起到传导离子的作用，是锂离子电池获得高电压、高比能等优点的保证。一般由高纯度的有机溶剂、电解质锂盐、必要的添加剂等原料，在一定条件下、按一定比例配制而成的
电池外壳
分为钢壳（方型很少使用）、铝壳、镀镍铁壳（圆柱电池使用）、铝塑膜（软包装）等。
电池材料物理参数
独特的旅行方式
在电池液冷散热设计中，可以通过降低单电池厚度、采用双面冷却技术、填充高导热材料等措施减小电池内部到液冷板之间的热阻。
冷板式电池液冷板设计要求
温度是确保动力电池性能最重要的参数之一，适宜的工作温度，能够有效减缓电池的老化、鼓包和安全性问题，同时能够发挥电池的最优性能。
通常的动力电池包内，集成了多个电池单体，单体性能的一致性直接影响电池组整体的性能和寿命。处在电池包内不同位置的电池单体，其散热条件也有所不同。动力电池的液冷板的性能主要取决于：
A 电池包内部整体维持在合理温度范围内；
B 不同电池单体的温差尽可能小；
C 电池与液冷板之间的接触热阻尽可能得小;
D 冷却液与冷板的热阻小；
E 冷板内的冷却液流速均匀性要求；
F 液冷板密封可靠性要求；
G 液冷板轻量化要求；
电池与液冷板的热阻小，有利于把电池的热量更快传导至液冷板，同时更小的热阻有利于冷却液更好的进行对流换热。冷却液流速的均匀性，是保障散热的均匀性，减少局部温度过高的前提。
同时，车辆在行驶过程中振动、冲击、高低温交替等情况不可避免，密封可靠性高的液冷板可以有效防止因冷却液泄漏导致的无法散热、电池温度过高甚至引起电池爆炸等问题。
动力电池系统对能量密度有着很高的追求，因此对液冷板的重量有严格的要求，若液冷板过重，将严重拉低系统能量密度，客户和设计者都将无法接受。
影响液冷板冷却效果的主要因素
冷却液的温度
在冷却过程中，冷却液的温度低，电池与冷板接触部分的温度低，远离冷板的位置，温度高，二者的温差较大；另一方面，冷却液在电池包内部循环过程中，从进口到出口，温度一直在发生变化，因此电池单体的温度有所不同。需进行深入的分析，只有精确的系统级的热设计可以解决这个问题，而不只是简单的调节冷却液温度。
冷却液流量
冷却液的流量越大，单位时间内带走的热量越多，进出口的温差越小，但对应的泵的功率大，能耗高，液体压强大，同时泵具有不同的规格，相同条件下，流量大的泵通常成本更高。一味的追求大流量将导致能耗、液体压强和成本增加，对液冷循环系统的强度也是一个很大的考验，泄漏风险上升。
电池液冷散热解决方案
作为新能源汽车的核心组成部分的动力电池包，其液冷板的性能直接关系到电池包散热的好坏和功率密度的提升。在更高的系统能量密度的要求下，研发了轻量化超薄液冷板，采用最新的吹胀成型技术，最薄处为0.6mm，有效降低了冷板的重量。
案例一：超薄液冷板
对于冷却性能的提升方面，在不改变进出口流道的结构布局前提下，通过流道的优化改进，提升温度均匀性，优化后的冷板最高温度比优化前降低了5℃，已申请专利保护。
案例2：板翅式高效换热液冷板
采用无钎剂的真空钎焊技术，在上下导热面板中填充锯齿形换热翅片，在提高换热性能的同时还改善流道均匀性性。真空钎焊成型工艺具有表面清洁度度高，流道性好，抗腐蚀性能强，成本低等优势。
板翅式液冷板截面图
锯齿形换热翅片
液冷板热仿真图
本文标题：新能源汽车动力电池冷板式液冷散热解决方案
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