在比较成熟的冷却方式中,风冷除了想办法与其他热传递手段配合使用外,已经基本被排除在乘用车电池包应用范畴以外。再加上特斯拉的示范效应,水冷不再是预研课题,而成了尽快商业化的重点。液冷板,似乎并没有什么统一的定义,我们先就动力电池包的液冷板这个应用场景,给它下个定义,暂且这样描述:动力电池系统中,电池工作产生多余热量,热量通过电池或者模组与板型铝质器件表面接触的方式传递,结果是被器件内部流道中通过的冷却液带走。这个板型铝质器件就是液冷板。
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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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冷却液溢出原理可能性分析
对于宏电池的说法,由于液冷板与接头和焊料材料之间存在着差异,因此焊接处可能发生电化学反应从而生成氢气,这是有可能的,正因如此在使用3 系铝合金替代9 系铝合金的试验中,产气现象得到了明显改善。
对于铝和乙二醇之间发生反应产生气体的说法,该说法不能作为主要的产气原因。虽然铝合金醇化反应和乙二酸腐蚀反应会产生气体,但是一方面冷却液中有抑制剂防止腐蚀,另一方面醇化反应不可持续,乙二酸腐蚀是长期氧化的结果,都与短期的试验结果不符,因此该反应不是问题的主要原因。
对于氟氯酸钾助焊剂与乙二醇之间反应导致气体产生的观点,即产气现象与硅偏析现象之间有着密切的联系。该现象与当前所遇到的问题较为接近,但也是只有现象而无具体的化学反应原理。因此若要进行进一步研究,则可以通过探究硅偏析现象的来源从而找到问题和原理。
在功率模块的简化热阻模型的芯片区域设置水冷板流道结构,得到水冷板模型的过程,包括:根据功率模块的发热量、每个芯片的尺寸及芯片布局,确定发热源区域;根据发热源区域设计水冷板流道结构尺寸,水冷板流道结构的尺寸小于功率模块的基板尺寸,水冷板流道结构的尺寸大于发热源区域。
根据功率模块的发热量、每个芯片的尺寸及芯片布局,确定发热源区域的过程,包括:根据功率模块的实际工况下的总损耗,计算每个芯片的发热量;根据每个芯片的发热量、每个芯片的尺寸及芯片布局,确定发热源区域。
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散热器与水冷板
散热器. 一般是通过液体循环来换热的,叫radiator,很多也叫heat exchanger,也就是换热器的意思,比如汽车里边的翅片式散热器; 若是直接与电子元件器件接触而进行散热的装置,此类散热器,一般翻译为cooler, 比如 CPU cooler , 电脑散热器。同时,也有些人把散热片,heatsink , 也叫做散热器。严格来说,散热片是没有风扇的,只是五金制品,风冷散热器是由散热片与风扇组合在一起的。散热器是将设备的热量直接散发在外界。水冷板,国外叫cold plate ,直译叫冷板,国内很多译成water cooling plate, 或liquid cooling plate. 这是一种通过液冷换热的元件,原理是在金属板材内加工形成流道,电子元件安装于板的表面(中间涂装导热介质),冷却液从板的进口进入,出口出来,把元件的发出的热量带走。水冷板流道形成的工艺常见的有:摩擦焊、真空钎焊、埋铜管、深孔钻等。
把散热器理解为换热器的话,那么,散热器+水冷板+水泵+管路,就形成了一个完整的液冷系统。水冷板负责吸收发热件的热量传导到流经液体中,散热器则负责用翅片吸收被加的液体中热量,再通过外界的空气与翅片表面热交换,达到给元器件降温制冷的目的。
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耐腐蚀设计
耐蚀合金的设计选择是提高耐蚀性的关键因素。例如,在板翅式热交换器中隔开流体通道的铜焊板,由一个内部和外
部覆层组成,通常占板片总厚度的10%左右。复层是一种钎焊合金,它将钎焊片连接到热和冷鳍以及将钎焊片连接到侧杆
。真空钎焊合金使用硅酮和其他元素来降低合金的熔点。由于钎焊合金的阳极比铁芯多,所以钎焊合金提供阴极保护,从
而起到防腐作用。阴极保护是一个概念,在造船行业已经使用了几十年。对于钢制的船体,一个由活性元素制成的塞子,
如锌,用来保护船体。因为锌比钢更活跃,所以锌的腐蚀速度比钢快。在铝的合金元素中,铜和铁含量较低的合金具有较
好的耐腐蚀性。3xxx系列合金通常是抗腐蚀性较高的合金之一,6xxx合金也具有很高的抗腐蚀性。冷板和换热器的设计还
需要考虑其他因素。内部流体静压和外部应力使主要部件处于应力状态。这些应力通常要求强度高的合金(6xxx系列)用于钎
焊片和/或焊片。钎焊板厚度是性能、重量和防腐蚀之间的权衡。厚的铜焊板很重,会降低热性能。薄的铜焊板承受应力
的强度较低,防腐蚀能力也较弱。如果存在腐蚀性环境,薄的铜焊板比厚的板能承受更短的时间的攻击。
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