冲压式液冷板的制作方式是,靠压力机和模具对板材施加外力,让板材产生塑性变形以形成所需流道结构, 之后将液冷板的上下壳体经由钎焊焊接在一起从而制成。冲压式液冷板具备诸多优点,像是流道能够任 意设计,接触面积大,换热效果良好,生产效率高等、有着耐压与强度好的特性,可因为其制作需要开模, 所以成本较高之故,并且对平整度有严苛要求,安装之时难度大 ,就导致其存在这些局限 。
一、设计输入
1.电芯选型
电芯是方形电芯,它的额定容量是42Ah,标称电压为3.65V 。
2.标准化模组设计
为了便于开展各类汽车电池包能量需求设计,就得设计标准化模组,此次所设计的标准化模组结构是3并与10串,其能量为4.6KWh 。
3.模组的布置
对整个PACK能量的规划是55KWh,所以总共需要12个模组,360个电芯,模组运用4X3的布置形式。
4.电池包热管理设计工况
在环境温度处于40℃的情况下,当电芯1C放电的平均发热功率是5.6W时,电芯的最高温度不会超过40℃,电芯的温降速率不小于0.2℃/min,各电芯之间的最大温差被控制在5℃以内;在环境温度为 -5℃时,电芯的温升速率不小于0.3℃/min,各电芯之间的最大温差被控制在8℃以内。
5.冷却与加热方式
运用液体冷却以及加热方式,其中液体是由一半的去离子水和一半的乙二醇混合而成的液体,该液体的温度借助汽车空调系统以及PTC来加以控制。
二、液冷系统布置
在液冷系统里,其布置方式为采用3并2串的,在一个液冷板之上放置着两个模组情况之下,液冷板当中的流道区域应当覆盖模组底部,目的是保证最大换热面积,进入液冷系统的冷却液会被分水器分成三路。
三、液冷系统部件设计
液冷板的设计念头是这样的:先要凭借电池包箱体的大小以及模组的布局模式,去确定液冷板的长度跟宽度以及它进出口的位置;接着依据电芯在1C放电工况时的发热功率,大略算出将电芯维持在40℃以下所要带走的热量,再借助热阻法来确定流道尺寸;最后按照液冷板需要达成的耐压与强度要求,来确定它上壳体和下壳体的厚度。
依照液冷系统的布置方式能够看得出,冷却液经由分水器被分流之后分成三路流入液冷系统,为了确保这三路水的流量是一样的,便需要在分水器内部安置分流柱。
四、液冷系统仿真

当液冷系统模型设计得以完成之后,便要针对液冷系统的冷却以及加热性能展开仿真验证 ,在对液冷系统的冷却性能予以验证之前,得清楚电芯在1C放电工况之时的产热功率随时间变化的相关数据 ,数据获取的方式乃是对电芯进行绝热温升测试 ,借助对绝热温升曲线实施多段线性拟合 ,拟合所得到的斜率便是电芯的产热功率随时间变化的数据 。
展开仿真操作以前,要对数模予以简化,之后,把物性参数以及初始条件输入到仿真软件当中。
在环境温度处于40℃的情况下,于电芯1C放电的工况之时,针对电芯冷却过程所做的仿真结果,呈现于如下图示当中。能够观察获悉,电池模组上表面的最高温度是30.1℃,最低温度是28.7℃,电芯彼此之间的最大温差为1.4℃,电芯的温降速率为0.21℃/min。
在环境温度处于 -5℃这个状况下,针对电芯实施加热流程的仿真得出的结果,就如同下面所呈现的图示这般。能够观察到,电池模组上表面所具备的最高温度是 23.6℃,而最低温度是 21.3℃,电芯相互之间体现出的最大温差为 2.3℃,其中电芯的温升速率是 0.36℃/min。
对流场仿真针对液冷系统展开,获取到液冷板流道内流体的流速云图,如下图示。能察觉,液冷板各个流道内流体流速都处于0.5至0.6m/s范围,这表明各流道的流量分配是均匀的,进而致使模组均温性呈现良好状态。
五、水泵与水箱选型
借助流场仿真能够得出,整个液冷系统总的流阻是32.822KPa,把流阻换算成的扬程为3.28m,总流量是15L/min,所以依据扬程与流量并对照水泵的“压力-流量曲线”就能够挑选出适宜的水泵。经计算得出整个液冷系统的容积是5.18L,在进行水箱选型的时候要预留20%左右的余量,因而水箱的容积确定为6L。
六、结论
对此案例进行总结得出以下几点结论:
1.此液冷系统采用3并2串布置方案;
系统的总的流阻是32.8KPa,所选择的水泵是电子水泵P6207,当流量为15L/min的时候其扬程是4.8m,水箱的容积是6L 。
3.系统所采用的介质是50%的去离子水与50%的乙二醇,其流量为15L/min,进口温度是20℃,工况处于环境温度为40℃以及1C放电条件之下,此时它的冷却速率为0.21℃/min,电芯温度会降到30℃左右,这表明其冷却性能很不错,各个流道的流速都被控制在0.5至0.6m/s之间,这也说明其均温性挺好的;。
系统采用介质,该介质是50%去离子水与50%乙二醇构成,流量是15L/min在进行流动,进口温度为30℃,工况处于-5℃的环境温度下,此时其加热速率为0.36℃/min,电芯温度最终升至22℃左右,由此说明它的加热性能良好。