冷卻方案的案例
帶有點陣結構冷卻方案的燃氣渦輪發動機部件
對于航空或燃氣渦輪發動機中需要高溫條件下運行的零件來說，很多零件需要帶冷卻通道。在這方面，根據市場觀察，除了冷卻通道，點陣結構在散熱方面也獲得了不斷深入的研究與應用。
提高局部對流冷卻效果
根據市場研究，UTC聯合技術正在將3D打印技術應用于燃氣渦輪發動機部件的冷卻方案，包括在燃氣渦輪發動機部件的壁內部的點陣結構。通過點陣結構為燃氣渦輪發動機部件提供有效的局部對流冷卻，使得部件可以經受通過核心流動路徑的熱燃燒氣體的高溫。
據了解，UTC聯合技術所設計的點陣結構可以適應于任何給定的燃氣渦輪發動機部件或部件的某個部分的特定冷卻需求。換句話說，通過改變點陣結構（圖中編號80）的設計和密度，可以調整以匹配外部熱負荷和局部壽命要求。
不過對于任何給定的點陣結構來說，實際設計可取決于部件的幾何形狀。還需要考慮各種要求，包括壓力損失、局部冷卻流量、冷卻空氣熱量吸收、熱效率、總體冷卻效率、空氣動力學混合和可生產性考慮，并且還需要考慮燃氣渦輪發動機的特定參數。
點陣結構（圖中編號80）可以通過諸如粉末床金屬熔融的增材制造工藝來生產，當然還可以通過電子束熔化（EBM）工藝來生產。不過，據了解，UTC聯合技術還通過鑄造工藝來生產點陣結構，這種增材制造工藝可用于生產難熔金屬芯（RMC），包括但不限于鉬c。
左手冷卻通道，右手點陣結構
談到發動機部件的冷卻技術，我們通常想到的是冷卻通道的方式。根據市場觀察，增材制造技術可以用來實現帶冷卻通道的發動機葉片從而使得這些葉片可以在極高的溫度下運行，而沒有這些冷卻通道的情況下，這些葉片會在極高的高溫下發生變形。而3D打印可以使得冷卻通道的形狀極為復雜，從而提高冷卻效率，使得發動機可以在更高的溫度下運行，從而使得飛機的運行效率更高，更經濟。
展開 帶有點陣結構冷卻方案的燃氣渦輪發動機部件
對于航空或燃氣渦輪發動機中需要高溫條件下運行的零件來說，很多零件需要帶冷卻通道。在這方面，根據3D科學谷的市場觀察，除了冷卻通道，點陣結構在散熱方面也獲得了不斷深入的研究與應用。
提高局部對流冷卻效果
根據3D科學谷的市場研究，UTC聯合技術正在將3D打印技術應用于燃氣渦輪發動機部件的冷卻方案，包括在燃氣渦輪發動機部件的壁內部的點陣結構。通過點陣結構為燃氣渦輪發動機部件提供有效的局部對流冷卻，使得部件可以經受通過核心流動路徑的熱燃燒氣體的高溫。
根據3D科學谷的了解，UTC聯合技術所設計的點陣結構可以適應于任何給定的燃氣渦輪發動機部件或部件的某個部分的特定冷卻需求。換句話說，通過改變點陣結構（圖中編號80）的設計和密度，可以調整以匹配外部熱負荷和局部壽命要求。
不過對于任何給定的點陣結構來說，實際設計可取決于部件的幾何形狀。還需要考慮各種要求，包括壓力損失、局部冷卻流量、冷卻空氣熱量吸收、熱效率、總體冷卻效率、空氣動力學混合和可生產性考慮，并且還需要考慮燃氣渦輪發動機的特定參數。
點陣結構（圖中編號80）可以通過諸如粉末床金屬熔融的增材制造工藝來生產，當然還可以通過電子束熔化（EBM）工藝來生產。
不過，根據3D科學谷的了解，UTC聯合技術還通過鑄造工藝來生產點陣結構，這種增材制造工藝可用于生產難熔金屬芯（RMC），包括但不限于鉬c。
3D科學谷Review
左手冷卻通道，右手點陣結構
談到發動機部件的冷卻技術，我們通常想到的是冷卻通道的方式。根據3D科學谷的市場觀察，增材制造技術可以用來實現帶冷卻通道的發動機葉片從而使得這些葉片可以在極高的溫度下運行，而沒有這些冷卻通道的情況下，這些葉片會在極高的高溫下發生變形。
展開 新型被動冷卻方案：用于質子交換膜燃料電池堆的均熱板
02
成果掠影
近期，華南理工大學機械與汽車工程學院簡棄非教授團隊提出了一種新穎的被動冷卻方案，將均熱板集成到質子交換膜燃料電池堆中進行熱管理。研究團隊設計并制作了1.32 mm厚的均熱板，并通過使用加熱墊在不同功率下進行測試來驗證其傳熱性能。在確認均熱板能夠滿足散熱要求后，在快速啟動和穩態運行期間對與均熱板耦合的電池堆的輸出特性進行實驗評估。結果表明均熱板在熱通量密度僅為 0.052 W/cm2的情況下有效運行在蒸發部分，同時在 48 W 下保持最大面內溫差 2.6 °C。在電池堆從 0 A 到 40 A 的快速啟動加載過程中，均熱板表現出快速的熱響應和出色的溫度均勻性，防止由于工作溫度不當而導致堆棧性能下降。與一般的風冷電池堆相比，與均熱板結合的電池堆的電壓顯著提高了 21.7%。這些結果系統地證明了均熱板用于風冷質子交換膜燃料電池堆熱管理的可行性。相關研究成果以“Experimental study of a passive thermal management system using vapor chamber for proton exchange membrane fuel cell stack”為題發表于《Renewable Energy》。
03
圖文導讀
圖1 (a)PEMFC傳熱原理圖，(b)蒸汽室工作原理圖。
展開 泵的冷卻水管路方案的選擇
冷卻水管路布置應符合表的規定，賣方在技術報價時應明確冷卻水管路系統的方案。
三、泵冷卻水管路方案的選擇
1.輸送介質溫度低于120℃的，通常不設置專門的冷卻系統，多采用本身介質來潤滑和冷卻，對于易結晶或含有顆粒的介質應配有密封面沖洗管路(設計時均留有接口)。
2.輸送介質溫度高于120℃時，應考慮是否需要對軸承箱進行冷卻，冷卻水管路系統采用表中的方案A和方案K。
3.輸送介質溫度高于120℃時，宜對密封液(或緩沖液)進行冷卻(金屬波紋管密封除外)，以降低密封腔的溫度，改善密封的工作條件，延長其使用壽命。冷卻水管路系統采用表中的方案K和方案M。
4.輸送介質溫度高于300℃時，不僅泵頭部分需要冷卻，懸架軸承室也應設有冷卻系統，泵結構一般為中心支承形式，機械密封最好采用金屬波紋管型，但價格高(價格是普通機封的10多倍)。
5.輸送易結晶液體時，應考慮對機械密封設置外供液體(如水、蒸汽等)進行冷卻(Quench)密封腔，并防固體在大氣側積聚；輸送飽和蒸汽較高的液體(如液化氣、液氨等)時，應考慮對機械密封設置一外供液體(如40℃熱水、蒸汽等)進行加熱(Quench)，以防止液化氣或液氨等因壓降汽化而結冰，并防止輔助密封圈變硬發脆，失去密封作用。
展開 
美國新勢力Lucid 的電池冷卻方案
▲圖7.BMU的位置在一個模組上方
Part 2
和特斯拉的頂部冷卻（4680）方式做對比
當然特斯拉想做的，是在底部做支撐和泄壓排放，然后在頂部做電氣連接和絕緣設計，并且通過導熱膠的部分，讓母排的熱量充分散出去。
相比較Lucid頂部做電氣連接嵌塑的方法，這種電氣絕緣和導熱散熱模式效果可能更直接一些。再加上里面本來就有的散熱板，面向400V900A的特別容易發熱的充電曲線，這個設計并不過分。
▲圖7.特斯拉的4680散熱設計對比
比較期待3月份等4680Model Y完成交付，實際產品設計出來以后，我們看這一代產品和國內電池的性能差異。
小結：美國這邊做圓柱電池設計還是非常多的，而在中國不太有人愿意做圓柱電芯的應用，主要還是因為在中國很難打通產品設計到制造層面這條通路——車企的方案還是通過供應商來直接做更快；同時主要的圓柱供應商能力也比較有限。
展開 輕型純電動商用車動力電池冷卻性能分析
目前對動力電池冷卻主要是:保證充放電時產生的熱量及時散出;各模塊間溫度分布均勻。因此，本文以國內某輕型商用純電動車用磷酸鐵鋰電池包為研究對象，對現有電池冷卻方案進行了性能試驗對比和數據分析，確定了電池包冷卻的最終方案。
2動力電池冷卻方案
動力電池的冷卻主要有風冷、制冷劑冷卻和水冷三種方式;與其他兩種冷卻技術相比，風冷方式技術更成熟，其研發、制造成本相對較低，周期短，目前被廣泛采用，國內目前市場上的純電動汽車也主要以風冷為主。風冷方式又分自然冷卻和強制冷卻。因此，某輕型商用純電動車型動力電池也選擇風冷方式，設計了強制冷卻和自然冷卻兩種風冷方式。強制冷卻是由鼓風機將乘員艙內被空調冷卻的25～30℃空氣抽進電池箱體，通過電池箱體內部強制對流帶走電池散發的熱量，最后排入環境中。自然冷卻無單獨冷卻系統，僅依靠自然對流散熱，該方式電池溫度高，但成本低。
為滿足車輛總重量大、續駛里程長的要求，該車型選用磷酸鐵鋰電池電容量達75kWh。因在現有成熟車型上進行動力總成改型設計，受車體空間影響，電池必須安放在地板下，且電池模塊必須分別放置在前后兩電池箱內才能滿足安裝要求。電池包冷卻方案結構示意圖如圖1。
由圖1所示，經過計算流體力學(CFD)分析后確定下來的強制冷卻方式為:風道入口布置在車廂內第三排座椅下，通過冷卻風道引入電池后箱，靠近后箱進口處電池通過引風板迫使氣流下行，后箱再通過8個膠管與前箱相連，熱空氣由布置在發動機艙的鼓風機通過4個膠管從前箱抽出來，排入到大氣中。自然冷卻方式是取消電池冷卻風道、鼓風機，后箱入口、前箱出氣口封堵，電池箱內結構和強制冷卻相同。
展開 電動汽車800V高壓充電技術現狀及趨勢
3.2.3冷卻技術
隨著充電電流的增大，充電系統的冷卻問題將成為大功率充電技術需要解決的關鍵技術課題。大功率充電系統需要冷卻的對象主要包括電池包、高壓線纜以及充電連接器，下面將逐一進行說明。
電池包冷卻：等效電流對應的電池產熱量見表6。隨著充電電流的增大，電池產熱隨也之增加。當等效充電電流由180A提升至500A，電池產熱將增加3倍，給電池冷卻帶來了很大的挑戰。行業電池冷卻解決方案見表7，分為風冷、液冷、直冷和浸沒式冷卻等新興方式。以上方案在成本、性能上各具優缺點，目前行業液冷及直冷應用正在逐漸增多，且向集成化方案發展。為應對大功率充電的挑戰，行業傾向于在直冷、浸沒式冷卻上不斷優化，以滿足大功率產熱量增加的冷卻需求，同時尋求其他新興冷卻技術路線，如浸沒式冷卻方案。
高壓線纜冷卻：在2015充電國家標準框架下，最大充電電流限制在250A以內，線徑50mm2的高壓充電線纜3無須冷卻即可滿足需求。隨著大功率充電電流的提升，需要考慮線纜的冷卻方案。以最大400A充電電流為前提，目前行業內有三種解決方案進行冷卻，見表8：高壓線束冷卻解決方案，分別為自然冷卻、油冷、液冷。三種高壓線束冷卻方案各有優缺點，行業普遍共識為當充電電流低于400A時，采用自然冷卻。如果采用冷卻介質冷卻方案，則需要新設冷卻系統，增加系統失效點的同時，整車成本也會增加。當充電電流超過400A時，結合實測數據考慮采用加冷卻介質的方案。
直流充電連接器冷卻：目前ChaoJi工作組成員單位有在進行應對HPC功能的液冷充電接口方案的研究與探索，且已經取得了一定的進展與成果。充電接口液冷技術方案見表9。
展開 Motor-CAD— 新能源驅動電機快速設計與優化工具
- 電驅動系統潤滑冷卻詳細設計與驗證
Motor-CAD具有豐富的CAE接口，可結合其他專業軟件，構建電驅動系統的虛擬仿真環境，共同實現電驅動系統潤滑冷卻的詳細設計與性能評估。
聯合傳動系統軟件Romax，完成電機及傳動機構的各自潤滑冷卻系統的解耦設計，并進行電驅動潤滑冷卻系統損耗和溫升特性等指標仿真模擬。
耦合各專業三維有限元分析軟件，實現電驅動潤滑冷卻方案的精細化評估。無縫集成電磁模塊Maxwell、熱模塊AEDT Thermal，流體模塊Fluent，進一步實現電機冷卻系統的溫度場三維仿真和精確量化。
基于臺架測試數據，對上述模型精度進行評估和標定?；跇硕ê蟮哪Ｐ?，開展參數靈敏度分析和魯棒性分析，充分考慮各類加工、裝配誤差等產生的影響，確保潤滑冷卻方案的可靠性
展開 電動機與變速器總成的熱管理分析
總成結構中變速器的發熱源主要是由齒輪之間摩擦及油與殼體間的摩擦等產生;它們自身的冷卻主要是靠被動冷卻系統來執行，都能得到較好的散熱管理。而電動機中的發熱源則集中在定子、轉子和繞組等(包括銅耗、鐵耗、機械損耗及雜散損耗)，針對散熱方案可多方面考慮，本文主要對總成結構中的電動機部件進行溫度場熱分析，通用的冷卻方案是主要對定子外圍設計冷卻水套，使之與整車熱管理系統相連，在滿足整車熱管理的情況下，主動對電動機進行散熱冷卻。而在集成結構中如能充分考慮箱體內油的冷卻作用，將其引入電動機轉子軸心處冷卻，將是不同模式的熱管理方案。
2. 電動機結構分析
電動機殼體-水冷套
變速器齒輪組合
電動機驅動軸
變速器殼體
在進行熱分析前，首先需觀察分析其結構組成形式，結構如圖1所示，其由電動機本體結構包括定轉子、水冷套前后端蓋、變速器殼體結構及內部齒輪組合等構成。
圖1 總成結構外觀
其總成內部結構如圖2所示的電動機定子、轉子及變速器齒輪等結構構成。
圖2 總成內部外觀
3. 電動機冷卻方案分析
由于本文所述的電動機結構是與變速器集成一體化集成設計，所以冷卻方式除了傳統的定子增加水冷套冷卻外，還可以考慮利用變速器內部本身的被動冷卻系統流動的油液體對電動機轉子軸心進行冷卻，但是該種方案就面臨很多問題，例如變速器內部運轉的潤滑油的流量與壓力是否足夠，是否能使之在電動機轉子內部運轉流動起來、電動機轉子進行油冷卻是否效果明顯等。而接下來將對該兩種方案進行具體溫度場分析和可行性分析。
展開 新能源充電樁冷卻方式的對比分析
隨著新能源電動汽車的崛起，其配套的充電樁也隨之普及，尤其是快充樁功率密度高，散熱需求大，冷卻方案的選擇尤為重要。以上重點分析了充電樁風冷方式和液冷方式的優劣，供大家參考。
水冷系統的節能智控方案
水冷系統的外冷可以采用多種組合冷卻方案，從而達到節能的效果，另外智能控制是關鍵一環。
基于蜂窩結構復合液冷相變材料的軟包鋰離子電池熱管理數值研究
目前，鋰離子電池的熱管理技術可分為主動冷卻、被動冷卻和混合冷卻三種形式，常見的主動冷卻方式包括強制風冷和液冷。
02
成果掠影
近期，中國科學院寧波材料技術與工程研究所田爽老師團隊針對鋰離子軟包電池模塊的溫升和溫差問題，提出了一種新型混合液體和相變材料（PCM）蜂窩結構的電池熱管理系統（BTMS）。開路電壓（OCV）、內阻、開路電壓溫度導數、比熱容和導熱系數電池的性能是通過實驗獲得的。
對比風冷、PCM冷卻和混合冷卻三種BTMS，發現使用風冷方案電池溫度超過工作溫度，而液體PCM冷卻（LPCM）的混合冷卻方案可以有效控制電池的最高溫度。當冷卻液流速為0.06 m/s、入口溫度溫度為36℃，電池的最高溫度和最大溫差分別為42.3℃和4.3℃，LPCM具有最佳的熱管理性能。結果表明，BTMS數值模型可為采用混合液冷的PCM方案設計提供參考。
相關研究成果以“Numerical study of thermal management of pouch lithium-ion battery based on composite liquid-cooled phase change materials with honeycomb structure”為題發表于《Journal of Energy Storage》。
展開 為儲能行業提供新的解決方案
具體而言，在儲能領域，統一專為儲能電池開發了一系列高效冷卻產品，包括統一儲能專用低電導率熱管理液NE2、統一儲能專用低電導率熱管理液NE100以及統一OAT有機長效冷卻液等，可完整覆蓋不同應用場景，實現對儲能電池系統的有效冷卻。此外，統一還針對數據中心冷卻需求，打造出統一石化數據中心浸沒式絕緣油，確保系統安全、高效、低碳、經濟運轉。
在新能源汽車領域，統一推出了包括統一新能源低電導率熱管理液、氫燃料電池、大功率直流充電樁熱管理液等在內的十余種新能源車輛油液產品，全面覆蓋新能源汽車領域各個使用場景。
相比目前行業里的儲能冷卻產品，統一的儲能冷卻解決方案，是可持續、高效的，能夠為未來的能源管理提供更多可能性。這主要得益于統一石化在關鍵液冷技術上的深厚底蘊和持續創新。
據了解，統一擁有國家級實驗室——統一T-lab低碳潤滑實驗室，并連續多年獲得CNAS 17025認證，具備完善成熟的研發能力。同時，統一也是國家發動機冷卻液的國家標準起草單位之一。公開資料顯示，早在10多年前，統一石化就已經建立起儲能領域液冷技術的研發和工程應用能力。在此基礎上，公司研發團隊針對電化學儲能系統的特點，自主設計了新型低導電性冷卻液方案，兼顧了絕緣性、防腐蝕性、穩定性等多項指標，顯著提升了產品的安全性和壽命。
冷卻不再是簡單的技術問題
在儲能領域未來發展的過程中，冷卻不再是簡單的技術問題，而是關乎能源利用效率和系統穩定性的核心議題。統一石化不僅為今天的世界提供解決方案，更著眼于未來的能源需求，用低碳科技引領儲能冷卻新時代。
作為低碳潤滑行業的先行者，統一經過多年來的創新積累，已經形成了從低碳原料采購、綠色智能工廠、低碳產品研發、碳資產管理等全產業鏈低碳布局。
展開 HyperMesh 與MoldFlow 聯合仿真在解決轎車儀表板翹曲收縮上的應用
在MoldFlow 中對冷卻方案進行優化，基本
解決了儀表板的翹曲和收縮問題，避免了重新開模帶來的成本和時間上的損失。
關鍵詞: 儀表板 中面模型 翹曲 收縮 工藝模擬 工藝優化
HyperMesh與MoldFlow聯合仿真在解決轎車儀表板翹曲收縮上的應用--謝曉龍.pdf
新能源汽車電池熱管理系統知識詳解
這主要是通過冷卻與加熱來實現，其冷卻方式主要分為三類：
1、 風冷：風冷是以低溫空氣為介質，利用熱的對流，降低電池溫度的一種散熱方式，分為自然冷卻和強制冷卻(利用風機等)。該技術利用自然風或風機，配合汽車自帶的蒸發器為電池降溫，系統結構簡單、便于維護，在早期的電動乘用車應用廣泛，如日產聆風（Nissan?Leaf）、起亞Soul?EV等，在目前的電動巴士、電動物流車中也被廣泛采納。
2、 液冷：液體冷卻技術通過液體對流換熱，將電池產生的熱量帶走，降低電池溫度。液體介質的換熱系數高、熱容量大、冷卻速度快，對降低最高溫度、提升電池組溫度場一致性的效果顯著，同時，熱管理系統的體積也相對較小。液冷系統形式較為靈活:?可將電池單體或模塊沉浸在液體中，也可在電池模塊間設置冷卻通道，或在電池底部采用冷卻板。電池與液體直接接觸時，液體必須保證絕緣(?如礦物油)?，避免短路。同時，對液冷系統的氣密性要求也較高。此外，就是機械強度，耐振動性，以及壽命要求。?液冷是目前許多電動乘用車的優選方案，國內外的典型產品如寶馬i3、特斯拉、通用沃藍達、吉利帝豪EV。
3、 直冷：直冷(制冷劑直接冷卻)：利用制冷劑(R134a等)蒸發潛熱的原理，在整車或電池系統中建立空調系統，將空調系統的蒸發器安裝在電池系統中，制冷劑在蒸發器中蒸發并快速高效地將電池系統的熱量帶走，從完成對電池系統冷卻的作業。目前通過直冷的冷卻方式基本在電動乘用車上，最典型的如BMW?i3(i3有液冷、直冷兩種冷卻方案)。
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