液冷板的案例
【STAR-CCM+電池冷卻】基于直流道液冷板的動力電池冷卻性能仿真
冷卻液質量流量增加，液冷板壓降增加幅度逐漸變大，因為冷卻液的沿程水頭損失與流速的二次方呈正比，所以液冷板壓降增加幅度變快。隨冷卻液質量流量增加，模型2 的壓降增加幅度明顯小于模型1，因為模型1 的冷卻液分布不均勻程度隨著冷卻液質量流量增加而加劇，各流道流速差異較大，使冷卻液壓降增幅大于模型2。冷卻液質量流量從0.25 kg/s 增加到0.45 kg/s 時，模型2 比模型1 的壓降最大降幅為12.5kPa，在液冷板系統能耗方面，模型2 的液冷板結構優于模型1 的液冷板結構。
3.4 冷卻液質量流量對電池組溫度場的影響
冷卻液質量流量除了對液冷板系統能耗有較大影響外，也是影響液冷式電池組熱管理系統散熱能力的關鍵因素之一，增加或降低冷卻液質量流量可以強化或削弱電池熱管理系統的換熱能力。此外，冷卻液入口溫度也是影響電池熱管理系統散熱能力的重要因素，降低冷卻液入口溫度可以增加電池組與液冷板之間的溫差來強化換熱。本文分別分析冷卻液質量流量和入口溫度2 個變量對電池組溫度場的影響。
首先，設定冷卻液入口溫度為20 ℃，改變冷卻液質量流量為0.25、0.30、0.35、0.40、0.45 kg/s 進行仿真模擬，仿真結果如圖8 所示。
從圖8 可以看出，電池組最高溫度θmax 隨冷卻液質量增加而降低，但隨著冷卻液質量流量增加，下降幅度逐漸減小。因為冷卻液流量增加對換熱系數的影響逐漸減小，所以電池組散熱增量也逐漸減小。電池組的最大溫差Δθmax 隨冷卻液質量流量增加而減低，這是由于冷卻液質量流量增加，冷卻液溫度分布均勻性均更好。
展開 新能源pack系統散熱解決方案-液冷板選型和設計
液冷板，似乎并沒有什么統一的定義，我們僅就動力電池包的液冷板這個應用場景，給它下個定義，暫且這樣描述：動力電池系統中，電池工作產生多余熱量，熱量通過電池或者模組與板型鋁質器件表面接觸的方式傳遞，最終被器件內部流道中通過的冷卻液帶走。這個板型鋁質器件就是液冷板。目前新能源車市場的液冷板類型主要有以下幾種：
1.口琴管式液冷板
口琴管式液冷板具有成本低、重量輕、結構相對簡單、生產效率高等優點，但由于其流道單一、接觸面積小、管道壁薄，導致它的換熱效果一般且承重能力較差。
壓式液冷板
沖壓式液冷板具有流道可任意設計、接觸面積大、換熱效果好、生產效率高、耐壓與強度好等優點，但由于其需要開模，因此成本較高，且對平整度要求高，安裝難度大
3.吹脹式液冷板
吹脹式液冷板具有成本低、換熱效果好、生產效率高等優點，但由于其材質偏軟，因此在耐壓與強度方面存在較大的短板。
4.平行流管式液冷帶
平行流管式液冷帶具有換熱效果好、適用于圓柱形電芯的優點，但由于其結構復雜，因此成本高。
5.型材加攪拌摩擦焊
這種將型材通過攪拌摩擦焊連接成型的液冷板具有可靠性好、承重能力好、表面平整度好、換熱效果好等優點，但由于其厚度較厚且加工方式復雜，因此成本高、重量重且空間占有率高。
6為了驗證液冷板的性能與安全可靠性，需要對液冷板進行如下三個方面的測試
出貨檢測
外觀檢測；
尺寸檢測；
常溫密封性。
展開 基于正交試驗的液冷板散熱性能的研究
整個冷板表面的最高溫度為65.0℃，主要熱量集中在中間8個熱源區域，冷板表面最低溫度為42.0℃，板面最高溫與最低溫相差23.0℃，中間8個熱源區域的最大溫差接近3.6℃。圖3(b）是冷板流道的壓力云圖，冷板流道最大壓力為19 458.5 Pa，在冷卻液進口處。沿著流道的走向，每經過一個90°拐角，壓力值迅速減小，直至出口處，壓力降為0。
圖3 小通道液冷板仿真結果
2.3 無小通道液冷板的散熱性能對比
保證流道橫截面積不變，將中間熱源區域的小通道結構去除，建立無小通道液冷板三維模型，設置相同的邊界參數和熱功耗，進行模擬分析。結果如圖4所示，冷板中心區域溫度最高為72.4℃，最大溫差接近6.2℃，最大壓力為31 802.3 Pa。對比圖3和圖4的溫度云圖，在邊界參數不變的情況下，小通道冷板表面最高溫度比無小通道冷板表面最高溫度降低了10%，由此可見增加小通道后的液冷板散熱性能顯著提高。
圖4 無小通道液冷板仿真結果
3 影響小通道散熱性能的因素研究
肋片是小通道流道的主要結構，其尺寸設計能直接影響液冷板的散熱性能及流阻。雖然小通道冷板的換熱性能較高，但是由于流道散熱面積的減小，同時會出現壓力過大的問題。故在設計小通道結構時需綜合考慮多種因素，如散熱能力、壓降、加工工藝等。控制冷板外形和流道走向不變，對小通道肋片尺寸參數進行分析優化。
3.1 肋片間距單因素影響分析
采用控制變量法，保證其他參數不變，只改變肋片間距進行仿真計算，結果如圖5(a）所示，在流道高度和肋片厚度一定的條件下，相鄰肋片之間的距離越大，冷板表面的溫度越高，流道熱阻越小。說明肋片間距的過度增加并不有利于冷板的散熱性能。肋片間距的增加導致冷板中心熱源區域的流道數減少，流道的換熱面積與冷板整體面積的占比也隨之減小，因此冷板表面溫升增大，總體的換熱效率降低。
展開 新能源pack系統散熱解決方案-液冷板工藝
液冷板，似乎并沒有什么統一的定義，我們僅就動力電池包的液冷板這個應用場景，給它下個定義，暫且這樣描述：動力電池系統中，電池工作產生多余熱量，熱量通過電池或者模組與板型鋁質器件表面接觸的方式傳遞，最終被器件內部流道中通過的冷卻液帶走。
對液冷板的一般要求散熱功率大，能夠及時導出動力電池工作過程中產生的多余熱量，避免過量溫升的發生；可靠性高，在道路車輛環境工作，振動、沖擊、高低溫交變環境，對多數產品都是比較嚴酷的工作條件，而動力電池電壓動輒幾百伏，冷卻液泄漏是個嚴重問題，即使你使用絕緣性能好的冷卻液，但遇到外部雜質后，絕緣性能會立即降低，因此，冷板密封可靠性很重要；散熱設計精準，避免系統內溫差過大，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；對冷板的重量有嚴格要求，這來自于動力電池系統對能量密度的追求，嚴重拉低系統能量密度的冷卻系統，是客戶和設計者都根本無法接受的。
溫度是確保動力電池性能最重要的參數之一，適宜的工作溫度，能夠有效減緩電池的老化、鼓包和安全性問題，同時能夠發揮電池的最優性能。通常的動力電池包內，集成了多個電池單體，單體性能的一致性直接影響電池組整體的性能和壽命。處在電池包內不同位置的電池單體，其散熱條件也有所不同。動力電池的液冷板的性能主要取決于：
A 電池包內部整體維持在合理溫度范圍內；
B 不同電池單體的溫差盡可能小；
C 電池與液冷板之間的接觸熱阻盡可能得小;
D 冷卻液與冷板的熱阻小；
E 冷板內的冷卻液流速均勻性要求；
F 液冷板密封可靠性要求；
G 液冷板輕量化要求；
電池與液冷板的熱阻小，有利于把電池的熱量更快傳導至液冷板，同時更小的熱阻有利于冷卻液更好的進行對流換熱。冷卻液流速的均勻性，是保障散熱的均勻性，減少局部溫度過高的前提。
展開 
一種用于服務器芯片散熱的液冷板實驗研究
液冷板是間接液冷的關鍵部件之一。液冷板的材料、結構和制造工藝對散熱性能有很大影響。
目前微通道成形技術包括微銑削、微線切割、激光微加工、光刻等。液冷板的焊接方法有回流焊、擴散焊、摩擦焊等。微通道采用電火花線切割加工。雖然微通道液冷板具有優良的散熱性能，但微通道液冷板的制造工藝存在一定的弊端。
為了保證良好的密封條件，液冷板需要焊接成一個整體。大多數焊接工藝存在成本高、生產效率低的問題。即使采用效率更高的回流焊，微通道也容易被焊料堵塞。微通道液冷板制造工藝的缺陷阻礙了其在數據中心的大規模部署。
02
成果掠影
為了解決服務器冷卻技術中結構復雜、制造成本高、制造周期長等問題，華南理工大學潘敏強教授團隊提出了一種新型的加工工藝的液冷板。輥粘工藝起源于制冷行業的蒸發器制造工藝。此工藝可批量生產，并可靈活調整產品結構。采用輥粘接工藝可大大降低生產成本和液冷板泄漏風險。近年來，對輥粘液冷板的研究主要集中在PV/T太陽能集熱系統和動力電池熱管理方面。目前，將其應用于服務器散熱的研究較少。為此，針對一種低成本、可批量生產的服務器芯片熱管理方案，提出一種輥粘液冷卻板(RBLCP)，并通過實驗研究其傳熱性能和流動特性。該團隊建立了RBLCP的性能測試平臺。通過經驗研究了彎曲、流道形狀、流量和加熱功率對RBLCP性能的影響。結果表明，彎曲對其傳熱性能影響不大。但隨著流量的增加，彎曲后RBLCP的流動特性比彎曲前的RBLCP差。RBLCP的傳熱性能和流動特性主要由流道的彎曲程度決定。與彎曲為" Z "形的RBLCP (Z-RBLCP)相比，彎曲為" N "形的RBLCP (N-RBLCP)具有更好的綜合性能。
展開 比亞迪取得液冷板及儲能裝置專利，提供一種液冷板及儲能裝置
來源 | 國家知識產權局官網
近日，據國家知識產權局公告，比亞迪股份有限公司取得一項名為“一種液冷板及儲能裝置“，授權公告號CN220172239U，申請日期為2023年6月。
專利摘要顯示，本實用新型提供一種液冷板及儲能裝置，液冷板包括冷卻段，冷卻段包括進液開口、出液開口和數個流道，數個流道沿冷卻段的寬度方向并排且間隔設置，且數個流道沿著冷卻段的長度方向延伸；進液開口和出液開口分別位于冷卻段的長度方向相對兩端，并與數個流道連通；流道包括兩個側壁，沿流道的寬度方向，兩個側壁相對設置，每一個側壁設有數個凹槽和數個第一凸起，數個凹槽和數個第一凸起均沿著側壁長度方向間隔設置，且第一凸起和凹槽交叉排列；沿流道的寬度方向，每個流道的兩個側壁上的凹槽一一對應，兩個側壁上的第一凸起一一對應。
END
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展開 新型特斯拉閥毛細管液冷板性能分析
液體冷板廣泛用于新能源汽車燃料電池電堆的散熱，但實際應用中暴露出散熱通道受熱不均勻、壓力損失大等問題。
02
成果掠影
近期，廣西大學機械工程學院潘明章教授團隊提出了一種正向特斯拉閥毛細管散熱通道和反向特斯拉閥毛細管散熱通道的設計，旨在緩解毛細管仿生流動通道內彎曲處的渦流問題。在相同工況下，分別得到液冷板原、正、反向散熱通道的壓力分布等性能指標。
結果表明，正向冷卻通道顯著降低了液體冷卻板的壓力損失，而反向通道有效地改善了傳熱。針對反特斯拉閥毛細管通道中遇到的壓差過大的問題，在反向特斯拉閥毛細管冷卻通道上設計了不同數量的閥門和支路。研究發現，將反特斯拉閥毛細管液冷板的閥數與分支數的縱橫比控制在1.13～1.6范圍內，可以以較小的泵浦功率獲得較高的制冷量。在反向特斯拉閥毛細冷卻通道上設計了不同數量的閥門和支路。研究發現，將反向特斯拉閥毛細管液冷板的閥數與分支數的縱橫比控制在1.13～1.6范圍內，可以以較小的泵浦功率獲得較高的制冷量。在反向特斯拉閥毛細冷卻通道上設計了不同數量的閥門和支路。研究發現，將反向特斯拉閥毛細管液冷板的閥數與分支數的縱橫比控制在1.13～1.6范圍內，可以以較小的泵浦功率獲得較高的制冷量。
研究成果以“Performance analysis on the liquid cooling plate with the new Tesla valve capillary channel based on the fluid solid coupling simulation”為題發表于《Applied Thermal Engineering》。
展開 范立云等：二次流蛇形通道鋰離子電池散熱性能
總體來看，通道距離的增大，在一定程度上改善了液冷板的冷卻效果，降低了系統的能耗，但是這種改善作用并不是特別明顯。
圖9 通道距離對系統性能的影響
4 結論
本工作針對傳統蛇形液冷板作出改進，設計了一種新型二次流蛇形液冷板。通過數值模擬仿真對兩種液冷板進行對比，并對新型二次流蛇形液冷板的結構參數的影響做了研究分析，結論如下。
（1）新型二次流蛇形液冷板比傳統液冷板的最高溫度升高了0.157%，最大溫差升高了11.6%，液冷板進出口壓降下降了90.69%。雖然系統的冷卻效果有所下降，但是壓降卻大大降低，節省了泵功，綜合來說，新型二次流蛇形液冷板的性能更優秀。
（2）隨著流速的增大，不同結構參數的液冷板的最高溫度和最大溫差都均逐漸減小，但在流速大于0.4 m/s后，最高溫度維持在303 K左右，最大溫差維持在4.5 K左右，壓降和泵功隨流速增大而增加。
（3）不同結構參數都存在最佳取值范圍，當通道數量為7時，在大流速下，液冷板的冷卻效果最好，且壓降低，消耗泵功少。
展開 熱仿真代做，儲能、PCS、變流器、液冷板、管路、散熱器等產品均可 ￥100
熱仿真代做，儲能、PCS、變流器、液冷板、管路、散熱器等產品均可，價格根據產品復雜程度而定。
活用Icepak非穿透流體元件簡化液冷板建模 (被遺忘7年的功能來了!)
圖1
液冷板建模時，solid block內部嵌入fluid block，則流體元件會將solid block整個打穿如圖2。現有的Icepak教程對此問題的解決方法為在solid block外側新建一個hollow block。
圖2
Icepak的15版本增加了“非穿透流體元件”功能，在user guide中有詳細解釋，但在release notes中未提及因此被埋沒至今。進入菜單Model>Edit cutouts，點擊Display可顯示全部流體元件的穿透情況如圖3，單獨元件的Allow cutout設為0即成為“非穿透”如圖4，選中“Enablegrid cutouts”即可使全部元件為“非穿透”。
圖3
圖4
設為非穿透后再劃網格如圖5，可見流體網格被限制在了流體塊區域。
圖5
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展開 基于Star-CCM+動力電池液冷系統熱管理仿真完整攻略
7、機械結構設計
在液冷系統設計中，需要對冷卻界面（即液冷板與模組或者電芯的接觸面）的接觸熱阻進行控制。一般來說，控制的方法有多種，但所有的方法都有一個共同點，即在液冷板與模組或者液冷板與電芯之間施加一個合適的預緊力，從保證二者接觸良好。因此，液冷板安裝的關鍵就是如何提供這樣的一個合適的預緊力。
對于具備承重能力的液冷板來說，提供這個預緊力比較簡單，常用的做法 是將模組直接安裝在液冷板上，通過模組的重量和螺栓預緊來提供這樣的一個預緊力。
對于不具備承重能力的液冷板來說，一般不能通過模組重量和螺栓預緊這種方式來提供預緊力。對于這種類型的液冷板，常見的安裝方式有兩種：第一種是夾持安裝，包括雙模組夾持和雙電芯夾持兩種安裝方式；第二種是彈性支撐結構。?
雙模組夾持安裝的液冷板，這種安裝方式是將兩個模組相對平放，然后將液冷板夾持在兩個模組的底面之間；雙電芯夾持安裝結構, 這種安裝方式是將液冷板夾持在兩個電芯(方形電芯和軟包電芯)的大面之間。總體來說，夾持安裝方式使液冷板的兩個表面均得以利用從而提高了液冷板的利 用效率，并且沒有增加額外的支撐結構件，在某些情況下是一種較為可取的安裝 方式。
8、仿真分析
液冷系統設計過程中主要參數，都可以預先通過工具進行仿真分析和優化設計，然后再通過測試進行驗證，從而節省成本和周期。在確定液冷系統的設計目標之后，通過CFD工具預先驗證液冷系統的傳熱路徑設計、液冷回路設計、液冷板設計、冷卻液入口溫度設定、冷卻液流量設定以及液冷策略設計等參數是否合理。
以某乘用車液冷系統的設計為例，對液冷系統的設計流程進行簡單的 介紹。 圖為某電池系統的結構圖，電池系統由3行12列并排的36個模組 組成，每個模組由12個方形電芯組成。
展開 
【產品設計】一文全懂！導熱硅膠墊選型和性能探究
而導熱硅膠墊在熱管理系統中位于液冷板和電芯極耳之間，以實現液冷系統與電芯之間的熱傳導，從而達到給電芯降溫的效果。根據它在熱管理系統中的導熱傳熱作用，其導熱性能的表現最為重要。
由于導熱硅膠本身硬度較低、強度很小，直接貼在液冷板上使用，可能會破損或者被液冷板的毛刺等刺穿，引發絕緣失效。所以實際使用中的導熱硅膠墊都增加一層強化材料，即導熱硅膠墊以PI膜或矽膠布為基材，以導熱硅膠為主體填充材料。
導熱硅膠墊一般位于液冷板和電芯極耳之間，可以有效地排除空氣，達到很好的填充、導熱效果。此外，還具有良好的絕緣耐壓特性和溫度穩定性，使用安全可靠。此外，導熱硅膠墊還廣泛應用于通信設備、網絡終端、數據傳輸、LED、汽車電子、消費電子、醫療器械、軍事、航空航天等領域。
目前，對導熱硅膠墊導熱系數的選用，還無相關的數據積累以及明確的指導方向，有時會出現迫于成本的壓力選用低導熱系數的導熱硅膠墊。此外，動力電池結構工程師對導熱硅膠墊的關鍵性能理解不到位，把控模糊，從而會出現一味追求高導熱效果的產品。
為了解決實際中存在的這些問題，研究者通過研究導熱硅膠墊的導熱效果、絕緣效果等選擇一款滿足動力電池熱管理需求的導熱硅膠墊。同時，通過驗證PI膜對導熱系數的影響、導熱系數受壓縮變形的影響、長時間使用對導熱效果的影響，為后續導熱硅膠墊的選用提供了理論、數據支持。
１ 導熱硅膠墊的選型
導熱硅膠墊是新能源汽車行業較成熟的產品，在選用時需要考慮導熱硅膠附加的加強材料，導熱效果即導熱系數，還有在實際工況下的絕緣性能。
1.1 加強材料選用
實際使用中，導熱硅膠墊上表面直接貼在液冷板上，然后再放置在模組上，即與電芯的極耳緊密貼合。
展開 錨定液冷賽道，易新能完成數千萬元首輪融資！
資料顯示，易新能是國內知名的液冷板研發制造企業，在2021年儲能pack市場需求從風冷向液冷轉型過程中，其也從通訊領域切入該賽道，憑借研發團隊強大的熱管理能力、結構設計能力和焊接工藝的積累，開發出釬焊工藝的儲能液冷板。此后，易新能」便迎來快速發展期。據透露，通過近兩年不斷的研發迭代和工藝積累，易新能的沖壓釬焊儲能液冷板廣泛應用在包括中車株洲、南瑞繼保、時代電工、遠信儲能等頭部儲能企業的項目中。2023年，公司的儲能液冷板出貨量達到了8萬多套，超過4GWh。
易新能聯合創始人&董事長熊偉表示，“在儲能領域，電芯能量密度提升的同時，充放電會產生大量的熱；在數據中心領域，高集成度、高算力、小型化等趨勢發展迅猛……散熱成為技術發展的最重要問題之一。”熊偉指出，“風冷達不到技術要求，液冷的需求應用場景便突出來了。”
展開 數字孿生技術中CFD降階方法在電子設備散熱分析中的應用
圖9 降階模型的應用與展示
小結
本文介紹了聯合利用ANSYS Fluent和ANSYS Twin Builder建立液冷板散熱ROM和溫度場Static ROM的過程，實現了三維CFD仿真降階為一維數學模型(ROM)，為建立液冷板散熱模型創建了基本的仿真計算數學模型，從而提升了數字孿生的應用價值和工作效率。
儲能課程優惠最后一周|儲能熱管理仿真和設計更新完整
由于冷卻液的換熱 系數與比熱容更高且不受海拔和氣壓等因素影響， 液冷系統擁有比風冷系統更強的散熱能力， 更加適應儲能項目大規模、高能量密度的發展趨勢。綜上，液冷有望逐步替代風冷成為主流的儲能溫控形式。
l電池柜基礎信息
本文研究電池機柜由8個電池PACK串聯組成，電池簇采用液冷方式冷卻，成組方式為1P416S，電池包采用1P52s串并聯，主要包括：上下箱體，液冷板，導熱墊、隔熱護板、絕緣板、模組等結構，由4個模組成，每個模組由13個320Ah方形電芯組成，電芯發熱量充電16.29W，放電14.08W。液冷板采用沖壓加釬焊的加工工藝，流道定義的自由度較高。液冷熱管理系統由液冷板、液冷機組、液冷管路、高低壓線束和冷卻液組成。
l冷卻策略
液冷機組具備制冷、制熱以及除濕功能，液冷機組熱管理系統的策略和工作模式緊密相關。文中，Tmax指電池監測點NTC最高溫度；Tmin指電池監測點NTC最低溫度。
當 Tmax≥32 ℃時，液冷機組進入制冷模式，壓縮機開啟，高溫高壓的制冷劑從壓縮機中排出，進入冷凝器冷凝，放熱降溫后，通過膨脹閥進行節流降壓，然后進入蒸發器，并與冷卻液進行換熱，制冷劑在蒸發器中吸熱蒸發后流回壓縮機吸氣口，完成一個制冷循環。此時，水路中的水泵開啟，PTC加熱器不開啟，冷卻液在板式蒸發器中冷卻后進入電池包液冷板，對電池進行冷卻，將熱量帶出，從而達到冷卻電池的目的.當 Tmax≤27 ℃時，停止制冷模式。
l仿真前處理
通過分析數模的結構組成及各部件的作用以評估各部分對熱系統的影響，進而決定對部件的保留、簡化、還是舍棄。模型簡化的原則，在盡可能仿真精度的情況下，通過簡化減少網格的數量同時提高網格質量，提高計算效率。
展開 