電池水冷板
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2026-01-04
電池水冷板的實(shí)例教程
01
電池冷卻與電池水冷板
隨著國(guó)家新能源汽車(chē)戰(zhàn)略的深入推進(jìn)，新能源汽車(chē)行業(yè)受到了越來(lái)越多的人關(guān)注。動(dòng)力電池作為新能源汽車(chē)的心臟，其安全性,壽命,續(xù)駛里程,性能也成為廣大用戶(hù)關(guān)注的焦點(diǎn)。為了提高電池的性能，延長(zhǎng)電池的使用壽命，增加車(chē)輛的續(xù)駛里程，防止動(dòng)力電池出現(xiàn)安全性事故，電池的工作溫度就成為關(guān)鍵因素之一。
在一眾電池冷卻方案中，液冷以其大比熱容、高換熱系數(shù)，成為超越風(fēng)冷、相變冷卻的主流冷卻方式。動(dòng)力電池在工作中產(chǎn)生的熱量，通過(guò)電子部件與板型鋁質(zhì)器件表面接觸的方式傳遞，最終被器件板內(nèi)部流道中的冷卻液帶走，這個(gè)板型鋁質(zhì)器件就是水冷板。
水冷板的設(shè)計(jì)形式及其布置位置也是多種多樣的，主要根據(jù)電池的類(lèi)型，電池系統(tǒng)整體的布置來(lái)確定。加之為了保證大能量電池包溫度均勻性，整個(gè)熱管理系統(tǒng)基本都采用多并聯(lián)支路設(shè)計(jì)，冷卻流道越長(zhǎng)，溫度均勻性控制越困難，例如特斯Model X單冷卻管道長(zhǎng)度約5.2m到model3單冷卻管道變?yōu)榧s1.9m，通過(guò)初步CFD計(jì)算，電池系統(tǒng)整體均勻性有了很大提高。
02
電池水冷板的工藝變遷
電動(dòng)汽車(chē)從早期的普通油改電，到降本要求下電池PACK方案的優(yōu)化，水冷板工藝路線也在歷經(jīng)變化。
初代產(chǎn)品-擠出鋁型材水冷板
型材水冷板的用料是板厚2mm左右的6系鋁型材，無(wú)需用到懸浮設(shè)計(jì)，直接拿VDA模組往上堆，每塊放置3-4個(gè)模組，也可以把水流道集成到箱體底部，所有模組都堆到了水冷板上面，強(qiáng)度可見(jiàn)一斑。
展開(kāi) 本期培訓(xùn)主題方向?yàn)椤?em>電池包水冷板”，內(nèi)容涵蓋天洑多款軟件在該主題方向的仿真分析、建模、優(yōu)化操作培訓(xùn)。
全參數(shù)化建模及優(yōu)化操作培訓(xùn)【軟件工具CAESES】
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培訓(xùn)時(shí)間
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8月23日 14:00-15:00
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軟件簡(jiǎn)介：
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是全參數(shù)化建模及優(yōu)化軟件，包括參數(shù)化建模、幾何前處理、外部軟件連接、結(jié)果后處理及優(yōu)化評(píng)估。通過(guò)集成的參數(shù)化優(yōu)化策略，幫助客戶(hù)探索并得到理想的設(shè)計(jì)方案。
智能仿真操作培訓(xùn)【軟件工具AICFD】
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展開(kāi) 圖4 兩個(gè)冷板設(shè)計(jì)內(nèi)的冷卻液流速差異
與之前的水冷板相比，由于BEV里面的水冷板需要打個(gè)圈，這里采取了口琴管式的18個(gè)流道。在這里設(shè)計(jì)改進(jìn)還有水冷板的支撐結(jié)構(gòu)，之前的電池系統(tǒng)是采用機(jī)械彈簧，這次的設(shè)計(jì)改進(jìn)主要是在底座和水冷板上進(jìn)行設(shè)計(jì)改進(jìn)。是綜合考慮橡膠支座高溫老化特性 、導(dǎo)熱墊的粘彈性特性，冷卻板的截面剛度以及組成部件的高度公差來(lái)優(yōu)化設(shè)計(jì)。這里的Thermal Pad每個(gè)模組分了四條黃色的帶，可能等到拆解才能看得清楚，如果這樣可能采用了涂導(dǎo)熱膠的工藝節(jié)約整體的用Thermal Pad的量。
圖5 模組和導(dǎo)熱墊的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)
來(lái)源汽車(chē)電子公眾號(hào)
本人對(duì)新能源汽車(chē)有免費(fèi)資料分析公眾號(hào)：新能源汽車(chē)熱管理仿真技術(shù)，關(guān)注回復(fù)“1”，可領(lǐng)取更多熱管理方面資料。
同時(shí)本人也在技術(shù)鄰平臺(tái)更新新能源動(dòng)力電池熱管理仿真和設(shè)計(jì)課程如下
1、 基于starccm+在動(dòng)力電池熱管理仿真技術(shù)應(yīng)用、
2、新能源汽車(chē)PACK熱流體仿真進(jìn)階20講
3、新能源動(dòng)力電池熱管理設(shè)計(jì)入門(mén)到進(jìn)階23講
展開(kāi) 4 結(jié) 論
本文提出了一種非等長(zhǎng)直流道的液冷板結(jié)構(gòu)，該液冷板結(jié)構(gòu)具有足夠的散熱能力，在電池組最高溫度和溫度一致性控制以及系統(tǒng)能耗方面，較等長(zhǎng)直流道液冷板結(jié)構(gòu)對(duì)比有明顯優(yōu)勢(shì)。數(shù)值模擬研究得出的結(jié)論如下：
1） 冷卻液質(zhì)量流量增加，液冷板散熱量能力增加及冷卻液溫度分布均勻性更好，電池組的散熱效果得到改善。非等長(zhǎng)直流道液冷板的冷卻液分布更均勻，回流通道內(nèi)冷卻液流動(dòng)進(jìn)行有效散熱，避免了液冷板回流最內(nèi)側(cè)溫度過(guò)高，液冷板和電池組溫度分布均勻性更好。冷卻液質(zhì)量流量從0.25 kg/s 增加到0.45 kg/s 時(shí)，模型2 比模型1 相比，流動(dòng)阻力最大下降幅度為12.5 kPa。
2） 模型2 液冷板的散熱性能比模型1 液冷板的散熱能力有所加強(qiáng)，冷卻液質(zhì)量流量增加，模型2 的電池組最高溫度與模型1 相比，最大下降幅度為0.27 ℃，模型2 的電池組最大溫差與模型1 相比，最大下降幅度為0.26 ℃。但由于電池組產(chǎn)熱率較大并且在電池模組高度方向上熱傳導(dǎo)路程太長(zhǎng)，電池模組上部仍存在散熱不佳的問(wèn)題，需要進(jìn)一步優(yōu)化電池組結(jié)構(gòu)或增加強(qiáng)化傳熱部件等措施。
免責(zé)聲明：文章來(lái)源蔡森林,魏名山,宋盼盼,魏洪革.基于直流道液冷板的動(dòng)力電池冷卻性能仿真[J].汽車(chē)安全與節(jié)能學(xué)報(bào),2021,12(03):380-385.，基于分享目的轉(zhuǎn)載，尊重原創(chuàng)，版權(quán)歸原作者所有，如有侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系我們予以刪除，資料僅供私下交流學(xué)習(xí)
展開(kāi) 對(duì)于異形復(fù)雜流道結(jié)構(gòu)的水冷板，無(wú)法在Icepak界面中進(jìn)行創(chuàng)建完成，只能通過(guò)Ansys workbench中的SCDM或DesignModeler對(duì)外部三維軟件導(dǎo)進(jìn)來(lái)的中間格式模型進(jìn)行二次處理，使其稱(chēng)為能夠被Icepal識(shí)別的幾何體，然后在進(jìn)行Icepak進(jìn)行流體和熱仿真計(jì)算。本教材以風(fēng)電變流器IGBT水冷板作為案例，進(jìn)行逐步講解。
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電池水冷板的最新內(nèi)容
模流門(mén)診 | 水冷板漏氣飛邊1分鐘精準(zhǔn)定位10個(gè)月前
在壓鑄生產(chǎn)中，每一個(gè)缺陷都是產(chǎn)品發(fā)出的“求救信號(hào)”。如何快速、準(zhǔn)確地解讀這些信號(hào)，找出問(wèn)題的根源并有效解決，是提升產(chǎn)品品質(zhì)和生產(chǎn)效率的關(guān)鍵。
為此，適創(chuàng)科技推出「模流門(mén)診」系列內(nèi)容，以行業(yè)真實(shí)案例為大家講解、剖析模流分析背后的“病變信號(hào)”，更好地幫助大家使用CAE云端軟件打造優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。
今天的分享以重慶網(wǎng)友投稿的水冷板為例，本案例在生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)了兩個(gè)主要缺陷
電池包作為新能源汽車(chē)的核心部件，在車(chē)輛行駛過(guò)程中會(huì)頻繁經(jīng)歷涉水沖擊場(chǎng)景，因此發(fā)生水流侵入電池包內(nèi)部，造成絕緣故障帶來(lái)安全隱患的風(fēng)險(xiǎn)較大。主要有兩種失效形式：1、塑料件電池包密封蓋受水沖擊發(fā)生變形甚至破裂失效；2、電池包密封結(jié)構(gòu)受水沖擊滲水失效。對(duì)于上述的失效形式一，基于LSDYNA ALE算法開(kāi)發(fā)了一種電池包涉水沖擊雙向流固耦合仿真方法，可用于評(píng)估電池包涉水沖擊場(chǎng)景中水的流動(dòng)狀態(tài)及密封蓋應(yīng)力狀態(tài)
純電動(dòng)車(chē)的熱管理對(duì)續(xù)航影響更為明顯，上圖為電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，主要包括兩部分，右側(cè)為電池的水冷板建模，左側(cè)為電池的冷卻回路建模。可以基于需求，搭建不同詳細(xì)程度的模型，電芯級(jí)、模組級(jí)以及整包級(jí)，來(lái)模擬電池內(nèi)部的熱管理回路，從而實(shí)現(xiàn)電池溫度監(jiān)測(cè)和控制。
對(duì)于異形復(fù)雜流道結(jié)構(gòu)的水冷板，無(wú)法在Icepak界面中進(jìn)行創(chuàng)建完成，只能通過(guò)Ansys workbench中的SCDM或DesignModeler對(duì)外部三維軟件導(dǎo)進(jìn)來(lái)的中間格式模型進(jìn)行二次處理，使其稱(chēng)為能夠被Icepal識(shí)別的幾何體，然后在進(jìn)行Icepak進(jìn)行流體和熱仿真計(jì)算。本教材以風(fēng)電變流器IGBT水冷板作為案例，進(jìn)行逐步講解。
AICFD是由天洑軟件自主研發(fā)的通用智能熱流體仿真軟件，用于高效解決能源動(dòng)力、船舶海洋、電子設(shè)備和車(chē)輛運(yùn)載等領(lǐng)域復(fù)雜的流動(dòng)和傳熱問(wèn)題。軟件涵蓋了從建模、仿真到結(jié)果處理完整仿真分析流程，幫助工業(yè)企業(yè)建立設(shè)計(jì)、仿真和優(yōu)化相結(jié)合的一體化流程，提高企業(yè)研發(fā)效率。
一、概 要
1）案例描述
本案例為水冷板散熱，冷板內(nèi)部流道為單根水道。右側(cè)進(jìn)水，左側(cè)出水，在入口流速為0.2m/s，液體溫度為
圖4 大眾MEB平臺(tái)電池包爆炸圖
03
電池水冷板加工工藝--焊接
三種類(lèi)型中，沖壓板式液冷板的功能復(fù)雜性會(huì)更高，因?yàn)樗婕暗降臎_壓和焊接的要求是十分苛刻的。同時(shí)，無(wú)論使用何種電池水冷板制造工藝，焊接都是很重要的一道工序。
引言：業(yè)軟件行業(yè)不斷看到智能產(chǎn)品出現(xiàn)，近期我們觀察到世界范圍內(nèi)創(chuàng)成式軟件領(lǐng)域玩家不斷增多。Diabatix是一家比利時(shí)的軟件公司，專(zhuān)注于基于創(chuàng)成算法進(jìn)行智能的熱設(shè)計(jì)及熱分析。基于拓?fù)鋬?yōu)化、創(chuàng)成設(shè)計(jì)和機(jī)器學(xué)習(xí)等最前沿的技術(shù)，Diabatix的產(chǎn)品可以使毫無(wú)仿真經(jīng)驗(yàn)的工程師從零開(kāi)始快速、自動(dòng)的創(chuàng)建一個(gè)結(jié)構(gòu)、熱效率、工藝最優(yōu)化的熱設(shè)計(jì)方案。
Diabatix的產(chǎn)品ColdStream
摘 要：
為了改善某商用車(chē)動(dòng)力電池組的散熱能力，降低電池組冷卻系統(tǒng)的能耗，提出了一種并聯(lián)非等長(zhǎng)直流道的液冷板結(jié)構(gòu)。以方形鋰離子電池組為研究對(duì)象，建立液冷式鋰離子電池組冷卻系統(tǒng)的仿真模型，對(duì)液冷板結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。結(jié)果表明：該液冷板在滿(mǎn)足電池組散熱能力的同時(shí)能夠較好地控制液冷板壓降；結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的液冷板流動(dòng)阻力最大降低
2022年8月23日-26日，天洑軟件產(chǎn)品線上培訓(xùn)會(huì)順利召開(kāi)，本次培訓(xùn)圍繞“電池包水冷板”主題展開(kāi)，主要內(nèi)容有“ 全參數(shù)化建模及優(yōu)化操作培訓(xùn)
本期培訓(xùn)主題方向?yàn)椤?em>電池包水冷板”，內(nèi)容涵蓋天洑多款軟件在該主題方向的仿真分析、建模、優(yōu)化操作培訓(xùn)。
