水冷設計
關注創(chuàng)建者：陳繼良 Leon 創(chuàng)建時間：2016-05-31
水冷設計的視頻教程
CREO flow analysis流體仿真CFD實戰(zhàn)課：某電器水冷流道多方案對比優(yōu)化設計
根據(jù)某機柜內電器“液（水）冷板”的多個流道設計方案，以仿真的手段進行優(yōu)劣對比。 本視頻主要內容如下： 一、水冷板工作環(huán)境分析，水冷板設計方案介紹；（5分鐘） 二、梳理仿真思路，對原始模型的簡化思路以及簡化操作；（5分鐘） 三、對原設計的A流道方案和B流道方案，作仿真前對比和分析。
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水冷設計的實例教程
針對上面所提到的有關電機電機水冷部分，我們開發(fā)了本程課，新能源電動汽車水冷電機散熱理論熱設計與ANSYS ICEPAK熱仿真課程，本教程以一款新能源汽車的15.5KW無刷FOC控制水冷電機的理論設計過程與散熱仿真過程為例，通過從設計參數(shù)的整理為基礎，講解根據(jù)電機的損耗參數(shù)去如何選取水冷管道的開口面積，依據(jù)水冷管道的開口，再結合電機的相關參數(shù)，通過理論方法設計整機的水冷管道的換熱系數(shù)與冷卻面積的匹配。再根據(jù)相關的計算結果參數(shù)進行整機的散熱設計，依據(jù)整機的傳導路徑熱阻等，通過迭代計算出整機的散熱面積，從而進行相關的結構設計與整機水冷系統(tǒng)的設計。
待電機設計完成，進行相關的校核，再利用ANSYSICEPAK進行整燈的熱仿真視頻教程，熱仿真視頻教程通將整機從CAD軟件的3D模型簡化開始，到通過WORKBENCK 導入到ICEPAK軟件內，在ICEPAK軟件內完成相關模型的物性設置，軟件仿真邊界的設計置等等......，一步步的充分講解了在ANSYS ICEPAK中對一款水冷電機產品從3D模型的前處理，再到如何將3D模型導入到ICEPAK中，再到在軟件中對模型的物性設置，到如何進行網格劃分及求解等全套操作流程。
本教程旨在通過本款新能源水冷電機的實例案例的操作，讓您能達到依據(jù)整機的相關性能參數(shù)進行水冷系統(tǒng)的選取以及整機水冷散熱部分的理論計算，整機冷卻系統(tǒng)與整機散熱系統(tǒng)的匹配計算，利用理論計算對電機整機散熱的設計，同時能夠熟練的運用ICEPAK，以用ICEPAK來完成對此類水冷電機產品的熱設計與ANSYS ICEPAK散熱仿真。
本視頻教程南京青松熱設計工作室淘寶購買鏈接：
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展開 平面封裝間接水冷IGBT模塊
對于平板封裝的引線鍵合、平面封裝的IGBT模塊，我們需要設計專門的冷卻水道，模塊與冷卻水道分別處于殼體的內外腔體，依靠鋁殼體的傳導進行散熱。IGBT模塊平面與殼體之間需要涂抹導熱硅脂，用來降低傳導熱阻。水道設計既要保證水路通順，降低水阻，同時也希望水流相互攪拌，呈現(xiàn)一種湍流的狀態(tài)，使得水路中的水流換熱均勻，能盡可能帶走更多的熱量，提高換熱效率。Pin-Fin結構就是湍流換熱的典型代表結構。
1
模塊單面水冷技術
模塊雙面壓接在水冷散熱器兩側，通過在水冷散熱器兩側涂抹導熱硅脂以及設計絕緣結構或其他形式的絕緣以及散熱連接。冷卻液在流道中流經模塊將熱量帶走。
特點：
結構緊湊；
模塊成本低；
體積非常小；
冷板利用率高。
圖5 逆變器結構爆炸圖
2
雙層水冷技術
模塊雙面壓接間接水冷散熱器，通過在模塊兩側涂抹導熱硅脂以及設計絕緣結構或其他形式的絕緣以及散熱連接。冷卻液在流道中流經模塊兩側將熱量帶走。
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模塊單面水冷技術
模塊雙面壓接在水冷散熱器兩側，通過在水冷散熱器兩側涂抹導熱硅脂以及設計絕緣結構或其他形式的絕緣以及散熱連接。冷卻液在流道中流經模塊將熱量帶走。
特點：
結構緊湊；
模塊成本低；
體積非常?。? 冷板利用率高。
圖5 逆變器結構爆炸圖
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雙層水冷技術
模塊雙面壓接間接水冷散熱器，通過在模塊兩側涂抹導熱硅脂以及設計絕緣結構或其他形式的絕緣以及散熱連接。冷卻液在流道中流經模塊兩側將熱量帶走。
▲圖6.電池系統(tǒng)的設計理念
也就是說，我們不光能從容量、體積布置效率、機械結構和水冷等多個維度去比較這個設計理念，這種設計本身還得看電芯的迭代速度有多快。
▲圖7.水冷設計的差異
小結：我的理解，以后的電池包都不能維修，就看電芯的PPM是否能往極限制造的方式走，這個完全決定結構CTC要不要做，如果沒有可靠的電芯伙伴，連參與這場比賽的資格都沒有。要是電芯的缺陷大，整個設計就是挖了大坑讓自己跳。
水冷設計的相關專題、標簽、搜索
水冷設計的最新內容
Part2
任職能力要求 ––【新能源汽車電池熱管理工程師】
一般來說，電池熱管理工程師的崗位職責主要包括：
負責鋰電池儲能系統(tǒng)熱管理方案設計.水冷機組等開發(fā)，與結構設計工程師緊密合作完成結構設計；
負責鋰電池儲能系統(tǒng)熱流體建模仿真，并通過數(shù)據(jù)分析對結構設計進行優(yōu)化；
負責熱管理試驗驗證方案的制定及實施，以及結果分析，并根據(jù)試驗數(shù)據(jù)對設計進行改善和對模型進行修正；
負責熱管理控制策略的制定
[4] 張程,張卓.IGBT大功率模塊水冷散熱系統(tǒng)的設計[J].自動化應用,2016(5):9-11,15.
[5] 苗苗,王碩,李雪冬.S形水道水冷板傳熱特性研究[J].鐵道機車與動車,2013(12):16-18,42.
[6] 王玉玨,杜雪濤.水冷式熱管散熱器在服務器中的應用研究[J].機械設計與制造,2015(5):39-42.
文章來源：設備管理與維修
基板的金屬表面是水冷頭的一部分，水冷頭設計為裝填冷卻液。
當冷卻液通過水冷頭時，會從基板吸收熱量。然后，冷卻液繼續(xù)在系統(tǒng)中行進，向上通過一兩根管子到達散熱器。散熱器將液體暴露在空氣中，幫助其冷卻，然后，連接到散熱器的風扇將熱量吹離冷卻器。接下來，冷卻液重新進入水冷頭，循環(huán)再次開始。
基于此，可以進行精密的水冷溫度場分析，更進一步，還可以變更兩種水冷流路設計，利用此技術進行散熱結果分析比較。結果顯示，此技術確實可穩(wěn)健、快速、精確的協(xié)助高功率馬達的熱管理設計工作。
“對于大算力域控制器往往發(fā)熱也比較高，目前的主流解決方案都是通過水冷的設計來解決散熱問題。這要求有很強的熱仿真能力，才能做好很精巧的水冷散熱管道方案，同時又能通過軟件監(jiān)控主要芯片內溫度，并根據(jù)這些芯片內溫度來控制水冷系統(tǒng)入水溫度和流速。
當然也有部分有條件的情況下也可以考慮采用水冷措施，當然設計復雜度和成本也是較高。
3、硬件通信設計
VDC作為一種典型的中央網關，既要能支持CAN通信路由，也要能支持以太網通信路由。一般情況下，CAN通信由于其穩(wěn)定性、安全性及成熟性。
▲圖7.水冷設計的差異
小結：我的理解，以后的電池包都不能維修，就看電芯的PPM是否能往極限制造的方式走，這個完全決定結構CTC要不要做，如果沒有可靠的電芯伙伴，連參與這場比賽的資格都沒有。要是電芯的缺陷大，整個設計就是挖了大坑讓自己跳。
▲圖4.Lucid的水冷設計
Lucid采用頂部是平面冷卻的方式，在非受力的情況下，通過間隙控制保證冷板與底部的良好接觸，在這里水冷板直接和電芯貼合的部分采用了導熱絕緣的材料，在保證貼合的情況下進行絕緣處理。
奧迪工程師對于轉子水冷的設計考量
Part 2 創(chuàng)新的代價
在目前的電動汽車企業(yè)的開發(fā)里面，驅動系統(tǒng)分解為電機設計、逆變器設計和整體的熱管理設計，都在車企的核心里面。主要的目的是通過電驅動系統(tǒng)的效率提升，能夠讓整車效能更高一些。
水冷電機的話有一個特點，它的冷卻型式非常非常單一，并且當初我們在做水冷電機的相關設計時，它的NVH
可能并不是那么的完善，所以它一般都會在表面包一層那個消音棉，就肯定會有類似的一些那種消音阻斷的一些結構，然后導致它整體的一個散熱是非常依賴水套的。
