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液冷板气密性检测合格，为何仍会出现渗液问题？
电池包气密性是确保电池包质量和安全性的关键，关系到电池包的安全性、可靠性和使用寿命，电池包气密性检测不仅要在生产过程中进行，还在电池维护和检修中进行。
1-电池包气密性要求
实际生产中电池包的气密性需满足以下要求：
密封性能，电池包壳体、接口和连接件等部位需具有良好的密封性能，以防止灰尘、水气等外界杂质进入电池包内部，可以通过焊接、密封胶、防水材料等实现。
防水性能，以防止水分进入电池内部，导致短路、腐蚀等问题。根据国标GB38031-2020《电动汽车用动力电池安全要求》，电池及其组件的密封性能应达到IP67标准，多数新能源汽车用电池及其组件的密封性能要求更高，需满足IP68标准，即电池包在规定的水深和沉水时间内能够防止水进入。
传统的气密性检测方法包括压力法和浸泡法（水检）等。浸泡法则是将液冷板浸泡在水中，观察是否有气泡产生来判断密封性。
水道气密性测试槽
虽然IP68标准更加严格，但在实际应用中，压降法往往作为主要的检测手段，通过设定合适的气密检测标准来满足IP68的要求。压降法是通过测量电池包内部压力变化来判断电池包气密性。在进行气密性检测时，需要关注多个参数，如充气气压、充气时间、稳压时间和泄漏率。
差压基本原理图 直压基本原理图
2-液冷板渗液问题分析
随着动力电池汽车、电化学储能等市场需求的不断升级，更高的能量密度与功率密度电池包得到广泛应用。因为电池热特性，确保电池等核心设备的稳定运行，并提高能源利用效率，液冷技术是储能热管理主流技术路线之一，液冷系统的气密性测试成为了一个关键环节。
液冷板渗液是一个严重的问题：渗液会阻碍冷却液正常流动，影响液冷板散热效果，使得设备性能下降；渗液还可能会造成系统组件老化、损坏，降低系统的可靠性；渗液还可能腐蚀电子元件和线路，增加设备故障和火灾风险。
在液冷板生产制造过程中经过严密气密性测试，为何还会出现渗液问题？
液冷系统气密测试流程
渗液可能由多种因素导致：
l 微小裂缝和缺陷，景观气密性检测可能检测到大的泄露通道，但微小裂缝和缺陷可能仍然存在，这些微小的裂缝在液体压力或高温环境下可能会扩大，导致渗液。
l 冷却液表面张力与浸润性差异：冷却液的表面张力较低时，更容易通过微小缝隙渗透。如果液冷板的表面张力设计不合理或冷却液选择不当，可能会加剧渗液问题。
浸润性差异：不同冷却液对固体表面的浸润性有差异。如果液冷板的材料表面粗糙度高或有微观结构缺陷，冷却液可能更容易渗透。
l 安装或工艺问题：液冷板的安装工艺如果不够精细，或者焊接、连接等过程中存在缺陷，也可能导致密封不严，增加渗液的可能性。
l 环境条件：温度的变化，特别是高压环境，可能会影响冷却液的渗透性。尽管在气密性检测时可能未考虑这些环境因素，但在实际操作中，温度波动可能导致密封失效。
l 材料老化或疲劳：液冷板的材料如果使用时间过长，可能会发生老化或疲劳，导致其密封性能下降，从而增加渗液的风险。
3-液冷板渗液问题预防措施
l 改进液冷板设计：通过优化液冷板的结构和设计，减少微小裂缝和缺陷，提高其密封性能。例如，在流道面焊接模组安装梁时，采取防泄漏措施，避免冷却液泄漏。
l 提高制造工艺水平：在液冷板生产过程中，采用高质量的焊接工艺和材料，确保冷却液不易渗透。同时，在组装过程中，严格按照操作规程进行，避免出现松动或错误安装。
l 优化检测方法组合，保障检测效率的同时提高检测精度，降低漏检率。采用浸泡法、压降法进行气密性检测，操作简单、经济、效率高，适合大批量常规性的检测需求。但两种方法的检测精度较低，压降法检测精度一般为1×10-4Pa·m³/s的泄露速率，检测结果准确性易受温度、湿度、洁净度、压力等因素的干扰。采用检测精度更高、效果更好的检测设备将检测精度提升至1×10-6Pa·m³/s，提升检测效果。
除了液冷板本体的防范措施外，还需在冷却液选型、密封件选择及设备工作环境等多环节中采用合适的应对策略。
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热设计中，工程师可以优化哪些设计元素实现有效降本
在散热器设计中，采用有效的降本方式能够提高整体系统的可靠性和效率，同时可以减少不必要的成本。
1-降额降本
降额设计是一种有目的地降低元器件或产品在工作时承受电、热和机械应力的设计方法。实际生产和使用的场景中，可以通过降低元器件承受的应力，从而提高电子设备的稳定性。
2D、3D封装方式的散热路径示意
l 降低工作应力：在产品的设计和运行时，可以通过降低工作负载，控制工作频率、限制电流和电压等方法来减少元器件的工作应力。
l 降低环境应力：通过选择适合的元器件类型、布局和封装形式来降低环境应力，如选择温度裕度较大的元器件，或者使用密封性良好的封装形式，以减少温度、湿度和压力对元器件的影响。
l 可靠性工程应用：合理的冗余设计、故障检测和隔离等，进一步降低元器件的失效风险。
通过降低元器件在工作时承受的应力，可以降低其功耗和发热量。当功率器件在低于其额定应力条件下工作时，可以降低其耗电量和产热量，有助于提高系统的能效和可靠性。从长远来看，降额设计有效提高元器件寿命、降低故障率、减少维护工作量，进而降低成本。
2-优化布局
通过合理的布置热元件可以显著提高散热器的工作效率，合理的元器件布局策略可以实现产品性能和成本的平衡。
l 分散发热元件：将发热量大的元件分散开来，减少单位面积上的热量负荷。
l 有利于散热的位置：将发热元件放置在有利于散热的位置，如靠近通风口或者设备的边缘。
l 交错排列：在布局时，将发热元器件与其他一般元器件交错排列，同时尽量使发热元件远离温度敏感元件，以减少其对热敏元件的影响。
l 改善气流：通过改变走向设计和元件布局，优化气流路径，增大流速，提高换热系数。
元器件间间距建议
3-冷却方法的选择
随着电子元器件的性能提升和集成度的增加，功率密度不断增大，导致电子元器件在工作时产生的热量也显著增加。在选择电子元器件的散热方法时，温度控制要求主要包含以下方面：
l 温度范围：不同的元器件对温度容忍的范围不同，如CPU等高性能芯片的工作温度要求在85-100℃之间，而一些低功耗设备可以容忍更高的温度，因此散热系统要确保元器件在安全的温度范围内工作。
l 温度控制精度：在一些温度控制要求严格的场景中，需要采用能够精确控制温度的散热方案，以免过高过低的温度造成元器件性能下降，甚至损坏。
l 环境温度：电子设备的散热效果不仅取决于器件自身的散热能力，还受到周围环境温度的影响，散热设计需要考虑环境温度变化，并尽可能通过散热手段保持设备在适宜的温度范围内。
l 功耗和可靠性：一些低功率电子元器件在发热量较低时，可以采用自然散热，对于高功耗设备则需要更高效的散热技术以确保其在高负荷运行时保持正常的性能并延长使用寿命。
l 密封性和密集性：在密封及高密度组装的器件中，如果发热量不高，可以依赖自然散热。而当元器件密集且发热量大的情形下，需要强制散热或液体冷却等更为有效的散热技术。液体冷却和热管技术在高功耗、大发热量的场景，如行波管、磁控管、功放管等高功率电子元器件，服务器和高功耗设备，以及新能源汽车三电系统，有其独特的应用优势。
充电桩风冷散热模块 充电桩液冷散热模块
在选择电子元器件的散热方式时需要综合考虑发热量和热流密度、环境温度与工作温度、空间约束与热隔离需要及成本与可行性等要素。通过运用适当的散热技术及散热装置保证元器件在适宜的温度下运行，可以有效降低系统更换和维护成本。此外复用历史项目也是降低开发制造成本，提升可靠性的有效策略。
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浸没式液冷储能Pack箱体结构设计要点
储能浸没式液冷技术是一种先进的电池冷却方法，利用液体的高效导热特性，实现了对电池的快速、直接和充分冷却，确保了电池在安全和高效的环境中运行。其基本原理是将储能电池完全浸没在一种绝缘、无毒且具有散热能力的液体中。这种技术通过液体直接与电池接触进行热交换，从而快速吸收电池在充放电过程中产生的热量，并将其带到外部循环系统中进行冷却。
单项浸没式液冷储能系统原理示意图
浸没式液冷储能Pack箱作为电池包的承载和保障电芯在合适的环境中工作的关键部件，主要承担电池包及冷却液承载、安全防护、传导换热等功能。因此在箱体结构设计中需要综合考虑密闭性、冷却效率、安全性、材料选择及加工工艺等多个方面，以确保系统的高效、安全和可靠运行。而箱体结构设计是整个液冷系统的基础。
1-均匀受载
浸没式液冷储能Pack下箱体由底板与侧板构成，底板作为基础支撑，而侧板则固定在底板的四周，共同构成箱体的主体框架。箱体的尺寸综合考了液冷系统的整体需求和荷载情况进行调整，在较大尺寸箱体的设计中可以合理设置内部隔板或制程结构，将大空间划分成多个小空间，通过增加受力面积，提高均匀受载力。而内部结构上可以通过增加支撑肋、加强筋来提高局部的承载能力，还可以在箱体内部设置均载结构以平衡各个角落的负载。
同时，为降低塑性变形对均匀受载性的影响，可以将高低不同的加工面设计为同一平面，这样可以减少机床调整次数，避免高度差导致的变形；还可以通过增加箱体的宽度或高度来分散负载，减少变形。
此外，液冷流道与箱体底板的一体化设计，通过搅拌摩擦焊或激光焊完成拼接，这种设计能有效提高整体结构强度。
单项浸没式液冷储能Pack下箱体结构示意
2-换热设计
导热能力是浸没式液冷储能技术中的重要环节，设计目标是确保电池在高温环境下能够有效散热，从而保持其性能和安全性。
箱体的材料应具有高导热性能，常用的材料有铝合金、铜、铝基复合材料。箱体设计还需要考虑环境温度变化的影响，适当厚度的保温层，能够保证箱体内部温度在一个较恒定的范围内，进而提升系统的整体效率。
箱体的结构设计直接影响其导热能力，合理的流道布置，确保液体在箱体内部顺畅流动，并最大限度地增加接触面积，是提升箱体导热能力的主要策略。箱体内部可以设置多个流道，以增加冷却液循环路径，从而提高散热效果。
方案一 全浸没+单项+板换 方案二 全浸没+单项+箱换
液冷系统包括冷却介质、导热结构、液冷管路和支撑结构。
方案一中，可选择同种或不同种的冷却液分别充入液冷板流道腔与箱体空腔，两个腔体均密封且互不连通。箱体空腔中，冷却液将电池模组浸没，充分接触，冷却不流动，利用液体的导热性好的特点吸收电池表面的热量，降低温升。液冷板中，冷却液在进水集管内分成多个流道并行进入冷板，然后在出水集管内汇合流出，主要负责将热量带出，实现散热。
方案二中，温度低的冷却液从下面或侧面流进，温度高的从上面流出，冷却液在电池包内循环流动，这样能够有效均匀地分配热量，提高整体的冷却效率，保持电芯或电池包温度的一致性。
了进一步提高冷却效果，可以采取多种优化措施，如优化液体流量和循环方式，选择高热容量的冷却液，以及改进液体的温度分布。这些措施能够减少热量的积聚和能量损失，确保电池在高效冷却状态下运行。
3-密封设计
对于液冷pack箱来说，通过采用先进的密封材料和结构进行全密封设计，密封设计不仅要考虑气密性，还需考虑液体介质的密封，确保电池单元在各个方向上均无泄漏。
设计应根据具体应用需求选择合适的密封形式和形状，还要考虑密封件的泄漏自由度、耐磨性、介质和温度兼容性、低摩擦等因素，并根据详细的规格选择合适的密封件类型和材料。
另外，焊接工艺的选择对密封性能影响也很大，对于不同的材料和厚度，选择合适的焊接方法能有效提升焊缝质量，以保证系统的整体强度和密封性。
单项浸没式液冷储能Pack下箱体成品图
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Lori Customer Cases
Lori is a heat sink manufacturer of design and manufacturing high power heat sink, we have provided innovative thermal solutions for many high power industry device such as Aerospace industry,Medical, Communication server, Consumer Electronics etc. Our solutions include high power heat pipe thermal mould, liquid cooling system, staked fin heat sink solution etc.
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1
流体仿真
使用模拟软件分析散热器和冷板的散热性能
1
应用场景
工况: 高热流密度情境
安装布置: 单面安装
典型应用：客户定制
特点：散热效果好
1
应用场景
0.5-1C
安装布置: 底部液冷
典型应用：36s,48s,52s,104s
特点：冷却效果好
冷却负荷
制冷剂通过蒸发器释放电池冷板吸收的热量，然后将水泵运行产生的电力送入冷板吸收设备产生的热量。
液冷技术特点
液冷技术是以液体为介质进行热交换,相比于空气，液体具备更大的载热量，更低的流阻，能提供更快的散热速度、更高的散热效率。并且液冷系统无需设计风道，减少了风扇等机械部件的使用， 故障率更低，噪声小，环境友好，占地面积节约，更适合未来拜MW级以上的大型储能电站，在电池能量密度⾼， 充放电速度快场合得到⼴泛的应用。
电池储能系统（BESS）
电池储能系统是一种使用电池作为储能介质的储能系统。与传统化石燃料不同，电池储能系统可以储存太阳能和风能等可再生能源，并在需要平衡能源供需时释放它们。
2
DFM优化建议
帮您减少潜在的生产过程中可能的错误和缺陷，确保产品在生产满足设计要求的质量标准
2
应用场景
工况: 高热流密度情境
安装布置: 单面安装
典型应用：客户定制
特点：散热效果好
2
应用场景
0.5-1C
安装布置: 底部液冷
典型应用：36s,48s,52s,104s
特点：冷却效果好
冷媒制冷
在机组运行期间，蒸发器（板式换热器）通过制冷剂蒸发从其中冷媒循环系统吸收热量，其中冷媒的冷凝将热量释放到这些周围的空气环境中。冷凝的制冷剂通过膨胀阀返回蒸发器，循环测试过程反复进行。
为何液冷系统越来越流行？
电池包温度更低：在相同的入口温度和极限风速及流速下，液冷能使温度下降更多，电池包的最高温度会比风冷低3-5摄氏度；
运行能耗低：达到相同的电池平均温度， 风冷所需的运行能耗是液冷的约3-4倍；
电池热失控风险低：液冷方案可以依靠大流量的载冷介质来强制电池包散热和实现电池模块之间的热量重新分配，快速抑制热失控持续恶化，降低失控风险；
投资成本更少：由于液冷系统更易保障电池在舒适温度下工作， 相较于风冷系统能够延长电池寿命超过20%,综合寿命周期来看液冷投资更少。
技术与商业趋势
随着源网侧储能电站及离网储能场景对大容量、大功率、高能量密度储能系统的需求不断地增长，液冷电池储能系统成为行业主流方案。此外，客户对ROI和还款期的关注进一步加速了高充放电率电池储能系统（BESS）的发展趋势。
更大的容量、更高功率密度、高充放电率使得系统热失控风险增高，因此对能源储存热管理的需求也追着增长，因此，储能热管理的换热效率也需要进一步提高。
3
Application Scenarios
工况:0.5-1C
安装布置: 底部液冷
典型应用：36s,48s,52s,104s
特点：冷却效果好
3
产品测试
我们提供定制的测试程序，以满足客户的要求
3
应用场景
工况: 高热流密度情境
安装布置: 单面安装
典型应用：客户定制
特点：散热效果好
矩形直肋散热器设计
散热器的作用就是在一定的体积空间内获取更高的传热面积，通过改善结构形状，进而提升从其表面到周围流体的热传递效率，并通过实施表面处理等方式，增加有效传热面积，进而达成增强散热、控制温度的目标。
在体积功率密度、热流密度要求不高的应用场景下，矩形直肋热沉具有简单的结构、合理的制造成本和良好散热性能等特点备受工程师们的青睐。
Comparision of different heat transfer methods
1-散热器肋片设计
散热器即为散热扩展面，主要围绕肋片高度、形状、间距以及基板的厚度等参数展开。
Plate fin heat sink dimensions
据上图，我们可以计算散热器的扩展面积：
单个肋片的面积：Af = 2L（h+t/2），
间隙处面积：Ab= Lh，
散热部分总面积：At=nAf +(n±1）Ab（n为肋片数量）。
Fin sectional view
散热片的主要作用是通过增加表面积来提高热量传递效率。散热器肋片的间距、厚度和高度是确定散热器肋片数量、分布以及展开面积的重要因素。如上图，当h↑或t↓时，肋片更高、更薄、更密，可以让我们获得更大散热扩展面积。
当散热片的表面积增大时，其与空气的接触面积也相应增加，从而使得热量更容易被散发出去。工程师还可以通过优化肋片的形状，如，波纹状、锯齿状等方式进一步增加散热器的扩展面积。
虽然散热片的表面积越大，散热效果越好，但不能片面认为散热片越大越好。不论采用自然散热还是强制冷却，散热器肋片的间距都是决定流过其表面空气换热系数的重要因素。
The impact of Fin spacing and height on heat dissipation efficiency
在自然散热情况下，散热器壁面会因为表面的温度变化而产生自然对流，造成肋片壁面的空气层（边界层）流，过小的肋片间距会阻碍自然对流的顺利进行。在强制冷却情况下，肋片边界层厚度会被压缩，肋片间距可以相对变窄，但受到加工手段和动力元件驱动力的影响，并不能太小，因此实际设计中肋片的厚度与高度的平衡非常重要。
2-散热器基板设计
基板厚度是影响散热器效率的重要因素。散热器基板较薄时，向远离热源的肋片传递的热阻较大，会导致散热器上温度分布不均匀，并且抗热冲击能力较弱。
基板厚度增加可以改善温度不均问题，增加基板厚度可以改善温度不均问题，并提高散热器的抗热冲击能力，但太厚的基板会造成热的累积，反而使热传导能力降低。
Heatsink working principle diagrammatic sketch
如上图：
当热源面积小于底板面积时，热量需要从中心向边缘扩散，形成扩散热阻。热源的位置对扩散热阻也有影响。如果热源靠近散热器边缘，则热量更容易通过边缘传导出去，从而减少扩散热阻。
注：扩散热阻是指在散热器设计中，热量从热源中心向边缘扩散过程中所遇到的阻力。这种现象通常发生在热源面积与底板面积相差较大时，热量需要从一个较小的区域向较大的区域扩散。
3-肋片与基板的连接工艺
散热器肋片与基板的连接工艺通常涉及多种方法，以确保两者之间的良好热传导和机械稳定性，主要分为两大类：一体成型，非一体成型。
一体成型的散热器，散热齿和散热器基板为一体，不存在接触热阻。主要有以下几种工艺：
l 铝压铸成型：通过将铝锭熔化成液态后，利用高压将其填充到金属模型中，并通过压铸机直接压铸成型的散热器，可以制作出形状复杂的散热片。
l 铝挤成型：将铝材加热后，将铝材置入挤压筒内并施加一定的压力，使之从特定的模孔中流出，从而获得所需的截面形状和尺寸的毛坯，再经过切割、精加工等进一步加工。
l 冷锻处理的优势是可做细密散热齿，材质导热系数较高，但成本相对较高，异形处理能力优于铝挤。
l 铲齿散热器材质可以是铜，导热系数高，翅片可以非常细密，翅片直接从基板上用刀具铲起，所以当翅片高度较大、长度较长时，受应力影响，容易造成翅片变形。
非一体成型，散热齿和散热器基板分别加工，然后将散热器肋片与基板通过焊接、铆接、粘接等工艺结合在一起。主要有以下几种工艺：
l 焊接式：鳍片和基板通过焊料焊接连接在一起，有高温钎焊和低温锡膏焊接。
焊接传热性能好；用锡膏焊接Al基板及散热片，需要先镀镍，成本较高， 不适合大尺寸的散热器；用钎焊不需要镀镍，但焊接成本仍然很高。
l 铆接式：鳍片插入到基本的凹槽后，通过模具将凹槽往中间挤压，从而紧紧抱住散热鳍片，实现紧密牢固结合。
铆接式的优点是传热性能好，但铆接的产品在经过反复使用后，有产生间隙和松动的风险；可以改善铆接工艺提高可靠度，但成本也会相应增加，故铆接式的插片散热器常用于对可靠度要求不高的场合。
l 粘接式：一般是采用导热的环氧树脂，将散热鳍片和基板紧紧地粘接起来，实现热量的传导。
粘接式采用导热的环氧树脂，其导热系数相对于焊接来说，低了很多，但适合FIN较高及高倍比、小间距的散热器。在散热性能要求不高的场景下，可以使用。
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电池储能用下箱体拼焊工艺设计
电池储能电池箱体在储能系统中起着至关重要的作用，其重要功能包括承重保护、传热均温、电气安装和防水密封等。随着电池能量密度要求的不断提高，铝合金材料因其具有更高的导热性能和较低的密度，采用铝合金材料成为提升电池系统效能的一种有效解决方案。
采用流道与箱体侧壁的一体化成型设计可以节省关键承重部位的焊接工作，从而提升整体的结构强度，在静态承重、提拉吊装和随机振动等多种情况下保持结构安全与稳定性，而且在一定程度上可以改善箱体气密性表现。
此外，一体化设计有助于减少零件数量并降低箱体重量，通过挤压成型工艺制造，开模成本低、加工方便、易于修改，可以满足不同批量的灵活性需求。
1-铝挤拼焊储能下箱体主要类型
储能用液冷下箱体一般宽度790-810mm，高度40-240mm不等，分为平板式和法兰式（见下图），液冷下箱体的长度与储能产品的容量等因素相关，通用方案有48s、52s、104s等多种不同规格。
平板式液冷下箱体
法兰式液冷下箱体
2-铝挤拼焊储能下箱体的结构形式
液冷下箱体是整个电池包的基础结构，由带有流道的底板、堵条、水嘴、边框、梁、支架、吊耳等配件配件拼焊而成矩形框体结构，所有零件都是铝合金材质。
液冷下箱体零件装配示意图
液冷下箱体需要具备足够的承重能力和结构强度，这对焊接质量提出了较高的要求，包括焊接工艺、焊缝等级控制及焊工技能等，以确保在实际应用中的安全性和可靠性。
液冷技术对液冷箱的气密性要求较高，包含下箱体气密性和液冷流道气密性。并且液冷流道还要承受冷却液流动压力，因此液冷流道的气密性要求更高。
3-焊接质量要求
一般要求液冷底板使用搅拌摩擦焊进行焊接，平板式液冷下箱体堵头也会采取搅拌摩擦焊进行焊接，通常搅拌摩擦焊缝凹陷≤0.5，并保证不允许有脱落或者振动工况下可脱落金属异物。
液冷流道、边框、水嘴、吊耳、横梁、配件等多采用TIG焊或CMT焊。考虑不同部件的性能要求差异，液冷流道、边框、水嘴、吊耳等均采用满焊焊接，而横梁、配件等进行段焊。前后电池模组梁区平面度单模组＜1.5mm，整体平面度＜2mm，边框平面度，单边框长度每增加500，±0.5。
焊缝表面不允许存在裂纹、未焊透、未熔合、表面气孔、外露夹渣、未焊满等缺陷。一般要求水嘴焊缝高度≤6mm，其他位置焊缝不超出箱体下表面，前后模组梁内侧焊缝不能突出内侧面。
焊缝熔深需满足相关标准要求。弧焊焊接接头，其抗拉强度应不低于母材抗拉强度最低值的60%；激光焊与搅拌摩擦焊焊接接头，其抗拉强度应不低于母材抗拉强度最低值的70%。
此外，下箱体焊接还必须满足气密性IP67的标准，因此对于焊后处理，一般要求前后模组梁区域焊渣、焊缝需打磨平；托盘外部焊接不允许打磨，密封面焊接处需打磨平整，与边框无明显高度差。
表：储能型材拼接液冷下箱体工艺选型及典型应用
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液冷板制造过程中的流道污染风险及清洁控制技术
随着各类电子电力产品的功率密度和发热量持续攀高，散热面临日益严峻的挑战，液冷方案因其高效的散热性能、低能耗、低噪音和高可靠性等优势，正在逐步成为主流解决方案。
液冷方案是通过使用液冷板与电池组（其他热源）贴合，并在内部循环冷却剂带走热源工作产生的热量，这部分热量再经由一个或多个冷却回路热交换传递，最终将储能系统的热量散发到外界环境｡
作为液冷方案的核心组件，液冷板是一种高效的散热组件，其主要功能是通过冷却液循环带走电池（其他热源）工作中产生的热量，从而保持设备在安全的工作温度范围内运行。如果液冷板的流道不干净，会影响到冷却液的流动均匀性，过大颗粒的异物还会造成冷却液受到阻塞或流动不畅，导致热量无法有效传递，进而影响电子设备的散热效率和整体性能。
而且若流道内如果有残留杂质，可能会破坏金属壁面的氧化保护膜，对液冷板造成腐蚀或冲蚀。此外，流道内的杂质可能会导致组件接触不良，可能会导致密封件老化或损坏，从而增加泄漏风险，影响系统的长期稳定运行。
1-液冷板流道清洁度要求
当前的储能液冷箱方案一般要求水道内不可有异物、铝屑、油污及液体等。少数方案中会对杂质具体质量、硬质颗粒及软质颗粒的大小做出明确要求。
2-液冷板制造中流道被污染高风险环节
在冷板类构件的加工制造过程中，内部流道和冷却接口结构，其加工制造过程包括裁切、剔流道，油污、切削冷却液、机加工切屑等异物极易进入流道，削加工部位就在流道口，其防护困难，切屑进入后也较难清除。
液冷板构件加工：剔流道、去毛刺
冷板流道板加工完成后，通过焊接将堵条、水嘴等组件通过焊接加工形成封闭性的流道，而流道构造一般为非直线结构，存在冲洗盲区。
冷板焊接后机加工过程需使用大量切削冷却液对刀具、工件进行冷却，同时产生大量的金属切屑。此工序环节极易引入冷却液、切屑等污染物，切屑进入后难以彻底清除干净，也是流道污染的高危工序环节。
3-液冷板流道清洗与防护
为了确保液冷板组件的可靠性和性能，通常会进行严格清洗操作。冲洗，使用高压水枪冲洗液冷板内部流道，以清除可能存在的残渣、颗粒或其他杂质。冲洗后，需要将液冷板组件做烘干处理，以确保流道内没有水分残留。
液冷板构件加工：冲洗、脱脂
冷板等液冷件在制造过程中如果防护不当易受到污染，如冷板机加工过程中的金属切屑、油污、切削冷却液等污染。同时冷板制件的周转过程也极易造成异物进入。一般会提前考虑流道口的防护，例如防尘贴、水嘴胶套等。
因此，针对冷板内部流道的清洗就成为消除流道污染、提升流道洁净度的必要措施。生产实践中，要进行全流程防控。在此基础上，针对具体构件和工艺过程提出污染控制措施，这样才能有效控制冷板流道内部的污染。
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氢燃料电池汽车冷却系统综述
摘要：氢燃料电池，也称为质子交换膜燃料电池（PEMFC），由于其高效、零排放和零污染的优点，被广泛应用于电动汽车充电站、汽车和其他发电设施。氢燃料电池汽车在运行过程中排放的热量是传统燃料汽车的3-5倍。本文简要介绍了目前氢燃料电池散热的相关技术。
1-氢燃料电池的工作原理
氢燃料电池在运行过程中释放大量热量，其中电化学反应热约占55%，不可逆电化学反应热占35%，焦耳热约占10%，冷凝热和各种热损失约占5%。氢燃料电池产生的热量大约等于它们产生的电能。如果不及时消散，电池内部的温度将显著升高，从而影响其使用寿命。
2-氢燃料电池散热
与燃料动力汽车相比，氢燃料电池汽车具有更高的发热量和更复杂的系统。同时，由于氢燃料电池工作温度的限制，氢燃料电池与外界的温差较小，使散热系统散热更加困难。氢燃料电池的工作温度对流体流动阻力、催化剂活性、堆效率和稳定性有显著影响，因此需要高效的散热系统。
液冷技术是目前氢燃料电池在汽车上应用的主流技术。旨在通过降低系统压降来降低水泵功耗，以最低功耗消除氢燃料电池中的多余热量，并优化循环工作流体流道的分布，以减少内部温差，提高电池温度分布的均匀性。
氢燃料电池中产生的90%的热量通过热传导和对流被散热系统消除，而10%的热量通过辐射散热分散到外部环境。传统的散热方式包括空气冷却、液体冷却和相变散热。
3-PEMFC系统的传热
3.1电堆散热
PEMFC内部产生热量后，热量将在PEMFC内部的各种组件和外部环境之间传递。燃料电池堆内部的热传递主要取决于每个部件的热阻和不同部件之间的接触热阻。由于气体扩散层是连接主要发热部件（膜电极）和主要散热部件（双极板）的“桥梁”，其热阻和与其他部件接触热阻的大小对PEMFC内部的传热性能有重大影响。此外，不同部件之间的接触热阻会对燃料电池堆的内部传热产生重大影响。
3.2 冷却液传热
燃料电池的冷却方法包括空气冷却、液体冷却和相变冷却。
影响冷却剂热传递的因素包括PEMFC堆端、冷却剂本身和散热器端。冷却剂与PEMFC堆端部的双极板直接接触，因此冷却剂流道结构对其传热有重大影响。此外，冷却剂本身的性质也会影响相关的传热过程。考虑到可用空间不足，选择热容量更大的冷却剂可以减小散热器的尺寸，提高PEMFC的热管理性能。因此，对新型高效冷却剂的需求越来越明显。
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热设计挑战与散热器加工制造
电子设备的小型化趋势日益增强，同时更多功能、更高性能的需求进一步推动了各封装级别外形尺寸的缩小，造成功率密度急速攀升。
设备小型化本是源于降低成本考虑，散热解决方案会直接增加产品的重量、体积和成本，且不具有任何功能效益，但它们提供的是产品可靠性。通过将部件温度控制在规定范围内是确定某项设计可接受程度的通行标准，有效散热对于电子产品的稳定运行和长期可靠性而言至关重要.
一方面，设备小型化的结果就是设计裕量越来越少，对过度设计的容忍度越来越低。另一方面，小型化的总体趋势催生了日益凌乱和复杂的几何模型，加深了产品中机械成分与电子成分的紧密集成，其结果就是流动空间被大幅压缩，从而限制了对流散热的范围，使得热设计的核心物料——散热器——的结构变得更加复杂。
散热器是电子设备热设计中最常用的散热强化部件，其强化原理是增加换热面积，设计时一般要考虑发热源的热流密度、发热元器件温度要求、产品内部空间尺寸、散热器安装及外观设计等要求。
散热器的性能表现受到材质、几何尺寸、底部平面度、热阻、表面处理、安装紧固方式及工作环境温湿度等诸多因素影响。
1. 散热器材质
散热器的材料主要有：铝、铝合金、铜、铁等。铝是自然界中存储最丰富的金属元素，而且质量轻、抗腐蚀性强、热导率高，非常适合作为散热器的原材料。在铝中添加一些金属形成铝合金，可以大幅提升材料的硬度。石墨具有金属材料的导电、导热性能，同时拥有类似有机塑料般的可塑性，在电子、通信、照明等领域进一步应用。
1. 散热器制造工艺
散热器的加工工艺主要有CNC、铝挤型、铲齿、插齿等：
铝挤型：铝挤型散热器是将铝锭加热至460℃左右，在高压下让半固态铝流经具有沟槽的挤型模具，挤出散热器的初始形状，之后再进行切断和进一步加工。铝挤型工艺无法精确保证散热器的平面度等尺寸要求，所以通常后期还需要进一步加工。
铲齿：铲齿是将长条状金属板材（通常是铝合金或铜合金），采用铲齿机铲成一定角度将材料切除片状并进行校直，重复切削形成排列一直的翅片结构，相对于挤压型工艺，铲齿的优点是可以加工出翅片密度更大，且齿高倍数比更大的散热器。
插齿：插齿散热器的加工是将齿片插入散热器基板中，利用胶焊、钎焊或挤压等方式将齿片与基底进行连接；插齿散热器的齿片和基底结合非常重要，如果处理不当，可能会形成一定的接触热阻，影响插齿散热器的散热性能。
3. 散热器表面处理
铝合金很容易在空气中氧化（形成氧化铝膜），但这种自然氧化层并不致密，抗腐蚀能力不强，且易于沾染污染；基于美观、耐腐蚀性和提升散热性能等方面的要求，金属散热器需要进行表面处理，常见的表面处理工艺有：阳极氧化、喷砂、镀化学镍和烤漆等；
阳极氧化：阳极氧化的原理实质是水电解，将铝或铝合金为阳极至于电介质溶液中，利用电解作用使其表面形成氧化铝薄膜的过程称为铝或铝合金的阳极氧化处理；进行阳极氧化之后的散热器表面发射率会提高，热辐射的散热能力有所增强；阳极氧化可以维持或改变铝/铝合金的颜色，散热器比较多的采用黑色的阳极氧化。
喷砂：喷砂是指采用压缩空气为动力，利用高速砂流的冲击作用清理和粗化散热器表面的过程；通过对表面的冲击和切削作用，该工艺不仅能把散热器表面的锈皮等一切污物清除干净，而且产品表面还能显现均匀一致的金属光泽。
镀化学镍：镀化学镍是将镍合金从水溶液沉积到物体表面的一种工艺；其特点是表面硬度高、耐磨性能好、镀层均匀美观和抗腐蚀能力强等；由于铜和铝无法直接焊接，所以都需要镀化学镍之后才能采用焊锡等工艺进行焊接。
烤漆：烤漆是通过高温（280℃~400℃）在散热器表面添加名为特氟龙的高性能特种涂料，是散热器表面具有不粘性、耐热性、抗湿性、耐磨损、耐腐蚀性等特点；相比于传统的喷漆工艺，美观上和导热性能上烤漆都要占据优势，但是热管散热器由于高温容易膨胀变形，所以在烤漆时需要特别采用低温烤漆的形式。
随着要处理的功率不断提高，散热器开始与热管、鳍片等器件搭配组成性能更高的散热模组，并且出现散热效率更高的水冷散热器。
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IGBT在新能源汽车电控系统中的应用及其散热技术
摘要：新能源汽车电控系统中主要的发热设备为逆变器，其作用是把电池的直流电逆变成可驱动电机的交流电。在这个过程中，逆变器中的IBGT将会产生大量热量。为解决这些设备的散热问题，本文将介绍逆变器工作原理及先进液冷散热技术。
1-IGBT在新能源汽车电控系统的应用
电控系统作为新能源汽车中连接电池与驱动电机的电能转换单元，是电机驱动及控制的核心。逆变器作为连接高压电池和电机动力之间相互转化的装置，负责把直流电能(电池、蓄电瓶)转变成定频定压或调频调压交流电(一般为220V,50Hz正弦波)的转换器，保证新能源汽车的电能转换。
逆变器中IGBT功率模块在这个过程起到很重要的作用，能量转换过程中IBGT将会产生大量热量，而当IGBT的温度超过150℃时，IGBT则无法发挥作用，所以要使用风冷或者水冷的散热设备。IGBT工作的热稳定性成为评价电驱系统性能高低的关键。
除了电控系统外，IGBT在新能源汽车中的车载空调控制系统、充电桩系统重也有广泛的应用：
作为电动汽车及充电桩等设备的核心技术部件。IGBT模块占电动汽车成本将近10%，占充电桩成本约20%，并且其工作的热稳定性成为评价电驱系统性能高低的关键。
2-IGBT液冷散热技术
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储能电池组冷却性能仿真及液冷板流道优化
1. 引言
储能系统因其在平衡电网供需、提升新能源利用率等方面的重要作用，当前已成为推动世界能源发展和变革的主导力量。电化学储能技术成熟，建设周期短，功率和能量可根据不同应用需求灵活配置，充放电响应速度快，可应用于多种场合。
储能系统在充放电的过程中，会伴随着热量的产生，若散热不好会造成电池温度过高或者电池温差较大，轻则导致电池寿命降低，严重时会发 生热失控等安全问题。
本文以某实际项目为蓝本，按照电池包的实际尺寸建立一个热流体仿真模型，详细分析整个散热系统中压力、速度及温度的分布情况，得出系统 热负荷情况，为电池包液冷板流道设计提供结构优化建议。
2. 项目概况
2.1环境信息
2.3导热硅胶
2.3导热硅胶
3 .散热模型
采用液冷方式散热的电池包，由72个280AH电芯和一个液冷板组成。液冷板尺寸为：长为1570mm，宽为960mm，高为42mm，内部设有24条流道。电池包散热模型如下图：
4. 进水8L/min工况下仿真结果
电芯温度分布18.38-28.77℃，其中，温度最高电芯的温度分布区间为21.46-26.37℃，温度最低电芯的温度分布区间为18.76-26.37℃。如图（a）：
液冷板的温度分布18.00-21.99℃，如图（b）：
流阻约为17KPa，液冷板压力剖面如图（c），液冷板速度剖面如图（d）
5-结论
本方案中整体温度在18.38-28.77℃之间，最高与最低温电芯温差2.4℃，液冷板整体温度在18.00-21.99℃之间，均温性尚需优化，出现多处高温区域。
对照液冷板压力与速度剖面图可知，液冷板高温区域主要分布在压力、速度较低区域。结合电芯的布置位置，可见液冷板的宽度裕量较大，建议封堵液冷板最外侧两条流道，或适当缩小液冷板宽度来实现更好的散热效果。
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动力电池散热概述
汽车和电池储能，获得了快速发展的机遇。
其核心部件动力电池属于化学电源，对温度高度敏感，需要在合适的温度环境中工作。在动力电池的充放电过程中，由于内部阻抗的原因，会产生大量的热量。此外，电池组处于相对封闭的环境中。它便于热量积累，升高温度，甚至导致热失控的发生。因此，高效、安全的动力电池冷却系统变得尤为重要。
目前，电池冷却方案有三种，分别为风冷、液体冷却和直接制冷剂冷却。
结构相对简单，成本也较低，适用于电池容量小、散热压力低的场景。
就实际使用而言，液体介质传热系数高、热容量大、冷却速度快，因此对提高电池温度的均匀性有更好的效果。液体冷却方案是目前的主流解决方案。
制冷剂直接冷却技术可以进一步提高对电池的冷却效果，但电池蒸发器的均匀温度设计是一个技术难点。一般要求是电池系统中电池单元之间的温差不应超过5℃（冷却条件+加热条件）。目前，制冷剂直接冷却尚未成为行业内主流的设计解决方案。
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新能源汽车电池包壳体的设计开发探析
当前新能源汽车开发的3大重点——安全性、轻量化、可靠性，都与电池包密切相关，而电池壳体是电池系统的承载元件，对电池包乃至整车的碰撞、能耗等产生重大影响。
新能源汽车电池包结构
1. 电池包的安全性
作为新能源汽车三电系统中最核心的部件，电池包直接影响着新能源汽车的主要性能指标，其安全性往往决定着整车的可靠性。新能源汽车电池包在碰撞时存在巨大安全隐患，碰撞变形会引发内部电池模组出现诸如短路、断路、常发热、爆炸等现象，而电池包壳体的抗碰撞性能直接影响电池模组的安全性。
电池包安全性设计的关键在于降低碰撞过程中电池包的损伤程度，所以优化整车碰撞传力路径和提升电池包壳体的防护效果是设计的关键。当前仿真技术被广泛应用，通过建立
了电池包仿真模型，预测在碰撞、挤压、冲击、跌 落等工况的失效形式，系统优化电池包壳体结构、零件尺寸，进行电池包安全性多目标优化用以提升安全性。
2. 电池包的轻量化
高强钢、超高强钢、铝合金、复合材料的应用，是实现新能源汽车轻量化必要环节。由于电池包上壳体不起保护和支撑用，仅起到密封防尘作用，上壳体主要使用钢板、铝合金、复合材料。而电池包下壳体在电池系统主要起承载整个电池质量、抵御外部冲击，保护电池模组的作用。电池包下壳体主流制备工艺有：挤出铝型材+焊接成型、冲压铝板+焊接成型、压铸铝+铸造成型。当前，挤出铝型材+焊接成型是国内企业普遍采用的下壳体制造方案，因其较冲压铝制下壳体，制备难度更低，较压铸铝制下壳体，成型尺寸更大。
由于新能源汽车电池包与底盘处于高度重合区域，所以底盘和电池包结构的集成优化，对新能源汽车轻量化十分重要。
CTP技术，一般电池包由电芯组装成为模组，再把模组安装到电池包里省略中间模组环节，直接将电芯集成在电池包上，电池包作为整车结构件的一部分集成到车身地板下。CTP技术有效提升了电池包的空间利用率和能量密度，以及电池包的整体刚度。
CTC技术，是CTP技术的进阶版，直接将电芯集成在地板框架内部，将电池包壳体作为地板上下板，座椅直接与电池包上盖连接，空间利用率达到 63%。
CTB 技术，是 CTC 的改良版，保留了横梁结构和座椅支撑部分，仅部分底板被电池包上盖代替，空间利用率提高至66%，并且车身结构较完整，安全性更高。
电池包装配模式
3. 电池包的可靠性
电池包壳体从服役到疲劳失效的全过程为：在循环载荷作用下，壳体表面开始出现细微裂纹，局部微小的疲劳裂纹逐步扩展，最终发生零件的瞬间断裂失效。尤其，电池包壳体的连接接头部位是高疲劳失效区域。对电池包壳体进行实验仿真，优化成为提升电池包可靠性设计的一般途径。
按照行业要求，电池包壳体的密封性需要达到IP6K7等级，甚至某些企业需要达到IP6K9K 等级。由于电池包壳体密封长度较长，一般多达数米，且密封设计结构较少，所以对其密封性要额外注意。
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液冷板气密性检测合格，为何仍会出现渗液问题？
电池包气密性是确保电池包质量和安全性的关键，关系到电池包的安全性、可靠性和使用寿命，电池包气密性检测不仅要在生产过程中进行，还在电池维护和检修中进行。
1-电池包气密性要求
实际生产中电池包的气密性需满足以下要求：
密封性能，电池包壳体、接口和连接件等部位需具有良好的密封性能，以防止灰尘、水气等外界杂质进入电池包内部，可以通过焊接、密封胶、防水材料等实现。
防水性能，以防止水分进入电池内部，导致短路、腐蚀等问题。根据国标GB38031-2020《电动汽车用动力电池安全要求》，电池及其组件的密封性能应达到IP67标准，多数新能源汽车用电池及其组件的密封性能要求更高，需满足IP68标准，即电池包在规定的水深和沉水时间内能够防止水进入。
传统的气密性检测方法包括压力法和浸泡法（水检）等。浸泡法则是将液冷板浸泡在水中，观察是否有气泡产生来判断密封性。
水道气密性测试槽
虽然IP68标准更加严格，但在实际应用中，压降法往往作为主要的检测手段，通过设定合适的气密检测标准来满足IP68的要求。压降法是通过测量电池包内部压力变化来判断电池包气密性。在进行气密性检测时，需要关注多个参数，如充气气压、充气时间、稳压时间和泄漏率。
差压基本原理图 直压基本原理图
2-液冷板渗液问题分析
随着动力电池汽车、电化学储能等市场需求的不断升级，更高的能量密度与功率密度电池包得到广泛应用。因为电池热特性，确保电池等核心设备的稳定运行，并提高能源利用效率，液冷技术是储能热管理主流技术路线之一，液冷系统的气密性测试成为了一个关键环节。
液冷板渗液是一个严重的问题：渗液会阻碍冷却液正常流动，影响液冷板散热效果，使得设备性能下降；渗液还可能会造成系统组件老化、损坏，降低系统的可靠性；渗液还可能腐蚀电子元件和线路，增加设备故障和火灾风险。
在液冷板生产制造过程中经过严密气密性测试，为何还会出现渗液问题？
液冷系统气密测试流程
渗液可能由多种因素导致：
l 微小裂缝和缺陷，景观气密性检测可能检测到大的泄露通道，但微小裂缝和缺陷可能仍然存在，这些微小的裂缝在液体压力或高温环境下可能会扩大，导致渗液。
l 冷却液表面张力与浸润性差异：冷却液的表面张力较低时，更容易通过微小缝隙渗透。如果液冷板的表面张力设计不合理或冷却液选择不当，可能会加剧渗液问题。
浸润性差异：不同冷却液对固体表面的浸润性有差异。如果液冷板的材料表面粗糙度高或有微观结构缺陷，冷却液可能更容易渗透。
l 安装或工艺问题：液冷板的安装工艺如果不够精细，或者焊接、连接等过程中存在缺陷，也可能导致密封不严，增加渗液的可能性。
l 环境条件：温度的变化，特别是高压环境，可能会影响冷却液的渗透性。尽管在气密性检测时可能未考虑这些环境因素，但在实际操作中，温度波动可能导致密封失效。
l 材料老化或疲劳：液冷板的材料如果使用时间过长，可能会发生老化或疲劳，导致其密封性能下降，从而增加渗液的风险。
3-液冷板渗液问题预防措施
l 改进液冷板设计：通过优化液冷板的结构和设计，减少微小裂缝和缺陷，提高其密封性能。例如，在流道面焊接模组安装梁时，采取防泄漏措施，避免冷却液泄漏。
l 提高制造工艺水平：在液冷板生产过程中，采用高质量的焊接工艺和材料，确保冷却液不易渗透。同时，在组装过程中，严格按照操作规程进行，避免出现松动或错误安装。
l 优化检测方法组合，保障检测效率的同时提高检测精度，降低漏检率。采用浸泡法、压降法进行气密性检测，操作简单、经济、效率高，适合大批量常规性的检测需求。但两种方法的检测精度较低，压降法检测精度一般为1×10-4Pa·m³/s的泄露速率，检测结果准确性易受温度、湿度、洁净度、压力等因素的干扰。采用检测精度更高、效果更好的检测设备将检测精度提升至1×10-6Pa·m³/s，提升检测效果。
除了液冷板本体的防范措施外，还需在冷却液选型、密封件选择及设备工作环境等多环节中采用合适的应对策略。
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热设计中，工程师可以优化哪些设计元素实现有效降本
在散热器设计中，采用有效的降本方式能够提高整体系统的可靠性和效率，同时可以减少不必要的成本。
1-降额降本
降额设计是一种有目的地降低元器件或产品在工作时承受电、热和机械应力的设计方法。实际生产和使用的场景中，可以通过降低元器件承受的应力，从而提高电子设备的稳定性。
2D、3D封装方式的散热路径示意
l 降低工作应力：在产品的设计和运行时，可以通过降低工作负载，控制工作频率、限制电流和电压等方法来减少元器件的工作应力。
l 降低环境应力：通过选择适合的元器件类型、布局和封装形式来降低环境应力，如选择温度裕度较大的元器件，或者使用密封性良好的封装形式，以减少温度、湿度和压力对元器件的影响。
l 可靠性工程应用：合理的冗余设计、故障检测和隔离等，进一步降低元器件的失效风险。
通过降低元器件在工作时承受的应力，可以降低其功耗和发热量。当功率器件在低于其额定应力条件下工作时，可以降低其耗电量和产热量，有助于提高系统的能效和可靠性。从长远来看，降额设计有效提高元器件寿命、降低故障率、减少维护工作量，进而降低成本。
2-优化布局
通过合理的布置热元件可以显著提高散热器的工作效率，合理的元器件布局策略可以实现产品性能和成本的平衡。
l 分散发热元件：将发热量大的元件分散开来，减少单位面积上的热量负荷。
l 有利于散热的位置：将发热元件放置在有利于散热的位置，如靠近通风口或者设备的边缘。
l 交错排列：在布局时，将发热元器件与其他一般元器件交错排列，同时尽量使发热元件远离温度敏感元件，以减少其对热敏元件的影响。
l 改善气流：通过改变走向设计和元件布局，优化气流路径，增大流速，提高换热系数。
元器件间间距建议
3-冷却方法的选择
随着电子元器件的性能提升和集成度的增加，功率密度不断增大，导致电子元器件在工作时产生的热量也显著增加。在选择电子元器件的散热方法时，温度控制要求主要包含以下方面：
l 温度范围：不同的元器件对温度容忍的范围不同，如CPU等高性能芯片的工作温度要求在85-100℃之间，而一些低功耗设备可以容忍更高的温度，因此散热系统要确保元器件在安全的温度范围内工作。
l 温度控制精度：在一些温度控制要求严格的场景中，需要采用能够精确控制温度的散热方案，以免过高过低的温度造成元器件性能下降，甚至损坏。
l 环境温度：电子设备的散热效果不仅取决于器件自身的散热能力，还受到周围环境温度的影响，散热设计需要考虑环境温度变化，并尽可能通过散热手段保持设备在适宜的温度范围内。
l 功耗和可靠性：一些低功率电子元器件在发热量较低时，可以采用自然散热，对于高功耗设备则需要更高效的散热技术以确保其在高负荷运行时保持正常的性能并延长使用寿命。
l 密封性和密集性：在密封及高密度组装的器件中，如果发热量不高，可以依赖自然散热。而当元器件密集且发热量大的情形下，需要强制散热或液体冷却等更为有效的散热技术。液体冷却和热管技术在高功耗、大发热量的场景，如行波管、磁控管、功放管等高功率电子元器件，服务器和高功耗设备，以及新能源汽车三电系统，有其独特的应用优势。
充电桩风冷散热模块 充电桩液冷散热模块
在选择电子元器件的散热方式时需要综合考虑发热量和热流密度、环境温度与工作温度、空间约束与热隔离需要及成本与可行性等要素。通过运用适当的散热技术及散热装置保证元器件在适宜的温度下运行，可以有效降低系统更换和维护成本。此外复用历史项目也是降低开发制造成本，提升可靠性的有效策略。
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浸没式液冷储能Pack箱体结构设计要点
储能浸没式液冷技术是一种先进的电池冷却方法，利用液体的高效导热特性，实现了对电池的快速、直接和充分冷却，确保了电池在安全和高效的环境中运行。其基本原理是将储能电池完全浸没在一种绝缘、无毒且具有散热能力的液体中。这种技术通过液体直接与电池接触进行热交换，从而快速吸收电池在充放电过程中产生的热量，并将其带到外部循环系统中进行冷却。
单项浸没式液冷储能系统原理示意图
浸没式液冷储能Pack箱作为电池包的承载和保障电芯在合适的环境中工作的关键部件，主要承担电池包及冷却液承载、安全防护、传导换热等功能。因此在箱体结构设计中需要综合考虑密闭性、冷却效率、安全性、材料选择及加工工艺等多个方面，以确保系统的高效、安全和可靠运行。而箱体结构设计是整个液冷系统的基础。
1-均匀受载
浸没式液冷储能Pack下箱体由底板与侧板构成，底板作为基础支撑，而侧板则固定在底板的四周，共同构成箱体的主体框架。箱体的尺寸综合考了液冷系统的整体需求和荷载情况进行调整，在较大尺寸箱体的设计中可以合理设置内部隔板或制程结构，将大空间划分成多个小空间，通过增加受力面积，提高均匀受载力。而内部结构上可以通过增加支撑肋、加强筋来提高局部的承载能力，还可以在箱体内部设置均载结构以平衡各个角落的负载。
同时，为降低塑性变形对均匀受载性的影响，可以将高低不同的加工面设计为同一平面，这样可以减少机床调整次数，避免高度差导致的变形；还可以通过增加箱体的宽度或高度来分散负载，减少变形。
此外，液冷流道与箱体底板的一体化设计，通过搅拌摩擦焊或激光焊完成拼接，这种设计能有效提高整体结构强度。
单项浸没式液冷储能Pack下箱体结构示意
2-换热设计
导热能力是浸没式液冷储能技术中的重要环节，设计目标是确保电池在高温环境下能够有效散热，从而保持其性能和安全性。
箱体的材料应具有高导热性能，常用的材料有铝合金、铜、铝基复合材料。箱体设计还需要考虑环境温度变化的影响，适当厚度的保温层，能够保证箱体内部温度在一个较恒定的范围内，进而提升系统的整体效率。
箱体的结构设计直接影响其导热能力，合理的流道布置，确保液体在箱体内部顺畅流动，并最大限度地增加接触面积，是提升箱体导热能力的主要策略。箱体内部可以设置多个流道，以增加冷却液循环路径，从而提高散热效果。
方案一 全浸没+单项+板换 方案二 全浸没+单项+箱换
液冷系统包括冷却介质、导热结构、液冷管路和支撑结构。
方案一中，可选择同种或不同种的冷却液分别充入液冷板流道腔与箱体空腔，两个腔体均密封且互不连通。箱体空腔中，冷却液将电池模组浸没，充分接触，冷却不流动，利用液体的导热性好的特点吸收电池表面的热量，降低温升。液冷板中，冷却液在进水集管内分成多个流道并行进入冷板，然后在出水集管内汇合流出，主要负责将热量带出，实现散热。
方案二中，温度低的冷却液从下面或侧面流进，温度高的从上面流出，冷却液在电池包内循环流动，这样能够有效均匀地分配热量，提高整体的冷却效率，保持电芯或电池包温度的一致性。
了进一步提高冷却效果，可以采取多种优化措施，如优化液体流量和循环方式，选择高热容量的冷却液，以及改进液体的温度分布。这些措施能够减少热量的积聚和能量损失，确保电池在高效冷却状态下运行。
3-密封设计
对于液冷pack箱来说，通过采用先进的密封材料和结构进行全密封设计，密封设计不仅要考虑气密性，还需考虑液体介质的密封，确保电池单元在各个方向上均无泄漏。
设计应根据具体应用需求选择合适的密封形式和形状，还要考虑密封件的泄漏自由度、耐磨性、介质和温度兼容性、低摩擦等因素，并根据详细的规格选择合适的密封件类型和材料。
另外，焊接工艺的选择对密封性能影响也很大，对于不同的材料和厚度，选择合适的焊接方法能有效提升焊缝质量，以保证系统的整体强度和密封性。
单项浸没式液冷储能Pack下箱体成品图
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应用场景
工况: 高热流密度情境
安装布置: 单面安装
典型应用：客户定制
特点：散热效果好
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流体仿真
使用模拟软件分析散热器和冷板的散热性能
1
应用场景
工艺: 铝型材拼焊
布置安装: 底部液冷
典型应用：客户定制
特点：重量轻，冷却效果好
电池液体冷却
在液体冷却系统中，冷板直接放置在电池的底部或插入电池之间的间隙。冷却液循环后，通过热交换器冷却，然后循环回系统。
挤压铝合金电池托盘
铝合金电池包壳体主要由铝合金型材边框和铝合金型材底板构成，采用6系挤压型材拼焊而成。为保证焊接强度和密封性，常选用低应力变形小的搅拌摩擦焊，铝合金型材适用的标准件一般有钢丝螺套、拉铆螺母、压铆螺母。除标准件外，其余都为100%铝合金材质，壳体强度高、重量轻、耐腐蚀性好。
新能源汽车（EV）
新能源汽车是指使用非常规车辆燃料作为动力源（或使用常规车辆燃料和新型车载动力装置），在车辆动力控制和驾驶方面集成先进技术，并以新技术和新结构形成先进技术原理的汽车。
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DFM优化建议
帮您减少潜在的生产过程中可能的错误和缺陷，确保产品在生产满足设计要求的质量标准
2
应用场景
工况: 高热流密度情境
安装布置: 单面安装
典型应用：客户定制
特点：散热效果好
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应用场景
工艺: 铝型材拼焊
布置安装: 底部液冷
典型应用：客户定制
特点：重量轻，冷却效果好
技术和商业趋势
清洁能源使用：
气候、环境、资源、能源与国计民生息息相关。处理好这些相关问题，决定了人类社会能否可持续发展。在能源短缺和环境污染的压力下，储能电池汽车与燃料电池两条技术路线成为新能源汽车产业发展主要方向。
汽车轻量化：
考虑到75%的能耗与车辆重量有关，轻量化是新能源汽车节能、降耗、增程的重要技术手段，轻量化设计是当前降低汽车能耗的关键驱动因素之一。轻量化新材料的使用、结构优化和工艺改进是实现汽车轻量化的关键路径。
热管理：
对储能电动汽车而言，为实现快速充电和提高续航里程，热管理将会成为关键性的技术。而对氢燃料电池汽车而言，水、热管理是燃料电池动力系统研发的关键核心技术，对整车动力系统的性能、安全和寿命具有决定性的影响。
芯片冷却
通常，外部空气用作热沉，通过不同的介质和界面将芯片操作产生的热量传递到散热器，并进行散热。
多合一动力总成壳体
通过高度集成实现了电驱系统的降本减重，国内外主流车企电驱动系统有多种集成形式，包括三合一、四合一、六合一、七合一、八合一等。针对新能源汽车动力总成领域，迈泰研发制造出集电控、电机、整车控制器、减速箱及充电等产品为一体的新能源汽车驱动总成结构件。
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产品测试
我们提供定制的测试程序，以满足客户的要求
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应用场景
工况: 高热流密度情境
安装布置: 单面安装
典型应用：客户定制
特点：散热效果好
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应用场景
工艺: 铝型材拼焊
布置安装: 底部液冷
典型应用：客户定制
特点：重量轻，冷却效果好
电控散热器
IGBT是新能源汽车驱动电机的核心器件，其对汽车电驱的效率、功率密度和可靠性起主导作用，堪称“汽车之心”。新能源汽车电控系统中主要的发热设备为逆变器，其作用是把电池的直流电逆变成可驱动电机的交流电。在这个过程中，逆变器中的IBGT将会产生大量热量，其工作的热稳定性成为评价电驱系统性能高低的关键。
矩形直肋散热器设计
散热器的作用就是在一定的体积空间内获取更高的传热面积，通过改善结构形状，进而提升从其表面到周围流体的热传递效率，并通过实施表面处理等方式，增加有效传热面积，进而达成增强散热、控制温度的目标。
在体积功率密度、热流密度要求不高的应用场景下，矩形直肋热沉具有简单的结构、合理的制造成本和良好散热性能等特点备受工程师们的青睐。
Comparision of different heat transfer methods
1-散热器肋片设计
散热器即为散热扩展面，主要围绕肋片高度、形状、间距以及基板的厚度等参数展开。
Plate fin heat sink dimensions
据上图，我们可以计算散热器的扩展面积：
单个肋片的面积：Af = 2L（h+t/2），
间隙处面积：Ab= Lh，
散热部分总面积：At=nAf +(n±1）Ab（n为肋片数量）。
Fin sectional view
散热片的主要作用是通过增加表面积来提高热量传递效率。散热器肋片的间距、厚度和高度是确定散热器肋片数量、分布以及展开面积的重要因素。如上图，当h↑或t↓时，肋片更高、更薄、更密，可以让我们获得更大散热扩展面积。
当散热片的表面积增大时，其与空气的接触面积也相应增加，从而使得热量更容易被散发出去。工程师还可以通过优化肋片的形状，如，波纹状、锯齿状等方式进一步增加散热器的扩展面积。
虽然散热片的表面积越大，散热效果越好，但不能片面认为散热片越大越好。不论采用自然散热还是强制冷却，散热器肋片的间距都是决定流过其表面空气换热系数的重要因素。
The impact of Fin spacing and height on heat dissipation efficiency
在自然散热情况下，散热器壁面会因为表面的温度变化而产生自然对流，造成肋片壁面的空气层（边界层）流，过小的肋片间距会阻碍自然对流的顺利进行。在强制冷却情况下，肋片边界层厚度会被压缩，肋片间距可以相对变窄，但受到加工手段和动力元件驱动力的影响，并不能太小，因此实际设计中肋片的厚度与高度的平衡非常重要。
2-散热器基板设计
基板厚度是影响散热器效率的重要因素。散热器基板较薄时，向远离热源的肋片传递的热阻较大，会导致散热器上温度分布不均匀，并且抗热冲击能力较弱。
基板厚度增加可以改善温度不均问题，增加基板厚度可以改善温度不均问题，并提高散热器的抗热冲击能力，但太厚的基板会造成热的累积，反而使热传导能力降低。
Heatsink working principle diagrammatic sketch
如上图：
当热源面积小于底板面积时，热量需要从中心向边缘扩散，形成扩散热阻。热源的位置对扩散热阻也有影响。如果热源靠近散热器边缘，则热量更容易通过边缘传导出去，从而减少扩散热阻。
注：扩散热阻是指在散热器设计中，热量从热源中心向边缘扩散过程中所遇到的阻力。这种现象通常发生在热源面积与底板面积相差较大时，热量需要从一个较小的区域向较大的区域扩散。
3-肋片与基板的连接工艺
散热器肋片与基板的连接工艺通常涉及多种方法，以确保两者之间的良好热传导和机械稳定性，主要分为两大类：一体成型，非一体成型。
一体成型的散热器，散热齿和散热器基板为一体，不存在接触热阻。主要有以下几种工艺：
l 铝压铸成型：通过将铝锭熔化成液态后，利用高压将其填充到金属模型中，并通过压铸机直接压铸成型的散热器，可以制作出形状复杂的散热片。
l 铝挤成型：将铝材加热后，将铝材置入挤压筒内并施加一定的压力，使之从特定的模孔中流出，从而获得所需的截面形状和尺寸的毛坯，再经过切割、精加工等进一步加工。
l 冷锻处理的优势是可做细密散热齿，材质导热系数较高，但成本相对较高，异形处理能力优于铝挤。
l 铲齿散热器材质可以是铜，导热系数高，翅片可以非常细密，翅片直接从基板上用刀具铲起，所以当翅片高度较大、长度较长时，受应力影响，容易造成翅片变形。
非一体成型，散热齿和散热器基板分别加工，然后将散热器肋片与基板通过焊接、铆接、粘接等工艺结合在一起。主要有以下几种工艺：
l 焊接式：鳍片和基板通过焊料焊接连接在一起，有高温钎焊和低温锡膏焊接。
焊接传热性能好；用锡膏焊接Al基板及散热片，需要先镀镍，成本较高， 不适合大尺寸的散热器；用钎焊不需要镀镍，但焊接成本仍然很高。
l 铆接式：鳍片插入到基本的凹槽后，通过模具将凹槽往中间挤压，从而紧紧抱住散热鳍片，实现紧密牢固结合。
铆接式的优点是传热性能好，但铆接的产品在经过反复使用后，有产生间隙和松动的风险；可以改善铆接工艺提高可靠度，但成本也会相应增加，故铆接式的插片散热器常用于对可靠度要求不高的场合。
l 粘接式：一般是采用导热的环氧树脂，将散热鳍片和基板紧紧地粘接起来，实现热量的传导。
粘接式采用导热的环氧树脂，其导热系数相对于焊接来说，低了很多，但适合FIN较高及高倍比、小间距的散热器。在散热性能要求不高的场景下，可以使用。
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电池储能用下箱体拼焊工艺设计
电池储能电池箱体在储能系统中起着至关重要的作用，其重要功能包括承重保护、传热均温、电气安装和防水密封等。随着电池能量密度要求的不断提高，铝合金材料因其具有更高的导热性能和较低的密度，采用铝合金材料成为提升电池系统效能的一种有效解决方案。
采用流道与箱体侧壁的一体化成型设计可以节省关键承重部位的焊接工作，从而提升整体的结构强度，在静态承重、提拉吊装和随机振动等多种情况下保持结构安全与稳定性，而且在一定程度上可以改善箱体气密性表现。
此外，一体化设计有助于减少零件数量并降低箱体重量，通过挤压成型工艺制造，开模成本低、加工方便、易于修改，可以满足不同批量的灵活性需求。
1-铝挤拼焊储能下箱体主要类型
储能用液冷下箱体一般宽度790-810mm，高度40-240mm不等，分为平板式和法兰式（见下图），液冷下箱体的长度与储能产品的容量等因素相关，通用方案有48s、52s、104s等多种不同规格。
平板式液冷下箱体
法兰式液冷下箱体
2-铝挤拼焊储能下箱体的结构形式
液冷下箱体是整个电池包的基础结构，由带有流道的底板、堵条、水嘴、边框、梁、支架、吊耳等配件配件拼焊而成矩形框体结构，所有零件都是铝合金材质。
液冷下箱体零件装配示意图
液冷下箱体需要具备足够的承重能力和结构强度，这对焊接质量提出了较高的要求，包括焊接工艺、焊缝等级控制及焊工技能等，以确保在实际应用中的安全性和可靠性。
液冷技术对液冷箱的气密性要求较高，包含下箱体气密性和液冷流道气密性。并且液冷流道还要承受冷却液流动压力，因此液冷流道的气密性要求更高。
3-焊接质量要求
一般要求液冷底板使用搅拌摩擦焊进行焊接，平板式液冷下箱体堵头也会采取搅拌摩擦焊进行焊接，通常搅拌摩擦焊缝凹陷≤0.5，并保证不允许有脱落或者振动工况下可脱落金属异物。
液冷流道、边框、水嘴、吊耳、横梁、配件等多采用TIG焊或CMT焊。考虑不同部件的性能要求差异，液冷流道、边框、水嘴、吊耳等均采用满焊焊接，而横梁、配件等进行段焊。前后电池模组梁区平面度单模组＜1.5mm，整体平面度＜2mm，边框平面度，单边框长度每增加500，±0.5。
焊缝表面不允许存在裂纹、未焊透、未熔合、表面气孔、外露夹渣、未焊满等缺陷。一般要求水嘴焊缝高度≤6mm，其他位置焊缝不超出箱体下表面，前后模组梁内侧焊缝不能突出内侧面。
焊缝熔深需满足相关标准要求。弧焊焊接接头，其抗拉强度应不低于母材抗拉强度最低值的60%；激光焊与搅拌摩擦焊焊接接头，其抗拉强度应不低于母材抗拉强度最低值的70%。
此外，下箱体焊接还必须满足气密性IP67的标准，因此对于焊后处理，一般要求前后模组梁区域焊渣、焊缝需打磨平；托盘外部焊接不允许打磨，密封面焊接处需打磨平整，与边框无明显高度差。
表：储能型材拼接液冷下箱体工艺选型及典型应用
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液冷板制造过程中的流道污染风险及清洁控制技术
随着各类电子电力产品的功率密度和发热量持续攀高，散热面临日益严峻的挑战，液冷方案因其高效的散热性能、低能耗、低噪音和高可靠性等优势，正在逐步成为主流解决方案。
液冷方案是通过使用液冷板与电池组（其他热源）贴合，并在内部循环冷却剂带走热源工作产生的热量，这部分热量再经由一个或多个冷却回路热交换传递，最终将储能系统的热量散发到外界环境｡
作为液冷方案的核心组件，液冷板是一种高效的散热组件，其主要功能是通过冷却液循环带走电池（其他热源）工作中产生的热量，从而保持设备在安全的工作温度范围内运行。如果液冷板的流道不干净，会影响到冷却液的流动均匀性，过大颗粒的异物还会造成冷却液受到阻塞或流动不畅，导致热量无法有效传递，进而影响电子设备的散热效率和整体性能。
而且若流道内如果有残留杂质，可能会破坏金属壁面的氧化保护膜，对液冷板造成腐蚀或冲蚀。此外，流道内的杂质可能会导致组件接触不良，可能会导致密封件老化或损坏，从而增加泄漏风险，影响系统的长期稳定运行。
1-液冷板流道清洁度要求
当前的储能液冷箱方案一般要求水道内不可有异物、铝屑、油污及液体等。少数方案中会对杂质具体质量、硬质颗粒及软质颗粒的大小做出明确要求。
2-液冷板制造中流道被污染高风险环节
在冷板类构件的加工制造过程中，内部流道和冷却接口结构，其加工制造过程包括裁切、剔流道，油污、切削冷却液、机加工切屑等异物极易进入流道，削加工部位就在流道口，其防护困难，切屑进入后也较难清除。
液冷板构件加工：剔流道、去毛刺
冷板流道板加工完成后，通过焊接将堵条、水嘴等组件通过焊接加工形成封闭性的流道，而流道构造一般为非直线结构，存在冲洗盲区。
冷板焊接后机加工过程需使用大量切削冷却液对刀具、工件进行冷却，同时产生大量的金属切屑。此工序环节极易引入冷却液、切屑等污染物，切屑进入后难以彻底清除干净，也是流道污染的高危工序环节。
3-液冷板流道清洗与防护
为了确保液冷板组件的可靠性和性能，通常会进行严格清洗操作。冲洗，使用高压水枪冲洗液冷板内部流道，以清除可能存在的残渣、颗粒或其他杂质。冲洗后，需要将液冷板组件做烘干处理，以确保流道内没有水分残留。
液冷板构件加工：冲洗、脱脂
冷板等液冷件在制造过程中如果防护不当易受到污染，如冷板机加工过程中的金属切屑、油污、切削冷却液等污染。同时冷板制件的周转过程也极易造成异物进入。一般会提前考虑流道口的防护，例如防尘贴、水嘴胶套等。
因此，针对冷板内部流道的清洗就成为消除流道污染、提升流道洁净度的必要措施。生产实践中，要进行全流程防控。在此基础上，针对具体构件和工艺过程提出污染控制措施，这样才能有效控制冷板流道内部的污染。
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氢燃料电池汽车冷却系统综述
摘要：氢燃料电池，也称为质子交换膜燃料电池（PEMFC），由于其高效、零排放和零污染的优点，被广泛应用于电动汽车充电站、汽车和其他发电设施。氢燃料电池汽车在运行过程中排放的热量是传统燃料汽车的3-5倍。本文简要介绍了目前氢燃料电池散热的相关技术。
1-氢燃料电池的工作原理
氢燃料电池在运行过程中释放大量热量，其中电化学反应热约占55%，不可逆电化学反应热占35%，焦耳热约占10%，冷凝热和各种热损失约占5%。氢燃料电池产生的热量大约等于它们产生的电能。如果不及时消散，电池内部的温度将显著升高，从而影响其使用寿命。
2-氢燃料电池散热
与燃料动力汽车相比，氢燃料电池汽车具有更高的发热量和更复杂的系统。同时，由于氢燃料电池工作温度的限制，氢燃料电池与外界的温差较小，使散热系统散热更加困难。氢燃料电池的工作温度对流体流动阻力、催化剂活性、堆效率和稳定性有显著影响，因此需要高效的散热系统。
液冷技术是目前氢燃料电池在汽车上应用的主流技术。旨在通过降低系统压降来降低水泵功耗，以最低功耗消除氢燃料电池中的多余热量，并优化循环工作流体流道的分布，以减少内部温差，提高电池温度分布的均匀性。
氢燃料电池中产生的90%的热量通过热传导和对流被散热系统消除，而10%的热量通过辐射散热分散到外部环境。传统的散热方式包括空气冷却、液体冷却和相变散热。
3-PEMFC系统的传热
3.1电堆散热
PEMFC内部产生热量后，热量将在PEMFC内部的各种组件和外部环境之间传递。燃料电池堆内部的热传递主要取决于每个部件的热阻和不同部件之间的接触热阻。由于气体扩散层是连接主要发热部件（膜电极）和主要散热部件（双极板）的“桥梁”，其热阻和与其他部件接触热阻的大小对PEMFC内部的传热性能有重大影响。此外，不同部件之间的接触热阻会对燃料电池堆的内部传热产生重大影响。
3.2 冷却液传热
燃料电池的冷却方法包括空气冷却、液体冷却和相变冷却。
影响冷却剂热传递的因素包括PEMFC堆端、冷却剂本身和散热器端。冷却剂与PEMFC堆端部的双极板直接接触，因此冷却剂流道结构对其传热有重大影响。此外，冷却剂本身的性质也会影响相关的传热过程。考虑到可用空间不足，选择热容量更大的冷却剂可以减小散热器的尺寸，提高PEMFC的热管理性能。因此，对新型高效冷却剂的需求越来越明显。
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热设计挑战与散热器加工制造
电子设备的小型化趋势日益增强，同时更多功能、更高性能的需求进一步推动了各封装级别外形尺寸的缩小，造成功率密度急速攀升。
设备小型化本是源于降低成本考虑，散热解决方案会直接增加产品的重量、体积和成本，且不具有任何功能效益，但它们提供的是产品可靠性。通过将部件温度控制在规定范围内是确定某项设计可接受程度的通行标准，有效散热对于电子产品的稳定运行和长期可靠性而言至关重要.
一方面，设备小型化的结果就是设计裕量越来越少，对过度设计的容忍度越来越低。另一方面，小型化的总体趋势催生了日益凌乱和复杂的几何模型，加深了产品中机械成分与电子成分的紧密集成，其结果就是流动空间被大幅压缩，从而限制了对流散热的范围，使得热设计的核心物料——散热器——的结构变得更加复杂。
散热器是电子设备热设计中最常用的散热强化部件，其强化原理是增加换热面积，设计时一般要考虑发热源的热流密度、发热元器件温度要求、产品内部空间尺寸、散热器安装及外观设计等要求。
散热器的性能表现受到材质、几何尺寸、底部平面度、热阻、表面处理、安装紧固方式及工作环境温湿度等诸多因素影响。
1. 散热器材质
散热器的材料主要有：铝、铝合金、铜、铁等。铝是自然界中存储最丰富的金属元素，而且质量轻、抗腐蚀性强、热导率高，非常适合作为散热器的原材料。在铝中添加一些金属形成铝合金，可以大幅提升材料的硬度。石墨具有金属材料的导电、导热性能，同时拥有类似有机塑料般的可塑性，在电子、通信、照明等领域进一步应用。
1. 散热器制造工艺
散热器的加工工艺主要有CNC、铝挤型、铲齿、插齿等：
铝挤型：铝挤型散热器是将铝锭加热至460℃左右，在高压下让半固态铝流经具有沟槽的挤型模具，挤出散热器的初始形状，之后再进行切断和进一步加工。铝挤型工艺无法精确保证散热器的平面度等尺寸要求，所以通常后期还需要进一步加工。
铲齿：铲齿是将长条状金属板材（通常是铝合金或铜合金），采用铲齿机铲成一定角度将材料切除片状并进行校直，重复切削形成排列一直的翅片结构，相对于挤压型工艺，铲齿的优点是可以加工出翅片密度更大，且齿高倍数比更大的散热器。
插齿：插齿散热器的加工是将齿片插入散热器基板中，利用胶焊、钎焊或挤压等方式将齿片与基底进行连接；插齿散热器的齿片和基底结合非常重要，如果处理不当，可能会形成一定的接触热阻，影响插齿散热器的散热性能。
3. 散热器表面处理
铝合金很容易在空气中氧化（形成氧化铝膜），但这种自然氧化层并不致密，抗腐蚀能力不强，且易于沾染污染；基于美观、耐腐蚀性和提升散热性能等方面的要求，金属散热器需要进行表面处理，常见的表面处理工艺有：阳极氧化、喷砂、镀化学镍和烤漆等；
阳极氧化：阳极氧化的原理实质是水电解，将铝或铝合金为阳极至于电介质溶液中，利用电解作用使其表面形成氧化铝薄膜的过程称为铝或铝合金的阳极氧化处理；进行阳极氧化之后的散热器表面发射率会提高，热辐射的散热能力有所增强；阳极氧化可以维持或改变铝/铝合金的颜色，散热器比较多的采用黑色的阳极氧化。
喷砂：喷砂是指采用压缩空气为动力，利用高速砂流的冲击作用清理和粗化散热器表面的过程；通过对表面的冲击和切削作用，该工艺不仅能把散热器表面的锈皮等一切污物清除干净，而且产品表面还能显现均匀一致的金属光泽。
镀化学镍：镀化学镍是将镍合金从水溶液沉积到物体表面的一种工艺；其特点是表面硬度高、耐磨性能好、镀层均匀美观和抗腐蚀能力强等；由于铜和铝无法直接焊接，所以都需要镀化学镍之后才能采用焊锡等工艺进行焊接。
烤漆：烤漆是通过高温（280℃~400℃）在散热器表面添加名为特氟龙的高性能特种涂料，是散热器表面具有不粘性、耐热性、抗湿性、耐磨损、耐腐蚀性等特点；相比于传统的喷漆工艺，美观上和导热性能上烤漆都要占据优势，但是热管散热器由于高温容易膨胀变形，所以在烤漆时需要特别采用低温烤漆的形式。
随着要处理的功率不断提高，散热器开始与热管、鳍片等器件搭配组成性能更高的散热模组，并且出现散热效率更高的水冷散热器。
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IGBT在新能源汽车电控系统中的应用及其散热技术
摘要：新能源汽车电控系统中主要的发热设备为逆变器，其作用是把电池的直流电逆变成可驱动电机的交流电。在这个过程中，逆变器中的IBGT将会产生大量热量。为解决这些设备的散热问题，本文将介绍逆变器工作原理及先进液冷散热技术。
1-IGBT在新能源汽车电控系统的应用
电控系统作为新能源汽车中连接电池与驱动电机的电能转换单元，是电机驱动及控制的核心。逆变器作为连接高压电池和电机动力之间相互转化的装置，负责把直流电能(电池、蓄电瓶)转变成定频定压或调频调压交流电(一般为220V,50Hz正弦波)的转换器，保证新能源汽车的电能转换。
逆变器中IGBT功率模块在这个过程起到很重要的作用，能量转换过程中IBGT将会产生大量热量，而当IGBT的温度超过150℃时，IGBT则无法发挥作用，所以要使用风冷或者水冷的散热设备。IGBT工作的热稳定性成为评价电驱系统性能高低的关键。
除了电控系统外，IGBT在新能源汽车中的车载空调控制系统、充电桩系统重也有广泛的应用：
作为电动汽车及充电桩等设备的核心技术部件。IGBT模块占电动汽车成本将近10%，占充电桩成本约20%，并且其工作的热稳定性成为评价电驱系统性能高低的关键。
2-IGBT液冷散热技术
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储能电池组冷却性能仿真及液冷板流道优化
1. 引言
储能系统因其在平衡电网供需、提升新能源利用率等方面的重要作用，当前已成为推动世界能源发展和变革的主导力量。电化学储能技术成熟，建设周期短，功率和能量可根据不同应用需求灵活配置，充放电响应速度快，可应用于多种场合。
储能系统在充放电的过程中，会伴随着热量的产生，若散热不好会造成电池温度过高或者电池温差较大，轻则导致电池寿命降低，严重时会发 生热失控等安全问题。
本文以某实际项目为蓝本，按照电池包的实际尺寸建立一个热流体仿真模型，详细分析整个散热系统中压力、速度及温度的分布情况，得出系统 热负荷情况，为电池包液冷板流道设计提供结构优化建议。
2. 项目概况
2.1环境信息
2.3导热硅胶
2.3导热硅胶
3 .散热模型
采用液冷方式散热的电池包，由72个280AH电芯和一个液冷板组成。液冷板尺寸为：长为1570mm，宽为960mm，高为42mm，内部设有24条流道。电池包散热模型如下图：
4. 进水8L/min工况下仿真结果
电芯温度分布18.38-28.77℃，其中，温度最高电芯的温度分布区间为21.46-26.37℃，温度最低电芯的温度分布区间为18.76-26.37℃。如图（a）：
液冷板的温度分布18.00-21.99℃，如图（b）：
流阻约为17KPa，液冷板压力剖面如图（c），液冷板速度剖面如图（d）
5-结论
本方案中整体温度在18.38-28.77℃之间，最高与最低温电芯温差2.4℃，液冷板整体温度在18.00-21.99℃之间，均温性尚需优化，出现多处高温区域。
对照液冷板压力与速度剖面图可知，液冷板高温区域主要分布在压力、速度较低区域。结合电芯的布置位置，可见液冷板的宽度裕量较大，建议封堵液冷板最外侧两条流道，或适当缩小液冷板宽度来实现更好的散热效果。
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动力电池散热概述
汽车和电池储能，获得了快速发展的机遇。
其核心部件动力电池属于化学电源，对温度高度敏感，需要在合适的温度环境中工作。在动力电池的充放电过程中，由于内部阻抗的原因，会产生大量的热量。此外，电池组处于相对封闭的环境中。它便于热量积累，升高温度，甚至导致热失控的发生。因此，高效、安全的动力电池冷却系统变得尤为重要。
目前，电池冷却方案有三种，分别为风冷、液体冷却和直接制冷剂冷却。
结构相对简单，成本也较低，适用于电池容量小、散热压力低的场景。
就实际使用而言，液体介质传热系数高、热容量大、冷却速度快，因此对提高电池温度的均匀性有更好的效果。液体冷却方案是目前的主流解决方案。
制冷剂直接冷却技术可以进一步提高对电池的冷却效果，但电池蒸发器的均匀温度设计是一个技术难点。一般要求是电池系统中电池单元之间的温差不应超过5℃（冷却条件+加热条件）。目前，制冷剂直接冷却尚未成为行业内主流的设计解决方案。
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新能源汽车电池包壳体的设计开发探析
当前新能源汽车开发的3大重点——安全性、轻量化、可靠性，都与电池包密切相关，而电池壳体是电池系统的承载元件，对电池包乃至整车的碰撞、能耗等产生重大影响。
新能源汽车电池包结构
1. 电池包的安全性
作为新能源汽车三电系统中最核心的部件，电池包直接影响着新能源汽车的主要性能指标，其安全性往往决定着整车的可靠性。新能源汽车电池包在碰撞时存在巨大安全隐患，碰撞变形会引发内部电池模组出现诸如短路、断路、常发热、爆炸等现象，而电池包壳体的抗碰撞性能直接影响电池模组的安全性。
电池包安全性设计的关键在于降低碰撞过程中电池包的损伤程度，所以优化整车碰撞传力路径和提升电池包壳体的防护效果是设计的关键。当前仿真技术被广泛应用，通过建立
了电池包仿真模型，预测在碰撞、挤压、冲击、跌 落等工况的失效形式，系统优化电池包壳体结构、零件尺寸，进行电池包安全性多目标优化用以提升安全性。
2. 电池包的轻量化
高强钢、超高强钢、铝合金、复合材料的应用，是实现新能源汽车轻量化必要环节。由于电池包上壳体不起保护和支撑用，仅起到密封防尘作用，上壳体主要使用钢板、铝合金、复合材料。而电池包下壳体在电池系统主要起承载整个电池质量、抵御外部冲击，保护电池模组的作用。电池包下壳体主流制备工艺有：挤出铝型材+焊接成型、冲压铝板+焊接成型、压铸铝+铸造成型。当前，挤出铝型材+焊接成型是国内企业普遍采用的下壳体制造方案，因其较冲压铝制下壳体，制备难度更低，较压铸铝制下壳体，成型尺寸更大。
由于新能源汽车电池包与底盘处于高度重合区域，所以底盘和电池包结构的集成优化，对新能源汽车轻量化十分重要。
CTP技术，一般电池包由电芯组装成为模组，再把模组安装到电池包里省略中间模组环节，直接将电芯集成在电池包上，电池包作为整车结构件的一部分集成到车身地板下。CTP技术有效提升了电池包的空间利用率和能量密度，以及电池包的整体刚度。
CTC技术，是CTP技术的进阶版，直接将电芯集成在地板框架内部，将电池包壳体作为地板上下板，座椅直接与电池包上盖连接，空间利用率达到 63%。
CTB 技术，是 CTC 的改良版，保留了横梁结构和座椅支撑部分，仅部分底板被电池包上盖代替，空间利用率提高至66%，并且车身结构较完整，安全性更高。
电池包装配模式
3. 电池包的可靠性
电池包壳体从服役到疲劳失效的全过程为：在循环载荷作用下，壳体表面开始出现细微裂纹，局部微小的疲劳裂纹逐步扩展，最终发生零件的瞬间断裂失效。尤其，电池包壳体的连接接头部位是高疲劳失效区域。对电池包壳体进行实验仿真，优化成为提升电池包可靠性设计的一般途径。
按照行业要求，电池包壳体的密封性需要达到IP6K7等级，甚至某些企业需要达到IP6K9K 等级。由于电池包壳体密封长度较长，一般多达数米，且密封设计结构较少，所以对其密封性要额外注意。
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搅拌摩擦焊技术在电池托盘制造中的应用
1- 搅拌摩擦焊（FSW）的基本原理
高速旋转搅拌头插入工件后，沿焊接方向移动。混合头和工件之间的接触区域通过摩擦产生热量，由于搅拌针的运动，软化了周围金属的塑性，软化了填充搅拌针后面空腔的金属层。
目前，搅拌摩擦焊主要用于铝、铜、镁、钛等介质或异种材料的连接。
2- 搅拌摩擦焊（FSW）工艺
焊接开始时：将高速旋转的轴肩和带针状突起的搅拌工具放入待焊接焊接部分的焊接区域。轴肩可以同时使用，以防止材料在塑性状态下溢出。
焊接过程中：搅拌头与焊接材料之间的摩擦阻力产生摩擦热，使材料软化并引起塑性变形，释放塑性变形能量。当搅拌头沿着待焊接的界面向前移动时，热塑性材料从搅拌头的前部转移到后部，在搅拌头轴肩的锻造作用下，实现工件之间的固相连接。
焊接结束时：搅拌头旋转转出零件。
Friction Stir Welding Process
3- 技术及特点
变形小：材料不需要熔化，热量输入低，变形最小；
适应性强：不受环境温湿度影响，适应性强；
优异的性能：焊接区形成致密的“锻造结构”，没有气泡或收缩缺陷；
环保与安全：焊接过程不产生电弧、烟雾、飞溅物等，安全、绿色、环保。
搅拌摩擦焊接接头的强度试验
与普通熔焊方案相比，搅拌摩擦焊具有以下突出优点：
² 属于固态焊接技术，焊接过程中焊接材料不熔化；
² 焊接接头质量良好，焊缝为细粒度锻造结构，无气孔、裂纹、夹渣等缺陷；
² 不受焊缝位置的限制，可以实现各种形式的接头焊接；
² 焊接效率高，可在0.4-100mm的厚度范围内实现单程焊接成型；
² 焊接部位残余应力低、变形小，可实现高精度焊接；
² 接头强度高，疲劳性能好，冲击韧性好；
² 焊接成本低，无焊接工艺消耗，不需要焊丝填充和保护气体；
² 焊接操作简单，易于实现自动化焊接。
1. 搅拌摩擦焊技术在电池托盘制造中的应用
铝合金具有密度低、比强度高、热稳定性好、耐腐蚀性和导热性好、无磁性、易于成型、回收价值高等优点，是电池组轻量化设计的理想材料。
目前，铝合金电池托盘和塑料顶盖方案的轻量化效果显著，已被许多汽车制造商采用。电池托盘采用铝挤压型材+搅拌摩擦焊+MIG焊的方案，综合应用成本低，满足性能要求，可实现水冷电池循环水通道一体化。
典型的电池托盘主要由铝合金型材框架和铝合金型材底板组成，它们使用6系列挤压型材焊接在一起，如下图所示：
铝合金电池托盘
截面结构和材料：框架和底板由铝合金挤压型材制成，材料通常为6061-T6（屈服强度240 MPa，抗拉强度260 MPa）、6005A-T6（屈服强度215 MPa，抗拉性能255 MPa）和6063-T6（屈服性能170 MPa，抗拉能力215 MPa）。根据截面复杂性、成本和模具消耗等因素，考虑选择哪个特定品牌。
技术难度:
框架和底板是电池模块的载体，对强度要求很高。因此，通常选择带有空腔的双层横截面以确保强度。底板的厚度一般在10mm左右，壁厚为2mm。单层铝板使用较少。
框架的典型横截面由多个空腔组成，由6061-T6材料制成，最薄处的壁厚为2mm。
底板的典型横截面由多个空腔组成，包括一个上部突起，主要用于安装电池模块。截面尺寸较大，厚度仅2mm，材料一般选用6005A-T6。
解决方案：
底板和底板，以及底板和框架，主要通过搅拌摩擦焊接连接。焊接强度可以达到基材的大约80%。
底板型材采用搅拌摩擦焊接接头，底板之间采用双面对接接头焊接。双面焊接强度高，变形小。
框架与底板之间形成双面搅拌摩擦焊接接头。为了给搅拌头预留足够的空间，框架与底板连接处的延伸长度应足够长，以避免框架与搅拌头之间的干涉，并避免增加框架型材的尺寸和挤压难度。但双面焊接具有强度高、变形小的特点，这也是其主要优点。
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铝挤压指南
近年来，在产品制造和设计中，对铝挤压的需求不断增加。这导致对专业可靠的铝挤压制造商的需求增加。
如果你不知道这个制造过程，你就在正确的地方。在这篇文章的过程中，我们将详细讨论铝挤压。
铝挤压指南
1-什么是铝挤压？
这是一种在使用特定横截面轮廓的同时迫使铝合金材料通过模具的过程。制造商用一个强大的冲头把铝从模具里挤出来。由于强大的压力，铝从模具开口中出来。
当铝从模具的前部出来时，它的形状与模具的形状相同。然后一个跳动台将铝拉出。铝挤压工艺很容易理解，尤其是在基础层面。
你可以将通过模具前部推动铝的力与挤压管道将成分取出的力联系起来。在你对管施加压力后，管内的物质会呈现出与管开口相同的形状。
因此，这意味着铝的形状将取决于模具的开口。对于圆形，您需要圆形开口，对于方形，方形开口，等等。
2-要挤出的形状
您可以将挤出的形状分为三个不同的类别。
a.实心
实心形状没有封闭的开口或空隙。角度、梁或杆是属于这一特定类别的常见示例。
b.空心
Hallow通常带有一个或多个空隙。例如，矩形管或方形管。
c.半空心
这些形状通常具有部分封闭的空隙。例如，具有窄间隙的“C”通道。
3-铝挤压工艺
挤压在众多行业中很受欢迎，包括能源、航空航天、电子、汽车、建筑和其他几个行业。通过使用多个挤出过程，您甚至可以获得极其复杂的形状。
下面，我们分十个步骤介绍了铝挤压工艺。
Step 1: 挤压模的准备和移动
首先，铝挤压制造商将使用H13钢来加工圆形模具。当然，一些制造商已经有了想要的形状。在这种情况下，他们只需将其从仓库中取出即可。
模具需要在450到500摄氏度之间进行预热。这不仅有助于最大限度地延长模具的寿命，同时也能确保金属均匀流动。一旦预热模具，就可以将其装入挤压机。
Step 2: 挤压前加热铝锭
下一步是加热铝坯料。它基本上是一个圆柱形的铝合金实心块。制造商从铝合金材料的较长原木中提取坯料。你应该把它放在烤箱里预热。温度需要在400到500摄氏度之间。
加热坯料不会使其完全熔化。然而，它将使其具有足够的延展性，可以在挤压过程中屈服。
Step 3: 将挤压转移到方坯压机
一旦您根据需要加热坯料，它将被机械地转移到挤压机。然而，在坯料上施加脱模剂或润滑剂是重要的。该步骤需要在将坯料装载到压机中之前进行。
此外，将相同的脱模剂应用于挤出冲头也是很重要的。这样做可以确保冲头和坯料不会粘在一起。
Step 4: 将坯料推入容器
将坯料转移到挤压机后，是施加压力的时候了。冲头将向可锻坯料施加约几百、几千，甚至几万吨的压力。压力的施加迫使坯料进入挤压机的容器中。
这种材料会膨胀并逐渐填充容器壁。
Step 5:挤出材料从模具中出来
即使在材料填充容器之后，柱塞仍在施加压力。这意味着现在材料被推到挤压模具上。由于持续的压力，铝材料将通过模具的开口。
当它从模具的开口出来时，它的形状与模具开口的形状完全相同。这意味着，到目前为止，你已经达到了你想要的形状。
Step 6: 淬火与时效
当挤出物从模具前部出来时，一个拉力器抓住它。然后，这个拉力器负责将其与跳动台一起引导。工作台的速度将与挤出机出来的速度相匹配。
随着跳动台的移动，型材被淬火。为了确保其坚固性，需要对其进行均匀冷却。可以使用风扇风冷，要么做冷水冷却。
Step 7: 挤压裁切
在挤压达到其整个工作台长度后，还没有到将其从挤压过程中剪切掉的时候。为此，制造商使用热锯。锯将特定的挤压与挤压过程分开。
注：温度是挤压过程中一个极其重要的方面。您需要在挤出过程的每个阶段都对其进行密切检查。
即使您在挤出物离开压机后对其进行淬火，它仍然需要时间才能完全冷却。
Step 8: 室温下的挤压冷却
裁切完成后，将挤出物转移到冷却台上。这一过程一般以机械方式进行。现在，制造商会等待型材达到室温，然后再将其转移到其他地方。
在它们冷却后，让它们伸展是很重要的。
Step 9: 将拉伸移动到拉伸器
有时，剖面中会出现某种扭曲。作为一家专业的铝挤压生产商，你必须进行这项工作。为了解决这个问题，你可以将工作台长度的挤压件移到担架上。
每一个侧面都被从两侧夹住。它将被机械地拉动，直到达到所需的规格。
Step 10: 根据规范锯切
现在，工作台长度的挤压件已经完全冷却，并且它们也是直的，是时候将它们转移到锯工作台了。这里，这些挤出物是根据长度进行锯切的。
注：在此特定阶段的挤压性能与T4回火的性能相似。在锯切之后，可以将挤压件时效至T5或T6。为了做到这一点，你必须把它们移到一个老化的烤箱里。
5-挤压后处理
挤出完成后，可以通过对型材进行热处理来提高型材的性能。为了增强挤压制品的成品外观，铝挤压制品制造商使用了不同的成品类型。
然而，这些需要进行热处理。为了使挤压达到其最终尺寸，它们需要经过不同的处理工艺。
（a）改善机械性能
可以提高7000、6000和2000系列合金的抗拉强度和应力承受能力。为了获得这些增强功能，将型材放入烤箱是很重要的。这些加热处理将使合金达到T5或T6的性能要求。
（b）表面增强
铝型材将经历许多精加工操作。表面增强不仅改善了铝的整体外观，同时还提高了铝的腐蚀性能。
例如，当你对铝进行阳极氧化时，它会导致氧化层的自然出现。从而导致金属的增厚。此外，该工艺将提高型材的耐腐蚀性。此外，这种金属会变得更耐磨。
同样，这将导致多孔表面，这意味着表面将接受不同的颜色。表面发射率也会提高。
还有一些其他的精加工工艺可供选择。如喷砂、粉末涂料、油漆等。
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液冷板气密性检测合格，为何仍会出现渗液问题？
电池包气密性是确保电池包质量和安全性的关键，关系到电池包的安全性、可靠性和使用寿命，电池包气密性检测不仅要在生产过程中进行，还在电池维护和检修中进行。
1-电池包气密性要求
实际生产中电池包的气密性需满足以下要求：
密封性能，电池包壳体、接口和连接件等部位需具有良好的密封性能，以防止灰尘、水气等外界杂质进入电池包内部，可以通过焊接、密封胶、防水材料等实现。
防水性能，以防止水分进入电池内部，导致短路、腐蚀等问题。根据国标GB38031-2020《电动汽车用动力电池安全要求》，电池及其组件的密封性能应达到IP67标准，多数新能源汽车用电池及其组件的密封性能要求更高，需满足IP68标准，即电池包在规定的水深和沉水时间内能够防止水进入。
传统的气密性检测方法包括压力法和浸泡法（水检）等。浸泡法则是将液冷板浸泡在水中，观察是否有气泡产生来判断密封性。
水道气密性测试槽
虽然IP68标准更加严格，但在实际应用中，压降法往往作为主要的检测手段，通过设定合适的气密检测标准来满足IP68的要求。压降法是通过测量电池包内部压力变化来判断电池包气密性。在进行气密性检测时，需要关注多个参数，如充气气压、充气时间、稳压时间和泄漏率。
差压基本原理图 直压基本原理图
2-液冷板渗液问题分析
随着动力电池汽车、电化学储能等市场需求的不断升级，更高的能量密度与功率密度电池包得到广泛应用。因为电池热特性，确保电池等核心设备的稳定运行，并提高能源利用效率，液冷技术是储能热管理主流技术路线之一，液冷系统的气密性测试成为了一个关键环节。
液冷板渗液是一个严重的问题：渗液会阻碍冷却液正常流动，影响液冷板散热效果，使得设备性能下降；渗液还可能会造成系统组件老化、损坏，降低系统的可靠性；渗液还可能腐蚀电子元件和线路，增加设备故障和火灾风险。
在液冷板生产制造过程中经过严密气密性测试，为何还会出现渗液问题？
液冷系统气密测试流程
渗液可能由多种因素导致：
l 微小裂缝和缺陷，景观气密性检测可能检测到大的泄露通道，但微小裂缝和缺陷可能仍然存在，这些微小的裂缝在液体压力或高温环境下可能会扩大，导致渗液。
l 冷却液表面张力与浸润性差异：冷却液的表面张力较低时，更容易通过微小缝隙渗透。如果液冷板的表面张力设计不合理或冷却液选择不当，可能会加剧渗液问题。
浸润性差异：不同冷却液对固体表面的浸润性有差异。如果液冷板的材料表面粗糙度高或有微观结构缺陷，冷却液可能更容易渗透。
l 安装或工艺问题：液冷板的安装工艺如果不够精细，或者焊接、连接等过程中存在缺陷，也可能导致密封不严，增加渗液的可能性。
l 环境条件：温度的变化，特别是高压环境，可能会影响冷却液的渗透性。尽管在气密性检测时可能未考虑这些环境因素，但在实际操作中，温度波动可能导致密封失效。
l 材料老化或疲劳：液冷板的材料如果使用时间过长，可能会发生老化或疲劳，导致其密封性能下降，从而增加渗液的风险。
3-液冷板渗液问题预防措施
l 改进液冷板设计：通过优化液冷板的结构和设计，减少微小裂缝和缺陷，提高其密封性能。例如，在流道面焊接模组安装梁时，采取防泄漏措施，避免冷却液泄漏。
l 提高制造工艺水平：在液冷板生产过程中，采用高质量的焊接工艺和材料，确保冷却液不易渗透。同时，在组装过程中，严格按照操作规程进行，避免出现松动或错误安装。
l 优化检测方法组合，保障检测效率的同时提高检测精度，降低漏检率。采用浸泡法、压降法进行气密性检测，操作简单、经济、效率高，适合大批量常规性的检测需求。但两种方法的检测精度较低，压降法检测精度一般为1×10-4Pa·m³/s的泄露速率，检测结果准确性易受温度、湿度、洁净度、压力等因素的干扰。采用检测精度更高、效果更好的检测设备将检测精度提升至1×10-6Pa·m³/s，提升检测效果。
除了液冷板本体的防范措施外，还需在冷却液选型、密封件选择及设备工作环境等多环节中采用合适的应对策略。
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热设计中，工程师可以优化哪些设计元素实现有效降本
在散热器设计中，采用有效的降本方式能够提高整体系统的可靠性和效率，同时可以减少不必要的成本。
1-降额降本
降额设计是一种有目的地降低元器件或产品在工作时承受电、热和机械应力的设计方法。实际生产和使用的场景中，可以通过降低元器件承受的应力，从而提高电子设备的稳定性。
2D、3D封装方式的散热路径示意
l 降低工作应力：在产品的设计和运行时，可以通过降低工作负载，控制工作频率、限制电流和电压等方法来减少元器件的工作应力。
l 降低环境应力：通过选择适合的元器件类型、布局和封装形式来降低环境应力，如选择温度裕度较大的元器件，或者使用密封性良好的封装形式，以减少温度、湿度和压力对元器件的影响。
l 可靠性工程应用：合理的冗余设计、故障检测和隔离等，进一步降低元器件的失效风险。
通过降低元器件在工作时承受的应力，可以降低其功耗和发热量。当功率器件在低于其额定应力条件下工作时，可以降低其耗电量和产热量，有助于提高系统的能效和可靠性。从长远来看，降额设计有效提高元器件寿命、降低故障率、减少维护工作量，进而降低成本。
2-优化布局
通过合理的布置热元件可以显著提高散热器的工作效率，合理的元器件布局策略可以实现产品性能和成本的平衡。
l 分散发热元件：将发热量大的元件分散开来，减少单位面积上的热量负荷。
l 有利于散热的位置：将发热元件放置在有利于散热的位置，如靠近通风口或者设备的边缘。
l 交错排列：在布局时，将发热元器件与其他一般元器件交错排列，同时尽量使发热元件远离温度敏感元件，以减少其对热敏元件的影响。
l 改善气流：通过改变走向设计和元件布局，优化气流路径，增大流速，提高换热系数。
元器件间间距建议
3-冷却方法的选择
随着电子元器件的性能提升和集成度的增加，功率密度不断增大，导致电子元器件在工作时产生的热量也显著增加。在选择电子元器件的散热方法时，温度控制要求主要包含以下方面：
l 温度范围：不同的元器件对温度容忍的范围不同，如CPU等高性能芯片的工作温度要求在85-100℃之间，而一些低功耗设备可以容忍更高的温度，因此散热系统要确保元器件在安全的温度范围内工作。
l 温度控制精度：在一些温度控制要求严格的场景中，需要采用能够精确控制温度的散热方案，以免过高过低的温度造成元器件性能下降，甚至损坏。
l 环境温度：电子设备的散热效果不仅取决于器件自身的散热能力，还受到周围环境温度的影响，散热设计需要考虑环境温度变化，并尽可能通过散热手段保持设备在适宜的温度范围内。
l 功耗和可靠性：一些低功率电子元器件在发热量较低时，可以采用自然散热，对于高功耗设备则需要更高效的散热技术以确保其在高负荷运行时保持正常的性能并延长使用寿命。
l 密封性和密集性：在密封及高密度组装的器件中，如果发热量不高，可以依赖自然散热。而当元器件密集且发热量大的情形下，需要强制散热或液体冷却等更为有效的散热技术。液体冷却和热管技术在高功耗、大发热量的场景，如行波管、磁控管、功放管等高功率电子元器件，服务器和高功耗设备，以及新能源汽车三电系统，有其独特的应用优势。
充电桩风冷散热模块 充电桩液冷散热模块
在选择电子元器件的散热方式时需要综合考虑发热量和热流密度、环境温度与工作温度、空间约束与热隔离需要及成本与可行性等要素。通过运用适当的散热技术及散热装置保证元器件在适宜的温度下运行，可以有效降低系统更换和维护成本。此外复用历史项目也是降低开发制造成本，提升可靠性的有效策略。
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浸没式液冷储能Pack箱体结构设计要点
储能浸没式液冷技术是一种先进的电池冷却方法，利用液体的高效导热特性，实现了对电池的快速、直接和充分冷却，确保了电池在安全和高效的环境中运行。其基本原理是将储能电池完全浸没在一种绝缘、无毒且具有散热能力的液体中。这种技术通过液体直接与电池接触进行热交换，从而快速吸收电池在充放电过程中产生的热量，并将其带到外部循环系统中进行冷却。
单项浸没式液冷储能系统原理示意图
浸没式液冷储能Pack箱作为电池包的承载和保障电芯在合适的环境中工作的关键部件，主要承担电池包及冷却液承载、安全防护、传导换热等功能。因此在箱体结构设计中需要综合考虑密闭性、冷却效率、安全性、材料选择及加工工艺等多个方面，以确保系统的高效、安全和可靠运行。而箱体结构设计是整个液冷系统的基础。
1-均匀受载
浸没式液冷储能Pack下箱体由底板与侧板构成，底板作为基础支撑，而侧板则固定在底板的四周，共同构成箱体的主体框架。箱体的尺寸综合考了液冷系统的整体需求和荷载情况进行调整，在较大尺寸箱体的设计中可以合理设置内部隔板或制程结构，将大空间划分成多个小空间，通过增加受力面积，提高均匀受载力。而内部结构上可以通过增加支撑肋、加强筋来提高局部的承载能力，还可以在箱体内部设置均载结构以平衡各个角落的负载。
同时，为降低塑性变形对均匀受载性的影响，可以将高低不同的加工面设计为同一平面，这样可以减少机床调整次数，避免高度差导致的变形；还可以通过增加箱体的宽度或高度来分散负载，减少变形。
此外，液冷流道与箱体底板的一体化设计，通过搅拌摩擦焊或激光焊完成拼接，这种设计能有效提高整体结构强度。
单项浸没式液冷储能Pack下箱体结构示意
2-换热设计
导热能力是浸没式液冷储能技术中的重要环节，设计目标是确保电池在高温环境下能够有效散热，从而保持其性能和安全性。
箱体的材料应具有高导热性能，常用的材料有铝合金、铜、铝基复合材料。箱体设计还需要考虑环境温度变化的影响，适当厚度的保温层，能够保证箱体内部温度在一个较恒定的范围内，进而提升系统的整体效率。
箱体的结构设计直接影响其导热能力，合理的流道布置，确保液体在箱体内部顺畅流动，并最大限度地增加接触面积，是提升箱体导热能力的主要策略。箱体内部可以设置多个流道，以增加冷却液循环路径，从而提高散热效果。
方案一 全浸没+单项+板换 方案二 全浸没+单项+箱换
液冷系统包括冷却介质、导热结构、液冷管路和支撑结构。
方案一中，可选择同种或不同种的冷却液分别充入液冷板流道腔与箱体空腔，两个腔体均密封且互不连通。箱体空腔中，冷却液将电池模组浸没，充分接触，冷却不流动，利用液体的导热性好的特点吸收电池表面的热量，降低温升。液冷板中，冷却液在进水集管内分成多个流道并行进入冷板，然后在出水集管内汇合流出，主要负责将热量带出，实现散热。
方案二中，温度低的冷却液从下面或侧面流进，温度高的从上面流出，冷却液在电池包内循环流动，这样能够有效均匀地分配热量，提高整体的冷却效率，保持电芯或电池包温度的一致性。
了进一步提高冷却效果，可以采取多种优化措施，如优化液体流量和循环方式，选择高热容量的冷却液，以及改进液体的温度分布。这些措施能够减少热量的积聚和能量损失，确保电池在高效冷却状态下运行。
3-密封设计
对于液冷pack箱来说，通过采用先进的密封材料和结构进行全密封设计，密封设计不仅要考虑气密性，还需考虑液体介质的密封，确保电池单元在各个方向上均无泄漏。
设计应根据具体应用需求选择合适的密封形式和形状，还要考虑密封件的泄漏自由度、耐磨性、介质和温度兼容性、低摩擦等因素，并根据详细的规格选择合适的密封件类型和材料。
另外，焊接工艺的选择对密封性能影响也很大，对于不同的材料和厚度，选择合适的焊接方法能有效提升焊缝质量，以保证系统的整体强度和密封性。
单项浸没式液冷储能Pack下箱体成品图
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1
流体仿真
使用模拟软件分析散热器和冷板的散热性能
1
应用场景
工况: 高热流密度情境
安装布置: 单面安装
典型应用：客户定制
特点：散热效果好
1
应用场景
工艺: 铝型材拼焊
布置安装: 底部液冷
典型应用：客户定制
特点：重量轻，冷却效果好
热量交换
冷却液在泵的驱动下通过管路循环。当冷却剂流经服务器内部的热交换器时，它与高温组件（如CPU、GPU等）进行热交换，带走热量。
Lori Customer Cases
Lori is a heat sink manufacturer of design and manufacturing high power heat sink, we have provided innovative thermal solutions for many high power industry device such as Aerospace industry,Medical, Communication server, Consumer Electronics etc. Our solutions include high power heat pipe thermal mould, liquid cooling system, staked fin heat sink solution etc.
Lori Customer Cases
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液体冷却技术的特点
液体冷却技术的特点:
液冷的方案基本原理：液冷是一种以液体作为冷媒，利用液体流动将数据中心IT设备的内部元器件产生的热量传递到设备外，使IT设备的发 热部件得到冷却，从而保证IT设备安全运行的技术。
液冷的优势：液冷具备超高能效、超高热密度，能够高效散热，并且不受海拔、地域、气温等环境的影响。
迈泰热传冷板式液冷解决方案：
冷板式液冷是通过液冷板（通常为铜铝等导热金属构成的封闭腔体）将发热器件的热量间接传递给封闭在循环管路中 的冷却液体，通过冷却液体将热量带走的一种散热形式。冷板式液冷方案中技术成熟度最高，是解决大功耗设备部署、提升能效、降低制冷运行费用、降低TCO（Total Cost of Ownership）的有效应用方案。
AI及超算领域散热需求特点
高功耗、高密度是数据中心的未来，液冷将成AI服务器散热主流方案。
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DFM优化建议
帮您减少潜在的生产过程中可能的错误和缺陷，确保产品在生产满足设计要求的质量标准
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应用场景
工况: 高热流密度情境
安装布置: 单面安装
典型应用：客户定制
特点：散热效果好
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应用场景
工艺: 铝型材拼焊
布置安装: 底部液冷
典型应用：客户定制
特点：重量轻，冷却效果好
为什么液冷服务器越来越受欢迎？
大模型和AIGC的普及，导致各地区智能计算中心和算力中心的建设激增。
随着“双碳”政策的不断推进，国家对数据中心PUE提出了更高的要求。服务器作为核心IT基础设施，需要承受散热、“碳能双测试”等多重压力。
芯片的热功率已经达到空气冷却的极限。液体冷却技术在服务器中的应用已成为首选方法之一。
技术和商业趋势
随着大模型等系列 AIGC 产品的商业化落地，AI 服务器的需求将会快速提升，其中大量的高功率 CPU、GPU 芯片将带动整台 AI 服务器功耗走高。CPU 方面，随着内核数量的增加，处理器性能不断提高，带动处理器功率不断增加，特殊场景下（如高性能云计算）处理器将使用超频以提高运算性能，进一步提升功耗。GPU 方面，最新的一些产品最高功耗可达 700W，已超出传统风冷系统散热的能力范畴。
未来 AI 集群算力密度普遍有望达到 20-50kW/柜，自然风冷技术一般只支持 8-10kW，冷热风道隔离的微模块加水冷空调水平制冷在机柜功率超过 15kW 后性价比大幅下降，液冷散热方案的能力与经济性优势逐步凸显。
散热
冷却剂通过散热器将热量散发到环境中，保持低温状态，从而实现服务器的连续稳定运行。
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产品测试
我们提供定制的测试程序，以满足客户的要求
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应用场景
工况: 高热流密度情境
安装布置: 单面安装
典型应用：客户定制
特点：散热效果好
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应用场景
工艺: 铝型材拼焊
布置安装: 底部液冷
典型应用：客户定制
特点：重量轻，冷却效果好
矩形直肋散热器设计
散热器的作用就是在一定的体积空间内获取更高的传热面积，通过改善结构形状，进而提升从其表面到周围流体的热传递效率，并通过实施表面处理等方式，增加有效传热面积，进而达成增强散热、控制温度的目标。
在体积功率密度、热流密度要求不高的应用场景下，矩形直肋热沉具有简单的结构、合理的制造成本和良好散热性能等特点备受工程师们的青睐。
Comparision of different heat transfer methods
1-散热器肋片设计
散热器即为散热扩展面，主要围绕肋片高度、形状、间距以及基板的厚度等参数展开。
Plate fin heat sink dimensions
据上图，我们可以计算散热器的扩展面积：
单个肋片的面积：Af = 2L（h+t/2），
间隙处面积：Ab= Lh，
散热部分总面积：At=nAf +(n±1）Ab（n为肋片数量）。
Fin sectional view
散热片的主要作用是通过增加表面积来提高热量传递效率。散热器肋片的间距、厚度和高度是确定散热器肋片数量、分布以及展开面积的重要因素。如上图，当h↑或t↓时，肋片更高、更薄、更密，可以让我们获得更大散热扩展面积。
当散热片的表面积增大时，其与空气的接触面积也相应增加，从而使得热量更容易被散发出去。工程师还可以通过优化肋片的形状，如，波纹状、锯齿状等方式进一步增加散热器的扩展面积。
虽然散热片的表面积越大，散热效果越好，但不能片面认为散热片越大越好。不论采用自然散热还是强制冷却，散热器肋片的间距都是决定流过其表面空气换热系数的重要因素。
The impact of Fin spacing and height on heat dissipation efficiency
在自然散热情况下，散热器壁面会因为表面的温度变化而产生自然对流，造成肋片壁面的空气层（边界层）流，过小的肋片间距会阻碍自然对流的顺利进行。在强制冷却情况下，肋片边界层厚度会被压缩，肋片间距可以相对变窄，但受到加工手段和动力元件驱动力的影响，并不能太小，因此实际设计中肋片的厚度与高度的平衡非常重要。
2-散热器基板设计
基板厚度是影响散热器效率的重要因素。散热器基板较薄时，向远离热源的肋片传递的热阻较大，会导致散热器上温度分布不均匀，并且抗热冲击能力较弱。
基板厚度增加可以改善温度不均问题，增加基板厚度可以改善温度不均问题，并提高散热器的抗热冲击能力，但太厚的基板会造成热的累积，反而使热传导能力降低。
Heatsink working principle diagrammatic sketch
如上图：
当热源面积小于底板面积时，热量需要从中心向边缘扩散，形成扩散热阻。热源的位置对扩散热阻也有影响。如果热源靠近散热器边缘，则热量更容易通过边缘传导出去，从而减少扩散热阻。
注：扩散热阻是指在散热器设计中，热量从热源中心向边缘扩散过程中所遇到的阻力。这种现象通常发生在热源面积与底板面积相差较大时，热量需要从一个较小的区域向较大的区域扩散。
3-肋片与基板的连接工艺
散热器肋片与基板的连接工艺通常涉及多种方法，以确保两者之间的良好热传导和机械稳定性，主要分为两大类：一体成型，非一体成型。
一体成型的散热器，散热齿和散热器基板为一体，不存在接触热阻。主要有以下几种工艺：
l 铝压铸成型：通过将铝锭熔化成液态后，利用高压将其填充到金属模型中，并通过压铸机直接压铸成型的散热器，可以制作出形状复杂的散热片。
l 铝挤成型：将铝材加热后，将铝材置入挤压筒内并施加一定的压力，使之从特定的模孔中流出，从而获得所需的截面形状和尺寸的毛坯，再经过切割、精加工等进一步加工。
l 冷锻处理的优势是可做细密散热齿，材质导热系数较高，但成本相对较高，异形处理能力优于铝挤。
l 铲齿散热器材质可以是铜，导热系数高，翅片可以非常细密，翅片直接从基板上用刀具铲起，所以当翅片高度较大、长度较长时，受应力影响，容易造成翅片变形。
非一体成型，散热齿和散热器基板分别加工，然后将散热器肋片与基板通过焊接、铆接、粘接等工艺结合在一起。主要有以下几种工艺：
l 焊接式：鳍片和基板通过焊料焊接连接在一起，有高温钎焊和低温锡膏焊接。
焊接传热性能好；用锡膏焊接Al基板及散热片，需要先镀镍，成本较高， 不适合大尺寸的散热器；用钎焊不需要镀镍，但焊接成本仍然很高。
l 铆接式：鳍片插入到基本的凹槽后，通过模具将凹槽往中间挤压，从而紧紧抱住散热鳍片，实现紧密牢固结合。
铆接式的优点是传热性能好，但铆接的产品在经过反复使用后，有产生间隙和松动的风险；可以改善铆接工艺提高可靠度，但成本也会相应增加，故铆接式的插片散热器常用于对可靠度要求不高的场合。
l 粘接式：一般是采用导热的环氧树脂，将散热鳍片和基板紧紧地粘接起来，实现热量的传导。
粘接式采用导热的环氧树脂，其导热系数相对于焊接来说，低了很多，但适合FIN较高及高倍比、小间距的散热器。在散热性能要求不高的场景下，可以使用。
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电池储能用下箱体拼焊工艺设计
电池储能电池箱体在储能系统中起着至关重要的作用，其重要功能包括承重保护、传热均温、电气安装和防水密封等。随着电池能量密度要求的不断提高，铝合金材料因其具有更高的导热性能和较低的密度，采用铝合金材料成为提升电池系统效能的一种有效解决方案。
采用流道与箱体侧壁的一体化成型设计可以节省关键承重部位的焊接工作，从而提升整体的结构强度，在静态承重、提拉吊装和随机振动等多种情况下保持结构安全与稳定性，而且在一定程度上可以改善箱体气密性表现。
此外，一体化设计有助于减少零件数量并降低箱体重量，通过挤压成型工艺制造，开模成本低、加工方便、易于修改，可以满足不同批量的灵活性需求。
1-铝挤拼焊储能下箱体主要类型
储能用液冷下箱体一般宽度790-810mm，高度40-240mm不等，分为平板式和法兰式（见下图），液冷下箱体的长度与储能产品的容量等因素相关，通用方案有48s、52s、104s等多种不同规格。
平板式液冷下箱体
法兰式液冷下箱体
2-铝挤拼焊储能下箱体的结构形式
液冷下箱体是整个电池包的基础结构，由带有流道的底板、堵条、水嘴、边框、梁、支架、吊耳等配件配件拼焊而成矩形框体结构，所有零件都是铝合金材质。
液冷下箱体零件装配示意图
液冷下箱体需要具备足够的承重能力和结构强度，这对焊接质量提出了较高的要求，包括焊接工艺、焊缝等级控制及焊工技能等，以确保在实际应用中的安全性和可靠性。
液冷技术对液冷箱的气密性要求较高，包含下箱体气密性和液冷流道气密性。并且液冷流道还要承受冷却液流动压力，因此液冷流道的气密性要求更高。
3-焊接质量要求
一般要求液冷底板使用搅拌摩擦焊进行焊接，平板式液冷下箱体堵头也会采取搅拌摩擦焊进行焊接，通常搅拌摩擦焊缝凹陷≤0.5，并保证不允许有脱落或者振动工况下可脱落金属异物。
液冷流道、边框、水嘴、吊耳、横梁、配件等多采用TIG焊或CMT焊。考虑不同部件的性能要求差异，液冷流道、边框、水嘴、吊耳等均采用满焊焊接，而横梁、配件等进行段焊。前后电池模组梁区平面度单模组＜1.5mm，整体平面度＜2mm，边框平面度，单边框长度每增加500，±0.5。
焊缝表面不允许存在裂纹、未焊透、未熔合、表面气孔、外露夹渣、未焊满等缺陷。一般要求水嘴焊缝高度≤6mm，其他位置焊缝不超出箱体下表面，前后模组梁内侧焊缝不能突出内侧面。
焊缝熔深需满足相关标准要求。弧焊焊接接头，其抗拉强度应不低于母材抗拉强度最低值的60%；激光焊与搅拌摩擦焊焊接接头，其抗拉强度应不低于母材抗拉强度最低值的70%。
此外，下箱体焊接还必须满足气密性IP67的标准，因此对于焊后处理，一般要求前后模组梁区域焊渣、焊缝需打磨平；托盘外部焊接不允许打磨，密封面焊接处需打磨平整，与边框无明显高度差。
表：储能型材拼接液冷下箱体工艺选型及典型应用
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液冷板制造过程中的流道污染风险及清洁控制技术
随着各类电子电力产品的功率密度和发热量持续攀高，散热面临日益严峻的挑战，液冷方案因其高效的散热性能、低能耗、低噪音和高可靠性等优势，正在逐步成为主流解决方案。
液冷方案是通过使用液冷板与电池组（其他热源）贴合，并在内部循环冷却剂带走热源工作产生的热量，这部分热量再经由一个或多个冷却回路热交换传递，最终将储能系统的热量散发到外界环境｡
作为液冷方案的核心组件，液冷板是一种高效的散热组件，其主要功能是通过冷却液循环带走电池（其他热源）工作中产生的热量，从而保持设备在安全的工作温度范围内运行。如果液冷板的流道不干净，会影响到冷却液的流动均匀性，过大颗粒的异物还会造成冷却液受到阻塞或流动不畅，导致热量无法有效传递，进而影响电子设备的散热效率和整体性能。
而且若流道内如果有残留杂质，可能会破坏金属壁面的氧化保护膜，对液冷板造成腐蚀或冲蚀。此外，流道内的杂质可能会导致组件接触不良，可能会导致密封件老化或损坏，从而增加泄漏风险，影响系统的长期稳定运行。
1-液冷板流道清洁度要求
当前的储能液冷箱方案一般要求水道内不可有异物、铝屑、油污及液体等。少数方案中会对杂质具体质量、硬质颗粒及软质颗粒的大小做出明确要求。
2-液冷板制造中流道被污染高风险环节
在冷板类构件的加工制造过程中，内部流道和冷却接口结构，其加工制造过程包括裁切、剔流道，油污、切削冷却液、机加工切屑等异物极易进入流道，削加工部位就在流道口，其防护困难，切屑进入后也较难清除。
液冷板构件加工：剔流道、去毛刺
冷板流道板加工完成后，通过焊接将堵条、水嘴等组件通过焊接加工形成封闭性的流道，而流道构造一般为非直线结构，存在冲洗盲区。
冷板焊接后机加工过程需使用大量切削冷却液对刀具、工件进行冷却，同时产生大量的金属切屑。此工序环节极易引入冷却液、切屑等污染物，切屑进入后难以彻底清除干净，也是流道污染的高危工序环节。
3-液冷板流道清洗与防护
为了确保液冷板组件的可靠性和性能，通常会进行严格清洗操作。冲洗，使用高压水枪冲洗液冷板内部流道，以清除可能存在的残渣、颗粒或其他杂质。冲洗后，需要将液冷板组件做烘干处理，以确保流道内没有水分残留。
液冷板构件加工：冲洗、脱脂
冷板等液冷件在制造过程中如果防护不当易受到污染，如冷板机加工过程中的金属切屑、油污、切削冷却液等污染。同时冷板制件的周转过程也极易造成异物进入。一般会提前考虑流道口的防护，例如防尘贴、水嘴胶套等。
因此，针对冷板内部流道的清洗就成为消除流道污染、提升流道洁净度的必要措施。生产实践中，要进行全流程防控。在此基础上，针对具体构件和工艺过程提出污染控制措施，这样才能有效控制冷板流道内部的污染。
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氢燃料电池汽车冷却系统综述
摘要：氢燃料电池，也称为质子交换膜燃料电池（PEMFC），由于其高效、零排放和零污染的优点，被广泛应用于电动汽车充电站、汽车和其他发电设施。氢燃料电池汽车在运行过程中排放的热量是传统燃料汽车的3-5倍。本文简要介绍了目前氢燃料电池散热的相关技术。
1-氢燃料电池的工作原理
氢燃料电池在运行过程中释放大量热量，其中电化学反应热约占55%，不可逆电化学反应热占35%，焦耳热约占10%，冷凝热和各种热损失约占5%。氢燃料电池产生的热量大约等于它们产生的电能。如果不及时消散，电池内部的温度将显著升高，从而影响其使用寿命。
2-氢燃料电池散热
与燃料动力汽车相比，氢燃料电池汽车具有更高的发热量和更复杂的系统。同时，由于氢燃料电池工作温度的限制，氢燃料电池与外界的温差较小，使散热系统散热更加困难。氢燃料电池的工作温度对流体流动阻力、催化剂活性、堆效率和稳定性有显著影响，因此需要高效的散热系统。
液冷技术是目前氢燃料电池在汽车上应用的主流技术。旨在通过降低系统压降来降低水泵功耗，以最低功耗消除氢燃料电池中的多余热量，并优化循环工作流体流道的分布，以减少内部温差，提高电池温度分布的均匀性。
氢燃料电池中产生的90%的热量通过热传导和对流被散热系统消除，而10%的热量通过辐射散热分散到外部环境。传统的散热方式包括空气冷却、液体冷却和相变散热。
3-PEMFC系统的传热
3.1电堆散热
PEMFC内部产生热量后，热量将在PEMFC内部的各种组件和外部环境之间传递。燃料电池堆内部的热传递主要取决于每个部件的热阻和不同部件之间的接触热阻。由于气体扩散层是连接主要发热部件（膜电极）和主要散热部件（双极板）的“桥梁”，其热阻和与其他部件接触热阻的大小对PEMFC内部的传热性能有重大影响。此外，不同部件之间的接触热阻会对燃料电池堆的内部传热产生重大影响。
3.2 冷却液传热
燃料电池的冷却方法包括空气冷却、液体冷却和相变冷却。
影响冷却剂热传递的因素包括PEMFC堆端、冷却剂本身和散热器端。冷却剂与PEMFC堆端部的双极板直接接触，因此冷却剂流道结构对其传热有重大影响。此外，冷却剂本身的性质也会影响相关的传热过程。考虑到可用空间不足，选择热容量更大的冷却剂可以减小散热器的尺寸，提高PEMFC的热管理性能。因此，对新型高效冷却剂的需求越来越明显。
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热设计挑战与散热器加工制造
电子设备的小型化趋势日益增强，同时更多功能、更高性能的需求进一步推动了各封装级别外形尺寸的缩小，造成功率密度急速攀升。
设备小型化本是源于降低成本考虑，散热解决方案会直接增加产品的重量、体积和成本，且不具有任何功能效益，但它们提供的是产品可靠性。通过将部件温度控制在规定范围内是确定某项设计可接受程度的通行标准，有效散热对于电子产品的稳定运行和长期可靠性而言至关重要.
一方面，设备小型化的结果就是设计裕量越来越少，对过度设计的容忍度越来越低。另一方面，小型化的总体趋势催生了日益凌乱和复杂的几何模型，加深了产品中机械成分与电子成分的紧密集成，其结果就是流动空间被大幅压缩，从而限制了对流散热的范围，使得热设计的核心物料——散热器——的结构变得更加复杂。
散热器是电子设备热设计中最常用的散热强化部件，其强化原理是增加换热面积，设计时一般要考虑发热源的热流密度、发热元器件温度要求、产品内部空间尺寸、散热器安装及外观设计等要求。
散热器的性能表现受到材质、几何尺寸、底部平面度、热阻、表面处理、安装紧固方式及工作环境温湿度等诸多因素影响。
1. 散热器材质
散热器的材料主要有：铝、铝合金、铜、铁等。铝是自然界中存储最丰富的金属元素，而且质量轻、抗腐蚀性强、热导率高，非常适合作为散热器的原材料。在铝中添加一些金属形成铝合金，可以大幅提升材料的硬度。石墨具有金属材料的导电、导热性能，同时拥有类似有机塑料般的可塑性，在电子、通信、照明等领域进一步应用。
1. 散热器制造工艺
散热器的加工工艺主要有CNC、铝挤型、铲齿、插齿等：
铝挤型：铝挤型散热器是将铝锭加热至460℃左右，在高压下让半固态铝流经具有沟槽的挤型模具，挤出散热器的初始形状，之后再进行切断和进一步加工。铝挤型工艺无法精确保证散热器的平面度等尺寸要求，所以通常后期还需要进一步加工。
铲齿：铲齿是将长条状金属板材（通常是铝合金或铜合金），采用铲齿机铲成一定角度将材料切除片状并进行校直，重复切削形成排列一直的翅片结构，相对于挤压型工艺，铲齿的优点是可以加工出翅片密度更大，且齿高倍数比更大的散热器。
插齿：插齿散热器的加工是将齿片插入散热器基板中，利用胶焊、钎焊或挤压等方式将齿片与基底进行连接；插齿散热器的齿片和基底结合非常重要，如果处理不当，可能会形成一定的接触热阻，影响插齿散热器的散热性能。
3. 散热器表面处理
铝合金很容易在空气中氧化（形成氧化铝膜），但这种自然氧化层并不致密，抗腐蚀能力不强，且易于沾染污染；基于美观、耐腐蚀性和提升散热性能等方面的要求，金属散热器需要进行表面处理，常见的表面处理工艺有：阳极氧化、喷砂、镀化学镍和烤漆等；
阳极氧化：阳极氧化的原理实质是水电解，将铝或铝合金为阳极至于电介质溶液中，利用电解作用使其表面形成氧化铝薄膜的过程称为铝或铝合金的阳极氧化处理；进行阳极氧化之后的散热器表面发射率会提高，热辐射的散热能力有所增强；阳极氧化可以维持或改变铝/铝合金的颜色，散热器比较多的采用黑色的阳极氧化。
喷砂：喷砂是指采用压缩空气为动力，利用高速砂流的冲击作用清理和粗化散热器表面的过程；通过对表面的冲击和切削作用，该工艺不仅能把散热器表面的锈皮等一切污物清除干净，而且产品表面还能显现均匀一致的金属光泽。
镀化学镍：镀化学镍是将镍合金从水溶液沉积到物体表面的一种工艺；其特点是表面硬度高、耐磨性能好、镀层均匀美观和抗腐蚀能力强等；由于铜和铝无法直接焊接，所以都需要镀化学镍之后才能采用焊锡等工艺进行焊接。
烤漆：烤漆是通过高温（280℃~400℃）在散热器表面添加名为特氟龙的高性能特种涂料，是散热器表面具有不粘性、耐热性、抗湿性、耐磨损、耐腐蚀性等特点；相比于传统的喷漆工艺，美观上和导热性能上烤漆都要占据优势，但是热管散热器由于高温容易膨胀变形，所以在烤漆时需要特别采用低温烤漆的形式。
随着要处理的功率不断提高，散热器开始与热管、鳍片等器件搭配组成性能更高的散热模组，并且出现散热效率更高的水冷散热器。
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IGBT在新能源汽车电控系统中的应用及其散热技术
摘要：新能源汽车电控系统中主要的发热设备为逆变器，其作用是把电池的直流电逆变成可驱动电机的交流电。在这个过程中，逆变器中的IBGT将会产生大量热量。为解决这些设备的散热问题，本文将介绍逆变器工作原理及先进液冷散热技术。
1-IGBT在新能源汽车电控系统的应用
电控系统作为新能源汽车中连接电池与驱动电机的电能转换单元，是电机驱动及控制的核心。逆变器作为连接高压电池和电机动力之间相互转化的装置，负责把直流电能(电池、蓄电瓶)转变成定频定压或调频调压交流电(一般为220V,50Hz正弦波)的转换器，保证新能源汽车的电能转换。
逆变器中IGBT功率模块在这个过程起到很重要的作用，能量转换过程中IBGT将会产生大量热量，而当IGBT的温度超过150℃时，IGBT则无法发挥作用，所以要使用风冷或者水冷的散热设备。IGBT工作的热稳定性成为评价电驱系统性能高低的关键。
除了电控系统外，IGBT在新能源汽车中的车载空调控制系统、充电桩系统重也有广泛的应用：
作为电动汽车及充电桩等设备的核心技术部件。IGBT模块占电动汽车成本将近10%，占充电桩成本约20%，并且其工作的热稳定性成为评价电驱系统性能高低的关键。
2-IGBT液冷散热技术
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储能电池组冷却性能仿真及液冷板流道优化
1. 引言
储能系统因其在平衡电网供需、提升新能源利用率等方面的重要作用，当前已成为推动世界能源发展和变革的主导力量。电化学储能技术成熟，建设周期短，功率和能量可根据不同应用需求灵活配置，充放电响应速度快，可应用于多种场合。
储能系统在充放电的过程中，会伴随着热量的产生，若散热不好会造成电池温度过高或者电池温差较大，轻则导致电池寿命降低，严重时会发 生热失控等安全问题。
本文以某实际项目为蓝本，按照电池包的实际尺寸建立一个热流体仿真模型，详细分析整个散热系统中压力、速度及温度的分布情况，得出系统 热负荷情况，为电池包液冷板流道设计提供结构优化建议。
2. 项目概况
2.1环境信息
2.3导热硅胶
2.3导热硅胶
3 .散热模型
采用液冷方式散热的电池包，由72个280AH电芯和一个液冷板组成。液冷板尺寸为：长为1570mm，宽为960mm，高为42mm，内部设有24条流道。电池包散热模型如下图：
4. 进水8L/min工况下仿真结果
电芯温度分布18.38-28.77℃，其中，温度最高电芯的温度分布区间为21.46-26.37℃，温度最低电芯的温度分布区间为18.76-26.37℃。如图（a）：
液冷板的温度分布18.00-21.99℃，如图（b）：
流阻约为17KPa，液冷板压力剖面如图（c），液冷板速度剖面如图（d）
5-结论
本方案中整体温度在18.38-28.77℃之间，最高与最低温电芯温差2.4℃，液冷板整体温度在18.00-21.99℃之间，均温性尚需优化，出现多处高温区域。
对照液冷板压力与速度剖面图可知，液冷板高温区域主要分布在压力、速度较低区域。结合电芯的布置位置，可见液冷板的宽度裕量较大，建议封堵液冷板最外侧两条流道，或适当缩小液冷板宽度来实现更好的散热效果。
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动力电池散热概述
汽车和电池储能，获得了快速发展的机遇。
其核心部件动力电池属于化学电源，对温度高度敏感，需要在合适的温度环境中工作。在动力电池的充放电过程中，由于内部阻抗的原因，会产生大量的热量。此外，电池组处于相对封闭的环境中。它便于热量积累，升高温度，甚至导致热失控的发生。因此，高效、安全的动力电池冷却系统变得尤为重要。
目前，电池冷却方案有三种，分别为风冷、液体冷却和直接制冷剂冷却。
结构相对简单，成本也较低，适用于电池容量小、散热压力低的场景。
就实际使用而言，液体介质传热系数高、热容量大、冷却速度快，因此对提高电池温度的均匀性有更好的效果。液体冷却方案是目前的主流解决方案。
制冷剂直接冷却技术可以进一步提高对电池的冷却效果，但电池蒸发器的均匀温度设计是一个技术难点。一般要求是电池系统中电池单元之间的温差不应超过5℃（冷却条件+加热条件）。目前，制冷剂直接冷却尚未成为行业内主流的设计解决方案。
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新能源汽车电池包壳体的设计开发探析
当前新能源汽车开发的3大重点——安全性、轻量化、可靠性，都与电池包密切相关，而电池壳体是电池系统的承载元件，对电池包乃至整车的碰撞、能耗等产生重大影响。
新能源汽车电池包结构
1. 电池包的安全性
作为新能源汽车三电系统中最核心的部件，电池包直接影响着新能源汽车的主要性能指标，其安全性往往决定着整车的可靠性。新能源汽车电池包在碰撞时存在巨大安全隐患，碰撞变形会引发内部电池模组出现诸如短路、断路、常发热、爆炸等现象，而电池包壳体的抗碰撞性能直接影响电池模组的安全性。
电池包安全性设计的关键在于降低碰撞过程中电池包的损伤程度，所以优化整车碰撞传力路径和提升电池包壳体的防护效果是设计的关键。当前仿真技术被广泛应用，通过建立
了电池包仿真模型，预测在碰撞、挤压、冲击、跌 落等工况的失效形式，系统优化电池包壳体结构、零件尺寸，进行电池包安全性多目标优化用以提升安全性。
2. 电池包的轻量化
高强钢、超高强钢、铝合金、复合材料的应用，是实现新能源汽车轻量化必要环节。由于电池包上壳体不起保护和支撑用，仅起到密封防尘作用，上壳体主要使用钢板、铝合金、复合材料。而电池包下壳体在电池系统主要起承载整个电池质量、抵御外部冲击，保护电池模组的作用。电池包下壳体主流制备工艺有：挤出铝型材+焊接成型、冲压铝板+焊接成型、压铸铝+铸造成型。当前，挤出铝型材+焊接成型是国内企业普遍采用的下壳体制造方案，因其较冲压铝制下壳体，制备难度更低，较压铸铝制下壳体，成型尺寸更大。
由于新能源汽车电池包与底盘处于高度重合区域，所以底盘和电池包结构的集成优化，对新能源汽车轻量化十分重要。
CTP技术，一般电池包由电芯组装成为模组，再把模组安装到电池包里省略中间模组环节，直接将电芯集成在电池包上，电池包作为整车结构件的一部分集成到车身地板下。CTP技术有效提升了电池包的空间利用率和能量密度，以及电池包的整体刚度。
CTC技术，是CTP技术的进阶版，直接将电芯集成在地板框架内部，将电池包壳体作为地板上下板，座椅直接与电池包上盖连接，空间利用率达到 63%。
CTB 技术，是 CTC 的改良版，保留了横梁结构和座椅支撑部分，仅部分底板被电池包上盖代替，空间利用率提高至66%，并且车身结构较完整，安全性更高。
电池包装配模式
3. 电池包的可靠性
电池包壳体从服役到疲劳失效的全过程为：在循环载荷作用下，壳体表面开始出现细微裂纹，局部微小的疲劳裂纹逐步扩展，最终发生零件的瞬间断裂失效。尤其，电池包壳体的连接接头部位是高疲劳失效区域。对电池包壳体进行实验仿真，优化成为提升电池包可靠性设计的一般途径。
按照行业要求，电池包壳体的密封性需要达到IP6K7等级，甚至某些企业需要达到IP6K9K 等级。由于电池包壳体密封长度较长，一般多达数米，且密封设计结构较少，所以对其密封性要额外注意。
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igbt1
igbt2
igbt3
igbt4
Igbt5
