新能源汽车液冷电池包热工测试(水冷式电池包热管理仿真分析)

　　随着新能源动力电池发展，国家鼓励高密度、大功率、快速充放电新能源汽车的发展。原有的新能源汽车采用空冷式散热已经不能解决电池散热问题。液冷系统的优点是降温速率快、均温性好、流体（温度和流量）控制简单和精准。液冷散热系统已成为新能源汽车必然趋势。整车的热管理系统就需要重新设计。

　　目前电池包(PACK)液冷散热系统运行数据空白，新能源整车厂商就无法设计整车的液冷系统。整车厂商需要了解如下数据：一）、电池包的合理温度在10-30℃，低温天气液冷系统可能达到-30℃，电池包内部本身有发热块启动前预热起到热保护功能，当汽车行驶后电池温度超过30℃以上时就需要通过-30℃液冷系统降温，此时需要通过多少流量液体？保证电池温度控制在10-30℃范围内，且汽车液冷系统管径是固定的，那么就需要调节压力来控制流量。以此类推随着汽车冷却液温度变化，为保证电池温度冷却液的流量、压力也需要变化。二）、当高温天气，汽车冷却液、电池包的温度可能达到50℃以上，电池包的充放电工况如何？整车制冷系统（车内空调空间降温、电池包、电驱、发动机液冷系统）冷量如何匹配，以便整车热管理达到快速平衡。让整车性能、安全达到合理范围内。以上数据就需要我司的液冷热工测试平台提供精准数据。

　　电池的热相关问题是决定其使用性能、安全性、寿命及使用成本的关键因素。首先，锂离子电池的温度水平直接影响其使用中的能量与功率性能。温度较低时，电池的可用容量将迅速发生衰减，在过低温度下(如低于0°C)对电池进行充电，则可能引发瞬间的电压过充现象，造成内部析锂并进而引发短路。其次，锂离子电池的热相关问题直接影响电池的安全性。生产制造环节的缺陷或使用过程中的不当操作等可能造成电池局部过热，并进而引起连锁放热反应，*终造成冒烟、起火甚至爆炸等严重的热失控事件，威胁到车辆驾乘人员的生命安全。另外，锂离子电池的工作或存放温度影响其使用寿命。电池的适宜温度约在10~30°C之间，过高或过低的温度都将引起电池寿命的较快衰减。动力电池的大型化使得其表面积与体积之比相对减小，电池内部热量不易散出，更可能出现内部温度不均、局部温升过高等问题，从而进一步加速电池衰减，缩短电池寿命，增加用户的总拥有成本。

　　电池热管理系统是应对电池的热相关问题，保证动力电池使用性能、安全性和寿命的关键技术之一。

　　热管理系统的主要功能包括：

　　●在电池温度较高时进行有效散热，防止产生热失控事故；

　　●在电池温度较低时进行预热，提升电池温度，确保低温下的充电、放电性能和安全性；

　　●减小电池组内的温度差异，抑制局部热区的形成，防止高温位置处电池过快衰减，降低电池组整体寿命。

　　电池包（PACK）内的温度环境对电芯的可靠性、寿命及性能都有很大的影响，因此，使PACK内温度维持的一定的温度范围区间内就显示尤其重要。这主要是通过冷却与加热来实现，这里我们对风冷、液冷、直冷三种冷却方式进行简单介绍。

　　风冷

　　风冷是以低温空气为介质，利用热的对流，降低电池温度的一种散热方式，分为自然冷却和强制冷却(利用风机等)。该技术利用自然风或风机，配合汽车自带的蒸发器为电池降温，系统结构简单、便于维护，在早期的电动乘用车应用广泛，如日产聆风（NissanLeaf）、起亚SoulEV等，在目前的电动巴士、电动物流车中也被广泛采纳。

　　液冷

　　液体冷却技术通过液体对流换热，将电池产生的热量带走，降低电池温度。液体介质的换热系数高、热容量大、冷却速度快，对降低*高温度、提升电池组温度场一致性的效果显著，同时，热管理系统的体积也相对较小。液冷系统形式较为灵活:可将电池单体或模块沉浸在液体中，也可在电池模块间设置冷却通道，或在电池底部采用冷却板。电池与液体直接接触时，液体必须保证绝缘(如矿物油)，避免短路。同时，对液冷系统的气密性要求也较高。此外，就是机械强度，耐振动性，以及寿命要求。

　　液冷是目前许多电动乘用车的优选方案，国内外的典型产品如宝马i3、特斯拉、通用沃蓝达（Volt）、华晨宝马之诺、吉利帝豪EV。

　　直冷

　　直冷(制冷剂直接冷却)：利用制冷剂(R134a等)蒸发潜热的原理，在整车或电池系统中建立空调系统，将空调系统的蒸发器安装在电池系统中，制冷剂在蒸发器中蒸发并快速高效地将电池系统的热量带走，从完成对电池系统冷却的作业。

　　目前通过直冷的冷却方式基本在电动乘用车上，*典型的如BMWi3(i3有液冷、直冷两种冷却方案)。

　　测功机测试应用范围包括电动汽车、混合动力汽车、航空航天、**和科学研究。测功机以水冷为标准设计。个别用户有油冷式，风冷式。斯特专注设备冷却系统开发，其中包括液冷板热阻性能测试系统与平台，根据新能源电驱恒温恒压恒流热阻测试冷却水系统（5-65度）、水泵高低温运行（150至-40℃）、电机测功机水冷系统（5-30℃）等冷却系统订制。

　　在工业生产中很多工艺都是通过冷却水来控制温度，那么就要需要一个循环散热降温制造冷却水的一个设备。众高冷源生产的循环水冷却系统就是一个循环冷却水机，此机通过压缩式制冷将循环水降至常温以下的低温水。也称为冷水机、水冷机等。

　　广东众高冷源设备有限公司是一家*研发、生产、销售工业制冷机及温湿度控设备的厂商。主要产品分为冷源和空调系列。冷源系列：«水/油/液恒温机（温控范围：-80℃至80℃）；«低温气体制冷机（温控范围：-30℃至20℃）。空调系列：«高低温特种工业空调«恒温恒湿/组合式空调机组（温度15℃至30℃，湿度45%至75%）。定制系列：«根据特定：温度、压力、流量、材质、尺寸、环境温度等要求定制冷源和空调产品。

　　冷源系列：冷却水/油/液恒温循环机，?标准型是恒温范围5-25度。此机又称为冷水机，循环水制冷机，油冷却机。‚在标准机型上众高又开发低温型制冷机（盐水0至负10度）。ƒ超低温型冷冻机（乙二醇-10至-45℃）根据散热方式不同又分为风冷式与水冷式。④常温型冷却设备（如表冷器，冷却水塔）温控范围5-40度。常温型冷却设备是通过自然空气散热，将循环冷却水/油/液的温度控制在常温。所以不能算恒温机，温度随着自然环境温度而变化。⑤低温气体制冷机又分为空气冷却机、新风机组、氮气冷却机等。此机标准型温控范围7-25℃。全新风相对湿度可以除湿至40-60%.此机比家用空调温度低，且具有很强的除湿功能。我们可以定制百叶或管道出风，特种行业的全密闭负压状态的循环气体制冷。众高同时推出低温空气制冷机出风温度零下15℃。

　　空调系列：工业空调因为对制冷温度、环境温度、湿度要求不同，有别于家用空调。?工业特种空调根据制冷低温要求，又称低温空调或冷库空调。散热环境温度高于45度所用的又称高温特种空调。‚根据客户对空气温度和湿度同时控制需求，又开发出恒温恒湿空调机，此机具有制冷，加热，除湿，加湿四个功能。满足精密设备的生产环境空间的空气恒温恒湿。此机出风温度15-25℃，相对湿度40%-80%。且温度湿度可以同时控制。对于净化车间可以加装初中校过滤段（此机称为组合式空调机组）。

　　其他制冷机：众高同时开发节能环保产品：如空气源热泵、水源热泵、热回收机组等。热泵型机组比普通电加热节能50%以上；热回收机组不仅制冷同时回收热量，其能耗又节省一半。

　　定制系列：«根据特定：温度、压力、流量、材质、尺寸、环境温度等要求定制冷源和空调产品。

　　在经过众高研发人员的钻研，以及缩合了调查资料等各方面信息资源后，把众高系列产品如潮水涌向工业市场，光学设备：3D盖板热弯机、光学镀膜机、中高频加热器、MOVCD晶体生长炉等；食品制药与化工设备：研磨机、反应釜、分散机、粉碎机、涂布机、除湿机搅拌冷却罐等设备，应用行业产品如：油墨耗材、电池、制药、食品；印刷行业：印刷机、曝光机、丝印机、UV固化机、冷却输送隧道等；传统行业：橡塑行业设备、电镀氧化设备、焊接切割设备、激光设备、机床与液压设备、食品与果浆冷却等；生产工艺控温：定型、混合、真空、涂装、干燥、粉碎、萃取、分离、防腐、空分、洁净、暖通、工控、仪器冷却等范围覆盖整个工业的生产，且经过众高研发人员有针对性的对各行业进测试，其效果可以和国外引进的相同设备媲美。

　　众高坚持以人为本、提高质量、完善服务的三项基本原则，积极向上、团结互助、勇于开拓创新的精神，众高将以精湛的技术为您提供一流的产品与服务。我们本着“您的满意就是我们的欣慰”的经营理念，永不满足、精益求精，制造出让您满意的“众高”系列产品。“众人拾柴火焰高”，众高同仁愿与您一起携手众志成城、步步登高共创美好的明天。

　　冷水机是制冷机器，又称冰水机、冷冻水机、制冷机等。能够循环制造高低温、恒温、恒压、恒流的循环冷冻水。蒸汽压缩冷水机组包括四个主要组成部分的蒸汽压缩式制冷循环（压缩机，蒸发器，冷凝器，循环泵），这些机器可以实现不同的制冷剂。压缩式制冷机利用冷媒作为制冷剂，以达到制冷效果很强的亲和力。冷水机工作原理如图所示。

　　冷水机在工业应用，冷冻水或其它液体的冷却泵是通过流程或实验室设备。工业冷水机是用于控制产品，机制和工厂机械冷却的各行各业。它们通常用于塑料工业的注塑和吹塑成型，金属加工切削油，焊接设备，压铸和机加工，化学加工，制药制定，食品和饮料加工，造纸，水泥加工，真空系统，X射线衍射，电力供应和发电站，分析设备，半导体，压缩空气和气体冷却。它们还用于冷却高热能，如核磁共振成像仪和激光专门的工程项目，并在医院，宾馆和校园。近年随着我国加入WTO,生产制造业进入了一个黄金时期，同时市场竞争激烈对产品质量的要求亦有较大程度的提高。很多的领域都可能会使用到冷水机，例如在生产过程中，由于机械、模具及工业反应不断产生热量，当温度超过物料之承受程度产品质量就不稳定。塑料容器在生产过程中如不能及时冷却定型,生产出来的容器将不饱满,壁厚不均，色泽不明亮，甚至无法成型,造成产品品质较低。有很多塑胶制品厂，或是需要冷水机将机器用的循环水和循环油冷却的朋友，在购买工业冷水机的时候，往往不知道用什么类型的冷水机，才能达到自己要求的制冷效果，或是说不知道什么样的机器更适合自己的生产车间。那么现在，众高冷源制冷机（）告诉大家一些冷水机的选型方法。希望能对朋友们有些帮助。

　　一、冷水机的分类：

　　首先，我们要分清楚冷水机的类型：一般冷水机分为水冷和风冷两种。

　　风冷冷水机，内含有水箱和水泵，无需冷却塔散热。安装移动方便。但是对环境要求高，首先，因为它是以热风循环来制冷的，所以，如果安装车间的通风效果不好的话，会直接影响到冷水机的制冷效果。另外，如果您想把冷水机放在有湿度要求的无尘车间里的话，会在机顶产生大量水蒸气。

　　水冷冷水机，分为开放式冷水机，密封式(有的称为箱型冷水机)和螺杆式冷水机。水冷式冷水机，都要另外加装冷却塔和水泵，才能达到较好的冷却效果。开放式的冷水机，还要另外装一个水箱，密封式就不必了，因为他自身内置了水箱。开放式一般会安装在车间外，便于检修，但因其不够美观，所以就产生了密封式的水冷型冷水机。密封式的水冷冷水机是一个箱体结构，安装方便，使用方便，在美森制冷的客户群中比较受欢迎。但是如果您对制冷量的要求非常大的话，就建议您选用螺杆式的冷水机了，如果您对冷水机的压缩机要求达到100HP以上时，我们会建议您用螺杆式冷水机。

　　二、冷水机的配备：

　　1、压缩机；2、泵浦；3、电脑PC板，触摸式控制，安全方便；4、温控器：液晶显示温控电子板；5、膨胀阀、过滤器；6、内置外覆绝热材

　　料的304不锈钢水箱1个；7、电器

　　8、安全保护系统

　　压缩机延时起动保护冰水泵过载及指示灯

　　压缩机过载保护马达反转保护及指示灯

　　压缩机过载保护及指示灯冷媒不足保护及指示灯

　　冷媒高压安全阀散热不良保护及指示灯

　　故障警报蜂鸣器

　　三、冷水机对塑胶机械的作用：

　　1、冷水机应用于塑料加工机械成型模具冷却，能够大大提高塑料制品表面光洁度，减少塑料制品表面纹痕和内应力，使产品不缩水、不变形，便于塑料制品的脱模，加速产品定型，从而*地提高塑料成型机的生产效率；

　　2、冷水机应用于数控机床、坐标镗床、磨床、加工中心、组合机床以及各类精密机床主轴润滑和液压系统传动媒的冷却，能够精确地控制油温，有效地减少机床的热变形，提高机床的加工精度。

　　四、冷水机选型温馨提示：

　　1、标冷水机温差为5度，（20度降15度），假如一台CBE-3ALC的冷水机每小时的标准冷水机流量为0.5个立方。那么您在试用这台冷水机的时候

　　不能只看冷水机的流量，还要看您需要的温度是多少，假如您试用的温度是从58度降到7度，温差很大的话，那么就会减少每小时的冷冻水流量，从3.5个立方减到1个多立方。若您要是需要每小时3.5个立方的流量的冷水机，则要选择更大一些的机型。

　　2、在试用冷水机的时候，还要看您是直接冷却，还是间接冷却。直接冷却就是把水直接进冷水机，冻水出来直接进行您需要的产品里面冷却，直接冷却的效果明显要好。间接冷却就相当于把水放在盆子里，在盆子上面在放一个小盆子，小盆子里面放要冷却的产品，相对来说间接冷却的效果要差一些。所以，您在选型的时候，要考虑到这方面的。

　　3、一些用户使用水池进行冷却，有以下弊端：

　　l水质较差，容易堵塞机器水道，造成更大的损失。

　　l浪费水资源，提高用户成本。

　　l天气过热的时候，水温达不到要求，影响产品品质和效率。

　　冷水机运用于各行业

　　塑料、塑胶行业用冷水机：塑料加工机械成型模具冷却，能够大大提高塑料制品表面光洁度，减少塑料制品表面纹痕和内应力，使产品不缩水、不变形，便于塑料制品的脱模，加速产品定型，从而*地提高塑料成型机的生产效率。

　　挤出线材及抽粒行业用冷水机：很明显，水槽是个开放式的容器，所以，我们在选配冷水机时，要注意一点，冷水机的蒸发器，应选用壳管式，不可以选用盘管式的。其原因如下：盘管式冷水机的蒸发器，是一个开放式的水箱，当冷水机停止工作时，泵浦没有压力，水槽的水位一般高于冷水机，此时，水槽的水会回流到冷水机的水箱，造成冷水机的水箱溢水。壳管式则不同，其蒸发器是一个闭回路，不会有溢水的问题。

　　控机床、座标镗床、磨床、加工中心、组合机床以及各类精密机床用冷水机：应用于数主轴润滑和液压系统传动媒的冷却，能够精确地控制油温，有效地减少机床的热变形，提高机床的加工精度。提高机械润滑的效率减少磨损及机械寿命。

　　电子行业、超声波清洗行业用冷水机：冷水机冷却稳定电子元件内部在生产线上的分子结构,提高电子元件的合格率,能降低清洗剂温度，冷凝气态清洗剂，有效防止清洗剂的挥发。

　　真空离子镀膜行业用冷水机：离化源在初始工作时需加热启动，运行时需冷却，冷却系统故障将会导致离化源损坏。冷却水必须用高压水泵至离化源内的冷却通道冷却离化源。

　　电镀行业用电镀冷水机：电镀液冷却,使金属、非金属分子稳定.冷水机使金属分子随着稳定的电流快速贴附上镀件表面,增加镀件的密度和平滑,缩短电镀周期,提高质量,并可有效地回收各类昂贵的化学物质,工业制冷设备同理也适用于真空镀膜工业。

　　A.直接冷却：即镀液直接通过过滤机或是过滤网进入冷冻机的蒸发器进行降温再回到氧化槽。此冷却方式的优缺点：冷却时间短、效果好；缺点就是蒸发器需要做防腐处理（一般采用钛合金），蒸发器里容易结垢，需定期清洗，否则影响制冷效果和机器运行。B.间接冷却：氧化槽里铺置钛管，冷冻水通过钛管带走渡液热量达到降温目的；若铺钛管不便可添一换热器（需是钛合金制成）一边走冷冻水一边走镀液。

　　食品工业用冷水机：冷水机用于各类食品加温后高速冷却,使之能适用入罐及装瓶要求,另外还有各类发酵食品需要不同的冷却温度以稳定发酵需要,提高发酵产品,保证发酵质量,同样也使用于制药业、化学工业制冷设备。

　　研磨机行业用冷水机：三辊机在研磨过程，由于分子结构发生变化产生温度，温度过高影响原料的质量，生产效率，对设备磨损严重。运用冷水机循环冷却控制温度，可以大大提高生产量，减少设备的损坏。***重要的

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