在功率模塊的簡化熱阻模型的芯片區(qū)域設(shè)置水冷板流道結(jié)構(gòu),得到水冷板模型的過程,包括:根據(jù)功率模塊的發(fā)熱量、每個芯片的尺寸及芯片布局,確定發(fā)熱源區(qū)域;根據(jù)發(fā)熱源區(qū)域設(shè)計水冷板流道結(jié)構(gòu)尺寸,水冷板流道結(jié)構(gòu)的尺寸小于功率模塊的基板尺寸,水冷板流道結(jié)構(gòu)的尺寸大于發(fā)熱源區(qū)域。
根據(jù)功率模塊的發(fā)熱量、每個芯片的尺寸及芯片布局,確定發(fā)熱源區(qū)域的過程,包括:根據(jù)功率模塊的實際工況下的總損耗,計算每個芯片的發(fā)熱量;根據(jù)每個芯片的發(fā)熱量、每個芯片的尺寸及芯片布局,確定發(fā)熱源區(qū)域。
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冷卻液溢出原理可能性分析
對于宏電池的說法,由于液冷板與接頭和焊料材料之間存在著差異,因此焊接處可能發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)從而生成氫氣,這是有可能的,正因如此在使用3 系鋁合金替代9 系鋁合金的試驗中,產(chǎn)氣現(xiàn)象得到了明顯改善。
對于鋁和乙二醇之間發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生氣體的說法,該說法不能作為主要的產(chǎn)氣原因。雖然鋁合金醇化反應(yīng)和乙二酸腐蝕反應(yīng)會產(chǎn)生氣體,但是一方面冷卻液中有抑制劑防止腐蝕,另一方面醇化反應(yīng)不可持續(xù),乙二酸腐蝕是長期氧化的結(jié)果,都與短期的試驗結(jié)果不符,因此該反應(yīng)不是問題的主要原因。
對于氟氯酸鉀助焊劑與乙二醇之間反應(yīng)導(dǎo)致氣體產(chǎn)生的觀點,即產(chǎn)氣現(xiàn)象與硅偏析現(xiàn)象之間有著密切的聯(lián)系。該現(xiàn)象與當(dāng)前所遇到的問題較為接近,但也是只有現(xiàn)象而無具體的化學(xué)反應(yīng)原理。因此若要進(jìn)行進(jìn)一步研究,則可以通過探究硅偏析現(xiàn)象的來源從而找到問題和原理。
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1 基于液冷電池?zé)峁芾砘驹?
液冷板作為冷卻系統(tǒng)的重要組成部件,由于其位置的特殊性,冷卻板成為設(shè)計過程中的重中之重。液冷板設(shè)計不僅需要保證與電芯充分接觸,同時考慮液冷板的耐久腐蝕性問題,因此液冷板的材料選擇往往成為設(shè)計中需要考慮的重要因素。
鋁合金是一種導(dǎo)熱性好、密度低、強(qiáng)度高的金屬,因此在動力電池系統(tǒng)中常常被用做液冷板材料以用于電池內(nèi)部的散熱。乙二醇溶液作為一種主流的冷卻液,具有比熱容高、冰點低、流動性強(qiáng)和應(yīng)用成熟的特點,不僅***用于發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng),也被用在新能源汽車的熱管理系統(tǒng)上,原則上鋁合金和冷卻液之間不會發(fā)生明顯的反應(yīng)。
然而在測試匹配不同接頭與液冷板耐久時發(fā)現(xiàn)部分試驗樣品出現(xiàn)了氣泡。針對此現(xiàn)象,通過試驗的方法對其進(jìn)行研究,從結(jié)果統(tǒng)計的角度總結(jié)了反應(yīng)發(fā)生的規(guī)律并對其反應(yīng)原理進(jìn)行了探究和分析。
兩種水冷集成技術(shù)路線,一種是與箱體集成,另一種是與模組集成。這是水冷方案在兩個不同技術(shù)層面的迭代。
水冷板集成在模組上有什么好處?比較大的好像應(yīng)該是熱傳遞效率高,省電。水冷板集成在箱體或是單獨的置于模組與下箱體內(nèi)表面之間,在加熱或冷卻模組電芯時,也同時對下箱體進(jìn)行了加熱或冷卻,這勢必耗損電量。不足在于冷卻液體泄漏帶來的安全風(fēng)險。另外,在標(biāo)準(zhǔn)模組階段,模組數(shù)量往往是很多的,這讓單獨的進(jìn)行冷板的集成可能在成本上沒有那么劃算。隨著大模組技術(shù)的推進(jìn),將會讓模組集成水冷得到進(jìn)一步推廣開來,而品牌車型的不斷采用,也將帶來示范作用。
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隨著電力電子器件的功率密度增大,電力電子器件冷卻是很大問題。冷卻方式也從風(fēng)冷向熱管、水冷方向發(fā)展。目前水冷卻是大功率化電力電子器件成熟的冷卻方式。而水冷板是很常用的水冷散熱器,在應(yīng)用之前需要對水冷板內(nèi)部管道進(jìn)行壓差及水阻測試,確認(rèn)是否符合設(shè)計要求。中國**公開了一種用于IGBT模塊的水冷測試裝置,所述測試裝置包括恒溫水箱、水泵、過濾器、水冷板、模擬IGBT模塊發(fā)熱狀況的模塊及流量計,所述恒溫水箱、水泵、過濾器、水冷板及流量計串聯(lián)形成冷卻回路,模擬IGBT模塊發(fā)熱狀況的模塊安裝在水冷版上,所述測試裝置還包括穩(wěn)壓罐,穩(wěn)壓罐串聯(lián)在冷卻回路中。此裝置只能簡單的在單獨流量及溫度條件下測試水冷板的壓差,并且沒有試壓裝置,無法對水冷板進(jìn)行檢漏測試,另外所述測試裝置沒有包括控制系統(tǒng),自動化程度低。
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一套典型的水冷散熱系統(tǒng)必須具有以下部件:水冷塊、循環(huán)液、水泵、管道和水箱或換熱器。水冷塊是一個內(nèi)部留有水道的金屬塊,由銅或鋁制成,與CPU接觸并將吸收CPU的熱量。循環(huán)液由水泵的作用在循環(huán)的管路中流動,如果液體是水,就是我們俗稱的水冷系統(tǒng)。吸收了CPU熱量的液體就會從CPU上的水冷塊中流走,而新的低溫的循環(huán)液將繼續(xù)吸收CPU的熱量。水管連接水泵、水冷塊和水箱,其作用是讓循環(huán)液在一個密閉的通道中循環(huán)流動而不外漏,讓液冷散熱系統(tǒng)正常工作。水箱用來存儲循環(huán)液,換熱器就是一個類似散熱片的裝置,循環(huán)液將熱量傳遞給具有大表面積的散熱片,散熱片上的風(fēng)扇則將流入空氣的熱量帶走。
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