【经验】爱美达多方案对比分析解决电动汽车电池包散热难题

时间： 2020-03-31 来源：世强

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作为长期高速增长的产业，电动汽车和混合动力汽车的开发和生产一直受到各大汽车生产厂商的重视。可以预见在未来的10~20年内，还会保持稳步增长的趋势。如何在有限的空间内设计高效的热管理方案，保持电芯温度一致性，电池模组的热解决方案成为汽车工程师和电池制造商的重要障碍。

挑战：

一个电池机箱内有四个电池模组，每个电池模组包含12个电芯，单个电芯热损耗功率为40W，整个电池模组的总发热功率为1920W，要求在给定的流量下，电芯表面最大温度不超过40℃，单个电池模组的温差不超过5℃。电池模组在机箱内的位置如下。

设计方案：

在案子初期，爱美达Aavid团队会收集相关产品的信息来参考。比如：电动汽车应用，电池包类型及排列组合形式，电池包充放电模式，需要用到的热界面材料。

鉴于电池模组结构已定，并结合其在机箱中的相对位置，需要预留出液冷板散热的空间，电池模组之间的空隙在客户允许的情况下可以适当调整。从现有的结构下，液冷板的位置可以有两种选择，一是电池模组底部，二是电池模组两侧。

为直观的显示各个方案的散热效果，爱美达Aavid设计中心做的比较详细的CFD仿真分析。鉴于电芯内部复杂的结构，电芯使用附加有导热系数的实体块代替，具体导热系数取决于电芯类型，可以实测得出。

方案一，液冷板放于电池模组底部，由于电池包机箱高度限制，底部预留的空间不足于摆放液冷板。

方案二，每个电池模组单侧放置1块液冷板，总共4块液冷板。四块液冷板进口并联在一起且出口并联在一起降低整个液冷系统中的压降，得出电芯表面最高温度77℃，单个电池模组温差34℃。电芯温差较大。

方案三，每个电池模组双侧放置2块液冷板，总共8块液冷板。八块液冷板的进口通过快插接头并联于一只进口管道上，出口也通过快插接头并联于出口管道上。电芯双侧散热的设计方案，增大了电芯与液冷板的接触面积，有效的降低了电芯温度。电芯表面最高温度降为37℃，单个电池模组温差降为4℃，满足设计要求。

以上方案是从仿真的角度展示不同热设计方法的冷却效果。在仿真结果的体几何形状，液冷板厚度，进出口位置，液冷板和机箱系统的安装配合，电芯与液冷板之间的良好接触，进而评估生产工艺；制造商基础上，综合考虑整基于仿真分析，选择了方案三的散热解决方案。

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型号- LCS7846G1,LCS 951-50126,CHILLER 900-27969

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目录- Aavid Company profile Thermal Interface Materials Overview Thermo-silicone interface material Thermo-silicone caps and tube Thermally conductive soft-silicone film Thermally conductive silicone-free films Thermally conductive phase-change material Graphite films EMI-shielding materials Thermally conductive ceramics Insulating films Insulating bushings POWERCLIP Heat sinks Films/ceramics/Phase-change materials Standard configurations and dimensions Thermal properties products naming rules Thermal Properties Products Technical Information

型号- KU 3-380/M3,KU-BG 30,KU-TCS100,KU-A 30,KU-TXE 50,KU-CR-MINI,KU 3-325,KU 1-159,KU-K/CU/K,KU-EGF 45,KU-CG 80,KU-TXS 100,KU-CRFI 75,KU 3-334/3,KU 6-628/0,KU-ALN,KU-ALO,KU 7-724/AXX/CP,KU-BG 20,KU-ALC 5/315-157,KU 6-631/0,KU-ALF,KU 3-310,KU 6-651/PA,KU-ALC,KU-ALC 5/241-229,KU-TCSP400,S SERIES,KU-KAPIT,KU 6-655/SR,KU-ALC 5/370-134,KU-KAHN,KU-SAS20,KU-TCAS,KU 6-650/SR,KU-TCAT,KU-BGDX 80,KU-TCS200,KU-KAPIF,KU 1-019,KU 3-300,C SERIES,KU-TXE 100,KU 3-303,KU-ALC 5/250-125,KU 1-016,KU-LEXB0.25,KU-A 45,KU 4-440/3.1,KU 4-461,KU-ALC 5/374-244,KU-SAS,KU-TCS,KU-KE11,KU-SAS10,KU-CRF,KU -7-723/16/CXX/CP,KU-TCSP500,KU-TCAB,KU 4-453,KU-TCAD,KU 4-450,KU 4-451,KU-TDFBS,KU 3-396/24,KU-ALC 5,KU-NOMA,KU 6-652/PA,KU-TDFBH,KU 4-445,KU-TDFD,KU 4-443,KU-TDFF,KU 4-441,KU 6-656/SR,KU 4-440/4.0,KU-CRF-MINI,KU 6-624/K/CU/K,KU 2-ZUB01-567,KU-ALC 5/370-339,KU-ALC 5/315-114,KU-TCSP200,KU-ALC 5/750-370,KU-PA247/2,KU-A 80,KU-CR-125,KU-TCSP,KU 4-430,KU 6-651/SR,KU 7-723/CXX/CP,KU 7-724/SXX/CP,KU-LEXA0.25,KU-C 30,KU 6-623/0,KU-ALC 5/460-230,KU-PCL12,KU-ALC 5/354-154,KU-S 30,KU 7-723/16/SXX/CP,KU-ALC 5/386-252,KU-THE 300,KU-KG,KU-ALC 5/350-281,KU-ALC 5/366-197,KU-KC15,KU-CBGA,KU 4-498/X,KU 6-653/PA,KU-TCSP300,KU-CRFI,KU-S 45,KU 6-657/SR,KU-ALC 5/125-125,KU-TXST 100,KU 6-624/0,KU-ALC 5/425-244,KU-TCS500,KU-BGD,KU-BGDX,KU 3-396/24/4,KU-KG 25,KU-THE 200,KU 6-652/SR,KU 6-665/PA,KU-C 45,KU-ALC 5/456-236,KU-TCSP50,KU-KAMT,KU-ALC 5/550-370,KU-ALC 5/197-114,KU 4-499/X,KU 3-396,KU 3-397,KU 3-398,KU-THE 100,KU 3-399,KU-BGD 80,KU 7-723/16/AXX/CP,KU-TXST 200,KU-ALC 5/225-175,KU-THE 50,KU-ALF 5,KU 3-385,KU-TXST,KU 6-654/PA,KU 3-386,KU 3-387,KU-CRF-125,KU 3-388,KU 3-389,KU 6-658/SR,KU-TXS 50,KU 3-391,KU-CG 20,KU 3-392,KU 3-393,KU 3-394,KU 3-395,KU-ALC 5/106-108,KU-C 80,KU-ALC 5/425-134,KU-ALC 5/075-080,KU 7-723/AXX/CP,KU-ALC 5/630-302,KU-BG 80,KU-PCL,KU-TCSP100,KU-CG 30,KU 3-380,KU-ALC 5/206-206,KU 3-381,KU 3-382,KU 3-383,KU 3-384,KU-S 80,KU-TXST 300,KU 7-723/SXX/CP,KU 6-619,KU-TCS300,KU-KG 75,KU-MYA,KU 3-368,KU 3-369,KU 6-623/K/CU/K,KU 1-086,KU 7-700/AXX /CP,KU-TXE 200,KU-BGD 45,KU-ALC 5/112-112,KU-TXS 300,KU-TXST50,KU-CG 45,KU-CBMC,KU-ALC 5/100-100,KU 6-655/PA,KU-LEXC0.25,KU-EGF 20,KU-CBMA,KU-BGD 30,KU 6-620,KU 3-360,KU-BGDX 08,KU 6-624,KU-LEXA,KU 6-623,KU-LEXC,KU-LEXB,KU 6-628,KU-EGF,KU-BG,KU 1-086/1,KU-THS,A SERIES,KU-TCS400,KU-KG 50,KU-ALC 5/445-354,KU-EGF 30,KU-SFH,KU-SFI,KU-ALC 5/220-064,KU-TCS50,KU-SFG,KU-THE,KU-BGD 20,KU-TXE 300,KU-SFB,KU-TXS,KU 6-650/PA,KU 6-631,KU-ALC 5/346-154,KU 1-182,KU 6-630,KU 3-333/3,KU-TXS 200,KU 6-654/SR,KU-ALC 5/449-449,KU-BGDX 30,KU-TXE,KU 3-339,KU 6-630/0,KU-ALC 5/276-106,KU-ALC 5/480-150,KU 3-333,KU 3-334,KU-BG 45,KU-CG,KU - CG 20 - 0H -KS -20 X 25 MM - L,KU-KG 38,KU 1-072,KU-ALC 5/244-102,KU 4-495,KU 3-340,KU 2-ZUB 38-1,KU-ALC 5/402-358,KU-BGDX 20,KU-CR,KU 1-070,KU 7-724/CXX/CP,KU-ALC 5/364-081,KU-KG/S

2016年 - 爱美达 - 选型指南代理服务技术支持批量订货

爱美达（AAVID）5G综合热管理解决方案——世强硬创沙龙2019

描述- Thermal Management Critical to Products that Keep the World Running

爱美达 - 培训文档-市场策略及竞争分析代理服务技术支持批量订货散热方案设计

世强材料车规产品介绍

描述- 世强材料提供全面的热管理解决方案，涵盖热管理材料、电子胶水等。产品包括硅脂、导热垫片、凝胶、石墨片、散热器、TEC/TEA、风扇、HP/VC散热器等。服务包括热设计、热成像、电子胶水等，应用于汽车照明、电子控制单元、辅助驾驶系统等领域。

型号- N-SIL 8063G,N-SIL 8772,9238,GEL20,ETX系列,N-SIL 988LV,N-SIL 8742,N-PU 5103M,ETX,N-PU 5901,N-PU 5912,N-PU 5813,0838系列,NL系列,AW 2925,N-PU 5820,9238系列,EW 6300M4,N-PU 5801N,0838,N-PU 5812LE,0515系列,8630M,0515

2023.02 - SEKORM,台达,博恩,NIDEC,LAIRD,PARKER CHOMERICS,禧合,金菱通达,WEVO,德聚,富信科技,康达新材,LAIRD THERMAL SYSTEMS,英维克,II-VI MARLOW,SANYO DENKI,源阳热能,爱美达,仕来高 - 商品及供应商介绍

专为工业大功率设计，爱美达（Aavid）提供综合热管理解决方案——世强硬创沙龙2019

描述- Thermal Management Critical to Products that Keep the World Running

爱美达 - 培训文档-市场策略及竞争分析代理服务技术支持批量订货散热方案设计

适用于液体冷却的冷板，最高热通量大于100W/cm²，最高热负荷＞20kW，为要求苛刻的应用提供高性能冷却

Boyd Corporation旗下的散热部门爱美达（Aavid）推出的液冷板是为满足应用程序独特的热学和机械要求而定制设计的。为了满足军事/航空，医疗/测试设备，电力电子，激光器，可再生能源和运输等各种应用中的关键热管理需求，这些液冷板提供了最佳性能和可靠性，可为要求苛刻的应用提供高性能冷却。

2020-06-30 - 原厂动态代理服务技术支持批量订货

博伊德散热器制造指南

描述- 本文介绍了热沉的基本知识、制造工艺和选择指南。内容包括热沉的分类、不同制造工艺的特点、热沉与热界面材料、风扇和热管的集成等。文章强调了选择合适热沉的重要性，以实现优化冷却、提高性能和降低成本。

October 2021 - 爱美达 - 用户指南代理服务技术支持批量订货

热界面材料数据表

描述- 该资料介绍了 Boyd 公司提供的多种热界面材料（TIMs），用于有效管理电子设备的热量传递。内容包括不同类型的热界面材料的介绍，如间隙填充物、橡胶垫片、石墨和相变材料等。资料还提供了这些产品的技术规格、性能特点和适用范围。

型号- BCTIM-215-1061,BCTIM-210-1061¹,BCTIM-220-1063⁵,BCTIM-215-1064,BCTIM-215-1063,BCTIM-219-1060²,BCTIM-219-1062⁴,BCTIM-230-1018³,BCTIM-216-1037¹⁹,BCTIM-210-1082¹⁰*,BCTIM-215-1057,BCTIM-210-1076⁴*,BCTIM-215-1058,BCTIM-220-1064⁶,BCTIM-210-1010⁰,BCTIM-230-1016¹,BCTIM-219-1061³,BCTIM-219-1063⁵,BCTIM-230-1017²,BCTIM-215-1059,BCTIM-230-1019⁴,BCTIM-219-1070,BCTIM-211-1014,BCTIM-211-1018,BCTIM-210-1081⁹,BCTIM-211-1017,BCTIM-240-1000,BCTIM-211-1016,BCTIM-211-1015,BCTIM-240-1005,BCTIM-211-1019⁰,BCTIM-230-1021⁶,BCTIM-220-1065⁷,BCTIM-211-1019,BCTIM-240-1006,BCTIM-213-1068,BCTIM-213-1069,BCTIM-210-1075³,BCTIM-210-1077⁵,BCTIM-220-1059¹,BCTIM-213-1066,BCTIM-213-1067,BCTIM-220-1054⁰,BCTIM-213-1068⁹,BCTIM-219-1061,BCTIM-214-1030,BCTIM-220-1056*,BCTIM-219-1060,BCTIM-215-1059¹⁵,BCTIM-219-1063,BCTIM-216-1036¹⁸,BCTIM-219-1062,BCTIM-219-1064,BCTIM-214-1028,BCTIM-212-1073,BCTIM-214-1029,BCTIM-213-1069¹⁰,BCTIM-210-1078⁶*,BCTIM-214-1065¹²,BCTIM-230-1020⁵,BCTIM-220-1066⁸,BCTIM-210-1074²,BCTIM-219-1056,BCTIM-219-1059,BCTIM-219-1050,BCTIM-219-1051,BCTIM-218-1047,BCTIM-215-1032¹³,BCTIM-218-1044,BCTIM-218-1046,BCTIM-218-1045,BCTIM-210-1079⁷,BCTIM-210-1061,BCTIM-210-1062,BCTIM-219-1049,BCTIM-219-1048,BCTIM-220-1061³^,BCTIM-215-1058¹⁴,BCTIM-216-1035¹⁷,BCTIM-220-1072⁹,BCTIM-212-1027³,BCTIM-212-1029⁵,BCTIM-216-1039,BCTIM-220-1062⁴^,BCTIM-216-1038,BCTIM-210-1078,BCTIM-210-1079,BCTIM-210-1076,BCTIM-210-1077,BCTIM-220-1057,BCTIM-210-1074,BCTIM-210-1075,BCTIM-220-1059,BCTIM-216-1037,BCTIM-216-1036,BCTIM-220-1054,BCTIM-216-1035,BCTIM-220-1055,BCTIM-217-1041,BCTIM-213-1067⁸,BCTIM-220-1056,BCTIM-217-1042,BCTIM-217-1043,BCTIM-210-1009,BCTIM-212-1020,BCTIM-212-1021,BCTIM-210-1007,BCTIM-212-1022,BCTIM-212-1026²,BCTIM-212-1028⁴,BCTIM-210-1008,BCTIM-210-1005,BCTIM-220-1060,BCTIM-210-1006,BCTIM-220-1061,BCTIM-210-1003,BCTIM-220-1062,BCTIM-210-1004,BCTIM-220-1063,BCTIM-213-1024,BCTIM-210-1001,BCTIM-213-1025,BCTIM-210-1002,BCTIM-213-1026,BCTIM-213-1027,BCTIM-212-1031⁷,BCTIM-213-1023,BCTIM-219-1064⁶,BCTIM-210-1081,BCTIM-220-1064,BCTIM-210-1082,BCTIM-220-1065,BCTIM-217-1041²²,BCTIM-220-1066,BCTIM-217-1060²³,BCTIM-210-1080,BCTIM-212-1023,BCTIM-212-1025,BCTIM-212-1026,BCTIM-212-1027,BCTIM-212-1028,BCTIM-212-1029,BCTIM-212-1025¹,BCTIM-212-1030,BCTIM-212-1031,BCTIM-216-1039²¹,BCTIM-220-1072,BCTIM-215-1033,BCTIM-220-1060²,BCTIM-215-1031,BCTIM-215-1032,BCTIM-219-1059¹,BCTIM-210-1010,BCTIM-212-1030⁶,BCTIM-217-1060,BCTIM-215-1061¹⁶,BCTIM-210-1080⁸*,BCTIM-214-1029¹¹,BCTIM-214-1065,BCTIM-216-1038²⁰

012021 - 爱美达 - 数据手册代理服务技术支持批量订货

产品变更通知001521-043188

描述- Aavid Thermalloy LLC发布产品变更通知，宣布将产品制造工艺改为符合RoHS规范。受影响的产品包括当前型号375124B00032，新型号为375124B00032G。变更涉及将非RoHS合规的热界面材料替换为等效的RoHS合规材料。新产品的样品和批量生产将于2006年4月7日可用。客户影响有限，热特性保持不变。

型号- 375124B00032,375124B00032G

March 08, 2006 - 爱美达 - 产品变更通知及停产信息代理服务技术支持批量订货