液冷冷板流道设计及试验分析

本文共设计了三种液冷冷板，分别为翅片式液冷冷板、圆柱式液冷冷板和嵌铜管式液冷冷板，如图1、图2所示。液冷冷板外形尺寸均为300mm×227mm×22mm，材质为6063铝合金。其中翅片式和圆柱式液冷冷板的内部流道结构如图3、图4所示。

图1  翅片式和圆柱式液冷冷板结构尺寸

图2  嵌铜管式液冷冷板结构尺寸

图3  翅片式液冷冷板内部流道

图4  圆柱式液冷冷板内部流道

翅片式齿厚根据工程经验一般为1.5～3mm，考虑机加工太薄有难度，且真空钎焊需要一定的齿厚与后盖板连接，因此选择设计齿厚为2mm。为避免流阻过大，净齿间距设置为3mm（一般齿厚齿间距1∶1视为齿密度极限）。

齿高根据工程经验一般为5～10mm，考虑到齿越矮，流通截面越小，流速越高，流阻越大，在合理设计范围内，齿高设置为8mm。

圆柱直径根据工程经验一般为3～5mm，考虑流道宽度最窄处只有20mm，为保证窄流道处宽度方向能有2个圆柱，因此选择圆柱直径设计为3mm。最小圆柱净间距设置为3mm，柱高也设置为8mm。

嵌铜管式液冷冷板采用外径10mm、壁厚1mm的铜管嵌入到液冷冷板中然后打扁固定，铜管与液冷冷板之间填充环氧树脂胶，降低接触热阻。

三种液冷冷板内部流道参数见表1。液冷冷板基板厚度统一设计为10mm，这样可以充分减少扩散热阻，同时可避免螺钉打通水道。

表1  液冷冷板流道参数

液冷冷板的热源分布如图5所示。液冷冷板共5个模块发热，均匀布置于流道上。液冷冷板上方有2个类似IGBT的模块，每个热耗为600W；下方有3个类似二极管的模块，每个热耗为200W，总热耗为1800W。为改善接触热阻，发热模块与液冷冷板之间填充导热硅脂。

图5  热源分布

资料来源：《液冷冷板流道设计及试验分析》，作者：贾振华  胡城镇  汪玲  张红

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储能液冷系统一般由电池包液冷系统和外部液冷系统两部分组成，其中温控厂商一般负责提供外部制冷工业系统，核心部件包括水泵、压缩机、换热器等。内部电池包液冷系统包括液冷板、管路等零部件，一般由储能系统集成商负责采购和组装。

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