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液冷是目前动力电池系统热管理的主流方式,而液冷板是液冷系统的核心部件。
下面是几种典型的液冷板:
对液冷板的一般要求具体可分为4个方面:
1.散热功率大。能够及时导出动力电池工作过程中产生的多余热量,避免过量温升的发生。
2.可靠性高。在道路车辆环境工作,振动、冲击、高低温交变环境,对多数产品都是比较严酷的工作条件,而动力电池电压动辄几百伏,冷却液泄漏是个严重问题,即使你使用绝缘性能好的冷却液,但遇到外部杂质后,绝缘性能会立即降低,因此,冷板密封可靠性很重要。
3.散热设计精准,电池系统温差小。这是出于锂电池自身性能的要求,电池的性能和老化都与工作温度密切相关。
4.轻量化。对冷板的重量有严格要求,这来自于动力电池系统对能量密度的追求,严重拉低系统能量密度的冷却系统,是客户和设计者都根本无法接受的。
综上所述,掌握如何评判液冷板是否合格非常重要
不同主机厂和厂商对液冷板的测试项目和评判条件略有不同,但整体可分为性能测试和可靠性测试;具体而言,都是从密封性、静压强度性能、耐高温性能、压力循环性能、振动性能、内部腐蚀性能、爆破性能、耐候性能等方便进行测试。
1.密封测试
1.1室温密封测试
其中泄漏量的经验计算公式为:F=0.*V*(dP/dt)。F为渗漏量,cm3/min;V为总容积,cm3;dP/dt为压力损失,Pa/s。一般而言,当上述两种方法检测结论不一致时,优先采用湿检。
1.2低温密封测试
将液冷总成内部注入冰点为-40℃的防冻液,将其按实车状态放置于-40℃的低温箱里,10h后取出。要求在10min内完成放掉冷却液,然后在湿式密封性试验台上,向沉没在水槽内的液冷系统内部通以50±10KPa的压缩空气,保压60s,试验过程中不允许有肉眼可见的气泡。
2.静压强度测试
将液冷总成(集流体和口琴管)内部通以压力为KPa的水或压缩空气,保压1h,重复3次,零件的变形小于0.5mm。
3.耐高温测试
将液冷系统内部通以50%的乙二醇和50%的水(体积比),并施以KPa的压力,在的环境温度下进行h耐高温试验,介质温度为+5℃,试验后按1.1的规定进行密封性检测。
4.压力循环测试
压力循环性能检测需在专用试验装置上进行。将液冷系统置于常温环境中,内部通以液冷系统内部通以50%的乙二醇和50%的水(体积比),并施以KPa的压力,在40-70℃的环境温度下进行h耐髙温试验,介质温度为+5℃,试验后按1.1的规定进行密封性检测。压力循环交变范围一般为30--30KPa,循环次数需要上万次。
5.振动测试
振动测试需在振动试验台上进行。试验时,将液冷系统内部注满常温水后密封,按实际使用时对液冷系统的安装方式,将液冷系统固定在试验台上,进行振动性能试验。加速传感器固定在振动试验台的底面上面。该试验台能实现正弦波振动。振动频率一般为20Hz,加速度为+30m2/s,振动方向包括垂直、前后和左右,振动次数为每个方向1.5E6。试验后按1.1的规定进行密封性检测。
6.内部腐蚀测试
试验以90+2℃的温度和1.3L/s~1.5L/s的流量运行76h,停机静制8h为一个循环,停机期间进行溶液PH值检査,共计14个循环;溶液检査包括PH值测试和外观检査,试验过程中不允许出现+1以上的PH值变化,溶液外观不允许出现浑浊和沉淀。工质由体积比为2:3的防冻液和ASTM溶液组成。防冻液一般选用45%的乙二醇型防冻液,ASTM溶液由由1L蒸馏水与mg的硫酸钠、mg的氧化钠和mg的碳酸氢钠配置。
7.爆破性能
爆破性能试验在爆破试验机上进行。试验时,将液冷系统内部通人压缩空气,按0.5bar/min速率加压至3.5bar(应无泄漏),继续0.5bar/min速率加压至失效,每次加压后保压1min,记录失效压力及位置,爆破压力应不小于8bar。
8.压降测试
在液冷系统中通给定温度的冷却液,记录给定流量条件下的流阻。一般而言,该项测试的具体参数选择需要与CFD相结合。
9.热管理性能测试
热管理性能验证包括冷却性能测试和加热性能测试。根据规定的流量、工质温度、初始环境温度、初始系统温度,在给定工况下进行测试;测试指标为测试对象的温度、温升和温差。
10.清洁度测试
在被测试产品腔体内注入防冻液,然后经过振动测试,再采用洁净气体冲净后进行过滤,测试冷板内腔残余杂质质量和固体粒径。
除此之外,还需要进行盐雾测试、尺寸公差检测、拉伸强度测试、屈服强度测试、等电位电阻检测、外观检测(无毛刺、凹坑、凸起、焊渣、无异物、无焊渣等)等。
参考资料:
[1]王芳,夏军等.电动汽车动力电池系统设计与制造技术.
[2]QC/T—,汽车散热器
[3]浅析电动汽车电池PACK液冷系统性能与测试方法概述
临渊记