著作源泉：美嘉帕拉斯特汽车零部件（上海）有限公司1概述此软包电池模组热治理体系从2019年2月起源立项开垦，采用正向全新打算，高度集成软包电池模组的各个组件

此软包电池模组热治理体系从2019年2月起源立项开垦，采用正向全新打算，高度集成软包电池模组的各个组件，餍足客户各类性能目标的央浼。历经对墟市上已有电池热治理体系对标了解，奇特的计划打算，产物三维模子修筑，二维图纸的定稿，软硬模阶段的零部件级别，整车的产物出产验证，最终很好的餍足了客户央浼。

电池模组正在就业进程中会发生洪量热量，这些热量要实时地被带走，不然电池模组的温度赶上安闲阀值，电池模组会热失控，导致冒烟失火等安闲事项。跟着电池模组的能量密过活益普及，守旧的风冷（好比日产LEAF）和强力风冷（好比丰田PRIUS）这种被动的冷却式样仍然餍足不了对电池冷却作用的央浼。

有空协调散热器冷却，电加热或者热泵加热的主动热治理式样能做到高效实时地治理电池模组温度，使电池模组永远就业正在适宜的温度畛域内。电池模组热治理体系最首要的性能是当电池模组就业一段功夫后，温度斗劲高时，电池模组内部发生的热量要通过散热铝板导出，然后冷却液（介质为水和乙二醇）直接冷却散热铝板，云云热量可能被冷却液带走，起到下降电池模组就业温度的效用。

尚有一种操纵景象是电池模组火速充电时，因为充电功率斗劲高，均匀每个电芯的发烧功率为35W，电池模组就业温度会快速升高，这对电池模组冷却才具提出很高的央浼。电池模组热治理体系中枢的打算是若何使电池模组发生的热量通过最有用的传导式样传热给冷却液，使每个电芯的就业温度都尽可以亲昵，这对普及电池模组就业安闲性极度主要，同时这种冷却通道要打算得紧凑高明，重量轻，这些都是为了晋升全数电池包的能量密度。

下面先容下软包电池热治理体系各个组件的详明打算以及首要功能目标的实行。电池模组的机合如图1，图2所示。

密封性测试：样品顶部与水面起码连结20mm的间隔。正在样品内通入4bar（相对压力）压缩气氛，保压功夫60秒。正在试验进程中，样品不得展现气泡或变形等景象。目前墟市上电池模组的冷却绝大一面是全数电池模组放正在金属冷却板上，全数电池模组的冷却采用的是单侧冷却，即电芯发生的热量从电芯底部到顶部逐次传导给散热铝板，云云会导致单电芯顶部的温度比底部的温度高，形成每个单电芯上温度漫衍相差斗劲大，单电芯某些限制区域温渡过高，长功夫就业会有安闲隐患。优于目前墟市上绝大一面的电池模组冷却式样，本电池模组热治理体系采用的是每个电芯都是双侧冷却，即顶部和底一面散同时冷却。散热铝板两侧分散安放电芯，散热铝板上下两侧分散筑立了一个冷却通道，该冷却通道采用的是两个塑料件与散热铝板分散用粘结剂粘接的安装式样。采用塑料件组成冷却通道，比金属件有着以下方面的上风。

重量轻塑料件通常采用PP含玻纤耐阻燃资料，守旧的冷却通道金属件采用的是铝，密度是PP玻纤的2.5倍，从重量角度看塑料件有着彰着的上风。

庞杂特点实行牢靠度高塑料件上的庞杂特点，加倍是与冷却才具亲切联系的冷却通道邃密高明特点的实行并连结可能通过注塑模具来实行并连结。金属件通常是铝板采用冲压成型，受制于冲压工艺的精度和铝板资料的回弹性情，冷却通道上的邃密特点和尺寸很难实行和连结。

出产工艺的庞杂水平和出产周期塑料件通常是模具注塑已毕，出产周期短（通常正在60秒内）。金属件的成型工艺斗劲庞杂，落料，拉延，冲压，翻边，冲孔，险些每个程序都需求特意的模具实行。单个样件出产出来后，塑料件通常采用自愿化涂胶筑设已毕涂胶安装塑料件和铝板。金属件通常需求真空钎焊或者激光焊接冲压件。从全数出产进程看比拟塑料件，金属件的焊接需求更大的出产筑设投资和更高的能耗。

电池模组是安闲件，倘使采用塑料件，塑料资料务必餍足V0的阻燃性情央浼，通常会正在塑料基材里增加阻燃剂，然而带有阻燃剂的塑料资料很难通过振动摩擦或者红外焊接的式样安装到沿途。本电池模组热治理体系塑料件和散热铝板之间采用的是三层机合，通过机合胶分散把塑料件和散热铝板粘结正在沿途，粘结强度首要是倚赖机合胶的粘接性情和三层机合的打算保障。用机合胶粘结塑料件和金属件，正在航空航天范围操纵斗劲平凡。

下面中心先容下三层机合的打算和机合胶的采取。三层机合如图3所示，塑料件上有涂胶沟槽，沟槽深度3mm足下，沟槽宽度3.5mm足下，散热铝板上有冲压成型的凸筋和凹槽，一侧的凸筋与一个塑料件的沟槽配合，凹槽与此外一个塑料件的凸筋配合。正在起源涂胶前，为了普及塑料件的粘接强度，需求普及塑料件的外面能量，寻常塑料件需求做火焰统治或者等离子统治。为了普及散热铝板的粘结强度，铝板正在粘结前需求先做去油脂统治，然后做底涂统治。这些打定就业已毕后，塑料件放正在出产线轴呆板人动员胶枪依照之前设定好的涂胶轨范起源涂胶，然后安放铝板，再涂胶，结果安放此外一个塑料件到上面，出产线上的自愿夹钳会固定涂完胶的样件。同时为了加快固化胶水，出产线上会用红外线加热灯管盘绕涂完胶的样件加热，寻常60秒可能已毕胶水固化。机合胶的采取寻常会通过以下试验验证来采用。

圭臬样条初始形态分散放正在-40℃/23℃/80℃/120℃下72小时后，检测胶水的抗拉强度，推断圭臬是抗拉强度要大于3Mpa。

圭臬样条放正在70℃下360小时的耐老化测试，试验已毕后，检测胶水的抗拉强度，推断圭臬是抗拉强度要大于3Mpa。圭臬样条放正在118℃冷却液里1100小时，试验已毕后，检测胶水的抗拉强度，推断圭臬是抗拉强度要大于3Mpa。

选用差异的胶水，按拍照同的试验本事和试验轨范，通过交叉试验和验证，选用合意的胶水，本电池模组最终选用的胶水为TOTAL6082。胶水选定后，接下来要确定量产阶段的涂胶工艺参数。首要的就业是通过筑立工艺参数矩阵，正在现实产物上验证胶枪的挪动速率，胶枪喷嘴到产物的间隔，胶水固化的温度和功夫。通过验证抗拉强度测试和静压爆破测试（爆破压力大于10Bar），可能确定最优的工艺参数组合。

下面先容下电池模组冷却通道的打算，根本思绪是冷却通道中的冷却液正在每层的流速尽可以亲昵，云云可能下降全数冷却体系的压力牺牲。同时冷却液要流经冷却通道的每个区域，加倍是冷却通道的边角处，云云可能普及全数散热铝板接触面积的诈骗率，并保障与冷却液接触的散热铝板的温度相似性。冷却通道的优化可能通过三维筑模和CFD流体仿真，迭代优化打算计划，可能取得斗劲理念的冷却通道打算。

正在流道打算进程中，开始与客户确认电池模组冷却体系冷却液总输入流量和最大可首肯流速，云云可能确定最小流道截面面积，遵循电池模组周边零件的界线节制，可能确定一个合理的流利截面面积。其次是界说冷却通道入口和出口的地位，遵循流体仿真的迭代计较，发觉冷却通道入口和出口分散筑立正在冷却通道长度偏向上1/3处是斗劲合理的。然后是确定正在散热铝板上开孔的地位和开孔巨细，同样的通过流体仿真的迭代计较，发觉正在散热铝板的顶部和底部，每一侧的前中后开一个直径为3mm的孔，这种冷却通道打算可能彰着下降电池模组冷却体系的压力牺牲，全数电池模组压力牺牲只要5.68Kpa(入口流量2升/分钟，24个电芯)。

然后用流体仿真模仿电池模组的火速充电，每个电芯发烧功率设定为35W，火速充电900秒，充电80%，监控每个电芯上温度的漫衍，以及24个电芯之间最大温差，冷却液入口初始温度23℃，冷却液入口流量为2升/分钟，这些参数是评判电池模组热治理体系打算是否合理的主要根据。

通过流体仿真计较，本电池模组正在火速充电900秒后最大就业温度38.6℃，24个电芯上均匀温度最大温差为1.71℃，24个电芯每个电芯上最大温差摇动畛域正在0.16℃。热作用仿真模子修筑和仿线所示。从流体仿真结果看本电池模组冷却体系能很好地餍足客户央浼。

前期迭代的观念打算和仿真计较可能最终锁定本电池模组热治理体系的打算。打算已毕后，可能启动软模创制，用量产资料和亲昵量产的工装筑设创制出样件，经由打算验证和进程验证的各个试验去验证打算的合理性和牢靠性，同时也会验证试验和仿真的契合性。好比前期的流体仿线个电芯上的温度漫衍，与现实的样件正在热作用试验台架上测得的试验结果：24个电芯上最大就业温度39.2℃，24个电芯上均匀温度最大温差为1.6℃，24个电芯每个电芯上最大温差摇动畛域正在0.25℃，比拟有着高度的相似性。通过前期的迭代仿真，可能缩短新产物的开垦周期，以及普及产物打算的合理性和牢靠性。

除了上述提到的电池模组热治理体系开垦进程中的主要性能和留意事项外，还要对冷却通道上每层的冷却液入口和出口处的密封机合做详明的牢靠性打算。全数电池模组征求24个电芯，通过长螺栓联接安装正在沿途，酌量到电池正在人命周期末尾的膨胀力，电芯与铝板之间会安设EVA泡棉，汲取电池的膨胀。

此电池模组热治理体系的开垦能很好地餍足客户的手艺和交样需求，补充了国内电池模组双侧冷却的空缺，抵达了国际先辈程度。

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