现阶段锂离子三元电池被广大整车厂广泛应用，它具有较高的能量密度，较好的热稳定， 但是锂离子动力电池的最佳工作区间（15℃~35℃）相对狭窄。在高温环境下，锂离子电池活性越高，容量衰减的越快，电池循环寿命急剧下降, 极端情况下容易产生热失控；在低温情况下，锂离子电池活性较低，整车输出功率受限，极端情况下容易产生锂枝晶刺穿隔膜，产生电池内短路。高低温除了影响锂离子电池寿命，危害电池安全性，除此以外，锂离子电池内部及电池系 统电池之间的温差也是影响动力电池系统寿命的关键因素。要实现以上目标，就需要良好的动力电池热管理技术来实现系统目标。本文对当前主流OEM的先进动力电池热管理技术进行了 调查研究，如表1所示：众所周知，动力电池系统常用的热管理系统主要有自然冷却，风冷,液冷，冷媒直冷。其中，自然冷却主要靠电池系统箱体将热量传递到周围空气，电池系统的温差良好，效率差；风冷主要靠抽取乘员舱的强对流空气带走电池产生的热量，电池系统温差一般，效率较自然冷却有所提高，但是不能满足电池系统IP67/IP6K9K的设计需求；液冷主要靠强对流冷却液带走电池产生的热量，电池系统温差良好，冷却效率有大幅度提高；冷媒直冷主要靠空调工质的相变把电池产生的热量带走，对于高能量电池包来讲，温差很难控制，但是效率最高。由此可见， 现阶段电池系统热管理最可靠，最高效的方式是液冷。
液冷方案的主要部件基本由冷却板，冷却管道总成组成，Audi e-tron就是一种比较典型的液冷方案案例，如图1所示：本文就是基于液冷方案中水冷板的设计进行深入探讨。为了解决用户对于续驶里程的焦虑，最新开发的电动汽车平台电池系统能量越来越大,如表1所示。加之对整车动力性能和快充性能的要求，整车厂对电池系统热管理提出更高的要求。其中冷却板在热管理系统热量传递关键部件，其设计的好坏直接影响热管理性能。冷却板的设计形式及其布置位置也是多种多样的，主要根据电池的类型，电池系统整体的布置来确定。加之为了保证大能量电池包温度均匀性，整个热管理系统基本都采用多并联支路设计，冷却流道越长，温度均匀性控制越困难，例如特斯Model X单冷却管道长度约5.2m到model3单冷却管道变为约1.9m，通过初步CFD计算，电池系统整体均匀性有了很大提高。如表2是主流OEM的先进动力电池热管理系统的水冷板的布置及串并联方式。表2 主流OEM动力电池热管理系统水冷板布置及串并联方式
另外，电池模组中电芯的布置与流道的走向也是水冷板设计的关键因素，特便是对于软包，方壳电芯方案尤为突出，以方壳电芯355模组为例，现阶段主要的类型大致有两种：典型代表BMW X1,i3，每个电芯底面的冷却液流量都一致， 电池系统整体温差控制相对容易。典型代表捷豹i-pace,奥迪e-tron，每个电芯底面的冷却液流 量有差异，需要结合模组的发热特性，匹配相应流道的设计，才能使整体的温差可控。类型1，2两种形式主要有电池系统结构布置来决定。从经验来看，电池系统结构，模组确 定后，水冷板的尺寸包络基本确定，相对应的冷却有效区域也确定了。以上是结合主流OEM的先进动力电池热管理系统的水冷板布置方式对于温差的初步说明， 接下来具体讲一下水冷板的设计思路。以方壳电池为例：通过对整车动力性参数的分解，可确认电芯的最恶劣工况，由此可初步确认电芯在此工况下的发热数据（设计初期可以选用平均发热数据，但是一定要考虑电芯在EOL状态的发热量的增加）。（1）确定冷却板与制冷液界面的换热系数h，如下图：通过假定设立电芯初始温度，设定不同换热系数h，冷却液温度，得到的温升曲线，从而通过公式反推达到初步的设计目标所需要的流量Q，冷却液温度T范围。从上一步骤得到的设计流量Q，冷却液温度T，然后结合模组或电芯绝热状态下的发热特性（或者温度云图）来设计水冷板，达到均衡整个模组或电芯的温差的设计目标。除了计算冷却板流量，控制模组或电芯的温差以外，还要满足冷却板气密性要求，寿命设计要求，高低温要求，爆破压力要求，压降要求，清洁度要求，等电位要求，平面度要求，内部腐蚀要求,接头插拔力的要求，水冷板强度要求等设计要求。满足上述设计要求，需要 水冷板有严格的制造工艺。接下来简要谈一下冷却板的制造工艺。优秀的水冷板设计需要可靠的制造工艺来保证，通过一系列通过表2可以看出，现阶段水冷板的制造方案主要集中有以下四种方式：c.蛇形管+高频焊的方式 d.挤出铝型材+摩擦搅拌焊方式这四种方式各有优劣，从水冷板流道设计更灵活的角度来看，冲压+钎焊的方式优势最为突出，又可以兼顾轻量化与成本的优势。本节以此为例，简要讨论一下冲压+钎焊冷板的制造工艺。根据之前设计的冷却板发布的2D图纸，设计模具及其工装夹具，如图所示：为了防止在运输过程中水冷板进入残渣，需要在储存，运输过程中进出水口防护套需要防护。测试验证的目的是为了验证的零部件/子系统产品是否符合设计目标及系统使用寿命目标， 水冷板如果发生泄漏，轻则绝缘失效，重则会发生安全事故，所以全面，可靠的验证非常有必要。· 气密性测试（全检，主要由正压，负压气密性测试)完成以上零部件级别的验证，还需要系统，整车级别验证才能确认设计的性能，可靠性的完整性。汽车资料
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