整車熱管理(水冷／液冷高低溫熱工運行模擬仿真測試臺)

　　新能源汽車液冷電池包熱工測試(水冷式電池包熱管理仿真分析)

　　隨著新能源動力電池發(fā)展，國家鼓勵高密度、大功率、快速充放電新能源汽車的發(fā)展。原有的新能源汽車采用空冷式散熱已經(jīng)不能解決電池散熱問題。液冷系統(tǒng)的優(yōu)點是降溫速率快、均溫性好、流體（溫度和流量）控制簡單和精準。液冷散熱系統(tǒng)已成為新能源汽車必然趨勢。整車的熱管理系統(tǒng)就需要重新設計。

　　目前電池包(PACK)液冷散熱系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)空白，新能源整車廠商就無法設計整車的液冷系統(tǒng)。整車廠商需要了解如下數(shù)據(jù)：一）、電池包的合理溫度在10-30℃，低溫天氣液冷系統(tǒng)可能達到-30℃，電池包內(nèi)部本身有發(fā)熱塊啟動前預熱起到熱保護功能，當汽車行駛后電池溫度超過30℃以上時就需要通過-30℃液冷系統(tǒng)降溫，此時需要通過多少流量液體？保證電池溫度控制在10-30℃范圍內(nèi)，且汽車液冷系統(tǒng)管徑是固定的，那么就需要調(diào)節(jié)壓力來控制流量。以此類推隨著汽車冷卻液溫度變化，為保證電池溫度冷卻液的流量、壓力也需要變化。二）、當高溫天氣，汽車冷卻液、電池包的溫度可能達到50℃以上，電池包的充放電工況如何？整車制冷系統(tǒng)（車內(nèi)空調(diào)空間降溫、電池包、電驅、發(fā)動機液冷系統(tǒng)）冷量如何匹配，以便整車熱管理達到快速平衡。讓整車性能、安全達到合理范圍內(nèi)。以上數(shù)據(jù)就需要我司的液冷熱工測試平臺提供精準數(shù)據(jù)。

　　電池的熱相關問題是決定其使用性能、安全性、壽命及使用成本的關鍵因素。首先，鋰離子電池的溫度水平直接影響其使用中的能量與功率性能。溫度較低時，電池的可用容量將迅速發(fā)生衰減，在過低溫度下(如低于0°C)對電池進行充電，則可能引發(fā)瞬間的電壓過充現(xiàn)象，造成內(nèi)部析鋰并進而引發(fā)短路。其次，鋰離子電池的熱相關問題直接影響電池的安全性。生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)的缺陷或使用過程中的不當操作等可能造成電池局部過熱，并進而引起連鎖放熱反應，*終造成冒煙、起火甚至爆炸等嚴重的熱失控事件，威脅到車輛駕乘人員的生命安全。另外，鋰離子電池的工作或存放溫度影響其使用壽命。電池的適宜溫度約在10~30°C之間，過高或過低的溫度都將引起電池壽命的較快衰減。動力電池的大型化使得其表面積與體積之比相對減小，電池內(nèi)部熱量不易散出，更可能出現(xiàn)內(nèi)部溫度不均、局部溫升過高等問題，從而進一步加速電池衰減，縮短電池壽命，增加用戶的總擁有成本。

　　電池熱管理系統(tǒng)是應對電池的熱相關問題，保證動力電池使用性能、安全性和壽命的關鍵技術之一。

　　熱管理系統(tǒng)的主要功能包括：

　　●在電池溫度較高時進行有效散熱，防止產(chǎn)生熱失控事故；

　　●在電池溫度較低時進行預熱，提升電池溫度，確保低溫下的充電、放電性能和安全性；

　　●減小電池組內(nèi)的溫度差異，抑制局部熱區(qū)的形成，防止高溫位置處電池過快衰減，降低電池組整體壽命。

　　電池包（PACK）內(nèi)的溫度環(huán)境對電芯的可靠性、壽命及性能都有很大的影響，因此，使PACK內(nèi)溫度維持的一定的溫度范圍區(qū)間內(nèi)就顯示尤其重要。這主要是通過冷卻與加熱來實現(xiàn)，這里我們對風冷、液冷、直冷三種冷卻方式進行簡單介紹。

　　風冷

　　風冷是以低溫空氣為介質，利用熱的對流，降低電池溫度的一種散熱方式，分為自然冷卻和強制冷卻(利用風機等)。該技術利用自然風或風機，配合汽車自帶的蒸發(fā)器為電池降溫，系統(tǒng)結構簡單、便于維護，在早期的電動乘用車應用廣泛，如日產(chǎn)聆風（NissanLeaf）、起亞SoulEV等，在目前的電動巴士、電動物流車中也被廣泛采納。

　　液冷

　　液體冷卻技術通過液體對流換熱，將電池產(chǎn)生的熱量帶走，降低電池溫度。液體介質的換熱系數(shù)高、熱容量大、冷卻速度快，對降低*高溫度、提升電池組溫度場一致性的效果顯著，同時，熱管理系統(tǒng)的體積也相對較小。液冷系統(tǒng)形式較為靈活:可將電池單體或模塊沉浸在液體中，也可在電池模塊間設置冷卻通道，或在電池底部采用冷卻板。電池與液體直接接觸時，液體必須保證絕緣(如礦物油)，避免短路。同時，對液冷系統(tǒng)的氣密性要求也較高。此外，就是機械強度，耐振動性，以及壽命要求。

　　液冷是目前許多電動乘用車的優(yōu)選方案，國內(nèi)外的典型產(chǎn)品如寶馬i3、特斯拉、通用沃藍達（Volt）、華晨寶馬之諾、吉利帝豪EV。

　　直冷

　　直冷(制冷劑直接冷卻)：利用制冷劑(R134a等)蒸發(fā)潛熱的原理，在整車或電池系統(tǒng)中建立空調(diào)系統(tǒng)，將空調(diào)系統(tǒng)的蒸發(fā)器安裝在電池系統(tǒng)中，制冷劑在蒸發(fā)器中蒸發(fā)并快速高效地將電池系統(tǒng)的熱量帶走，從完成對電池系統(tǒng)冷卻的作業(yè)。

　　目前通過直冷的冷卻方式基本在電動乘用車上，*典型的如BMWi3(i3有液冷、直冷兩種冷卻方案)。

　　測功機測試應用范圍包括電動汽車、混合動力汽車、航空航天、**和科學研究。測功機以水冷為標準設計。個別用戶有油冷式，風冷式。斯特專注設備冷卻系統(tǒng)開發(fā)，其中包括液冷板熱阻性能測試系統(tǒng)與平臺，根據(jù)新能源電驅恒溫恒壓恒流熱阻測試冷卻水系統(tǒng)（5-65度）、水泵高低溫運行（150至-40℃）、電機測功機水冷系統(tǒng)（5-30℃）等冷卻系統(tǒng)訂制。

　　在工業(yè)生產(chǎn)中很多工藝都是通過冷卻水來控制溫度，那么就要需要一個循環(huán)散熱降溫制造冷卻水的一個設備。眾高冷源生產(chǎn)的循環(huán)水冷卻系統(tǒng)就是一個循環(huán)冷卻水機，此機通過壓縮式制冷將循環(huán)水降至常溫以下的低溫水。也稱為冷水機、水冷機等。

　　廣東眾高冷源設備有限公司是一家*研發(fā)、生產(chǎn)、銷售工業(yè)制冷機及溫濕度控設備的廠商。主要產(chǎn)品分為冷源和空調(diào)系列。冷源系列：«水/油/液恒溫機（溫控范圍：-80℃至80℃）；«低溫氣體制冷機（溫控范圍：-30℃至20℃）。空調(diào)系列：«高低溫特種工業(yè)空調(diào)«恒溫恒濕/組合式空調(diào)機組（溫度15℃至30℃，濕度45%至75%）。定制系列：«根據(jù)特定：溫度、壓力、流量、材質、尺寸、環(huán)境溫度等要求定制冷源和空調(diào)產(chǎn)品。

　　冷源系列：冷卻水/油/液恒溫循環(huán)機，?標準型是恒溫范圍5-25度。此機又稱為冷水機，循環(huán)水制冷機，油冷卻機。‚在標準機型上眾高又開發(fā)低溫型制冷機（鹽水0至負10度）。ƒ超低溫型冷凍機（乙二醇-10至-45℃）根據(jù)散熱方式不同又分為風冷式與水冷式。④常溫型冷卻設備（如表冷器，冷卻水塔）溫控范圍5-40度。常溫型冷卻設備是通過自然空氣散熱，將循環(huán)冷卻水/油/液的溫度控制在常溫。所以不能算恒溫機，溫度隨著自然環(huán)境溫度而變化。⑤低溫氣體制冷機又分為空氣冷卻機、新風機組、氮氣冷卻機等。此機標準型溫控范圍7-25℃。全新風相對濕度可以除濕至40-60%.此機比家用空調(diào)溫度低，且具有很強的除濕功能。我們可以定制百葉或管道出風，特種行業(yè)的全密閉負壓狀態(tài)的循環(huán)氣體制冷。眾高同時推出低溫空氣制冷機出風溫度零下15℃。

　　空調(diào)系列：工業(yè)空調(diào)因為對制冷溫度、環(huán)境溫度、濕度要求不同，有別于家用空調(diào)。?工業(yè)特種空調(diào)根據(jù)制冷低溫要求，又稱低溫空調(diào)或冷庫空調(diào)。散熱環(huán)境溫度高于45度所用的又稱高溫特種空調(diào)。‚根據(jù)客戶對空氣溫度和濕度同時控制需求，又開發(fā)出恒溫恒濕空調(diào)機，此機具有制冷，加熱，除濕，加濕四個功能。滿足精密設備的生產(chǎn)環(huán)境空間的空氣恒溫恒濕。此機出風溫度15-25℃，相對濕度40%-80%。且溫度濕度可以同時控制。對于凈化車間可以加裝初中校過濾段（此機稱為組合式空調(diào)機組）。

　　其他制冷機：眾高同時開發(fā)節(jié)能環(huán)保產(chǎn)品：如空氣源熱泵、水源熱泵、熱回收機組等。熱泵型機組比普通電加熱節(jié)能50%以上；熱回收機組不僅制冷同時回收熱量，其能耗又節(jié)省一半。

　　定制系列：«根據(jù)特定：溫度、壓力、流量、材質、尺寸、環(huán)境溫度等要求定制冷源和空調(diào)產(chǎn)品。

　　在經(jīng)過眾高研發(fā)人員的鉆研，以及縮合了調(diào)查資料等各方面信息資源后，把眾高系列產(chǎn)品如潮水涌向工業(yè)市場，光學設備：3D蓋板熱彎機、光學鍍膜機、中高頻加熱器、MOVCD晶體生長爐等；食品制藥與化工設備：研磨機、反應釜、分散機、粉碎機、涂布機、除濕機攪拌冷卻罐等設備，應用行業(yè)產(chǎn)品如：油墨耗材、電池、制藥、食品；印刷行業(yè)：印刷機、曝光機、絲印機、UV固化機、冷卻輸送隧道等；傳統(tǒng)行業(yè)：橡塑行業(yè)設備、電鍍氧化設備、焊接切割設備、激光設備、機床與液壓設備、食品與果漿冷卻等；生產(chǎn)工藝控溫：定型、混合、真空、涂裝、干燥、粉碎、萃取、分離、防腐、空分、潔凈、暖通、工控、儀器冷卻等范圍覆蓋整個工業(yè)的生產(chǎn)，且經(jīng)過眾高研發(fā)人員有針對性的對各行業(yè)進測試，其效果可以和國外引進的相同設備媲美。

　　眾高堅持以人為本、提高質量、完善服務的三項基本原則，積極向上、團結互助、勇于開拓創(chuàng)新的精神，眾高將以精湛的技術為您提供一流的產(chǎn)品與服務。我們本著“您的滿意就是我們的欣慰”的經(jīng)營理念，永不滿足、精益求精，制造出讓您滿意的“眾高”系列產(chǎn)品。“眾人拾柴火焰高”，眾高同仁愿與您一起攜手眾志成城、步步登高共創(chuàng)美好的明天。

　　冷水機是制冷機器，又稱冰水機、冷凍水機、制冷機等。能夠循環(huán)制造高低溫、恒溫、恒壓、恒流的循環(huán)冷凍水。蒸汽壓縮冷水機組包括四個主要組成部分的蒸汽壓縮式制冷循環(huán)（壓縮機，蒸發(fā)器，冷凝器，循環(huán)泵），這些機器可以實現(xiàn)不同的制冷劑。壓縮式制冷機利用冷媒作為制冷劑，以達到制冷效果很強的親和力。冷水機工作原理如圖所示。

　　冷水機在工業(yè)應用，冷凍水或其它液體的冷卻泵是通過流程或實驗室設備。工業(yè)冷水機是用于控制產(chǎn)品，機制和工廠機械冷卻的各行各業(yè)。它們通常用于塑料工業(yè)的注塑和吹塑成型，金屬加工切削油，焊接設備，壓鑄和機加工，化學加工，制藥制定，食品和飲料加工，造紙，水泥加工，真空系統(tǒng)，X射線衍射，電力供應和發(fā)電站，分析設備，半導體，壓縮空氣和氣體冷卻。它們還用于冷卻高熱能，如核磁共振成像儀和激光專門的工程項目，并在醫(yī)院，賓館和校園。近年隨著我國加入WTO,生產(chǎn)制造業(yè)進入了一個黃金時期，同時市場競爭激烈對產(chǎn)品質量的要求亦有較大程度的提高。很多的領域都可能會使用到冷水機，例如在生產(chǎn)過程中，由于機械、模具及工業(yè)反應不斷產(chǎn)生熱量，當溫度超過物料之承受程度產(chǎn)品質量就不穩(wěn)定。塑料容器在生產(chǎn)過程中如不能及時冷卻定型,生產(chǎn)出來的容器將不飽滿,壁厚不均，色澤不明亮，甚至無法成型,造成產(chǎn)品品質較低。有很多塑膠制品廠，或是需要冷水機將機器用的循環(huán)水和循環(huán)油冷卻的朋友，在購買工業(yè)冷水機的時候，往往不知道用什么類型的冷水機，才能達到自己要求的制冷效果，或是說不知道什么樣的機器更適合自己的生產(chǎn)車間。那么現(xiàn)在，眾高冷源制冷機（）告訴大家一些冷水機的選型方法。希望能對朋友們有些幫助。

　　一、冷水機的分類：

　　首先，我們要分清楚冷水機的類型：一般冷水機分為水冷和風冷兩種。

　　風冷冷水機，內(nèi)含有水箱和水泵，無需冷卻塔散熱。安裝移動方便。但是對環(huán)境要求高，首先，因為它是以熱風循環(huán)來制冷的，所以，如果安裝車間的通風效果不好的話，會直接影響到冷水機的制冷效果。另外，如果您想把冷水機放在有濕度要求的無塵車間里的話，會在機頂產(chǎn)生大量水蒸氣。

　　水冷冷水機，分為開放式冷水機，密封式(有的稱為箱型冷水機)和螺桿式冷水機。水冷式冷水機，都要另外加裝冷卻塔和水泵，才能達到較好的冷卻效果。開放式的冷水機，還要另外裝一個水箱，密封式就不必了，因為他自身內(nèi)置了水箱。開放式一般會安裝在車間外，便于檢修，但因其不夠美觀，所以就產(chǎn)生了密封式的水冷型冷水機。密封式的水冷冷水機是一個箱體結構，安裝方便，使用方便，在美森制冷的客戶群中比較受歡迎。但是如果您對制冷量的要求非常大的話，就建議您選用螺桿式的冷水機了，如果您對冷水機的壓縮機要求達到100HP以上時，我們會建議您用螺桿式冷水機。

　　二、冷水機的配備：

　　1、壓縮機；2、泵浦；3、電腦PC板，觸摸式控制，安全方便；4、溫控器：液晶顯示溫控電子板；5、膨脹閥、過濾器；6、內(nèi)置外覆絕熱材

　　料的304不銹鋼水箱1個；7、電器

　　8、安全保護系統(tǒng)

　　壓縮機延時起動保護冰水泵過載及指示燈

　　壓縮機過載保護馬達反轉保護及指示燈

　　壓縮機過載保護及指示燈冷媒不足保護及指示燈

　　冷媒高壓安全閥散熱不良保護及指示燈

　　故障警報蜂鳴器

　　三、冷水機對塑膠機械的作用：

　　1、冷水機應用于塑料加工機械成型模具冷卻，能夠大大提高塑料制品表面光潔度，減少塑料制品表面紋痕和內(nèi)應力，使產(chǎn)品不縮水、不變形，便于塑料制品的脫模，加速產(chǎn)品定型，從而*地提高塑料成型機的生產(chǎn)效率；

　　2、冷水機應用于數(shù)控機床、坐標鏜床、磨床、加工中心、組合機床以及各類精密機床主軸潤滑和液壓系統(tǒng)傳動媒的冷卻，能夠精確地控制油溫，有效地減少機床的熱變形，提高機床的加工精度。

　　四、冷水機選型溫馨提示：

　　1、標冷水機溫差為5度，（20度降15度），假如一臺CBE-3ALC的冷水機每小時的標準冷水機流量為0.5個立方。那么您在試用這臺冷水機的時候

　　不能只看冷水機的流量，還要看您需要的溫度是多少，假如您試用的溫度是從58度降到7度，溫差很大的話，那么就會減少每小時的冷凍水流量，從3.5個立方減到1個多立方。若您要是需要每小時3.5個立方的流量的冷水機，則要選擇更大一些的機型。

　　2、在試用冷水機的時候，還要看您是直接冷卻，還是間接冷卻。直接冷卻就是把水直接進冷水機，凍水出來直接進行您需要的產(chǎn)品里面冷卻，直接冷卻的效果明顯要好。間接冷卻就相當于把水放在盆子里，在盆子上面在放一個小盆子，小盆子里面放要冷卻的產(chǎn)品，相對來說間接冷卻的效果要差一些。所以，您在選型的時候，要考慮到這方面的。

　　3、一些用戶使用水池進行冷卻，有以下弊端：

　　l水質較差，容易堵塞機器水道，造成更大的損失。

　　l浪費水資源，提高用戶成本。

　　l天氣過熱的時候，水溫達不到要求，影響產(chǎn)品品質和效率。

　　冷水機運用于各行業(yè)

　　塑料、塑膠行業(yè)用冷水機：塑料加工機械成型模具冷卻，能夠大大提高塑料制品表面光潔度，減少塑料制品表面紋痕和內(nèi)應力，使產(chǎn)品不縮水、不變形，便于塑料制品的脫模，加速產(chǎn)品定型，從而*地提高塑料成型機的生產(chǎn)效率。

　　擠出線材及抽粒行業(yè)用冷水機：很明顯，水槽是個開放式的容器，所以，我們在選配冷水機時，要注意一點，冷水機的蒸發(fā)器，應選用殼管式，不可以選用盤管式的。其原因如下：盤管式冷水機的蒸發(fā)器，是一個開放式的水箱，當冷水機停止工作時，泵浦沒有壓力，水槽的水位一般高于冷水機，此時，水槽的水會回流到冷水機的水箱，造成冷水機的水箱溢水。殼管式則不同，其蒸發(fā)器是一個閉回路，不會有溢水的問題。

　　控機床、座標鏜床、磨床、加工中心、組合機床以及各類精密機床用冷水機：應用于數(shù)主軸潤滑和液壓系統(tǒng)傳動媒的冷卻，能夠精確地控制油溫，有效地減少機床的熱變形，提高機床的加工精度。提高機械潤滑的效率減少磨損及機械壽命。

　　電子行業(yè)、超聲波清洗行業(yè)用冷水機：冷水機冷卻穩(wěn)定電子元件內(nèi)部在生產(chǎn)線上的分子結構,提高電子元件的合格率,能降低清洗劑溫度，冷凝氣態(tài)清洗劑，有效防止清洗劑的揮發(fā)。

　　真空離子鍍膜行業(yè)用冷水機：離化源在初始工作時需加熱啟動，運行時需冷卻，冷卻系統(tǒng)故障將會導致離化源損壞。冷卻水必須用高壓水泵至離化源內(nèi)的冷卻通道冷卻離化源。

　　電鍍行業(yè)用電鍍冷水機：電鍍液冷卻,使金屬、非金屬分子穩(wěn)定.冷水機使金屬分子隨著穩(wěn)定的電流快速貼附上鍍件表面,增加鍍件的密度和平滑,縮短電鍍周期,提高質量,并可有效地回收各類昂貴的化學物質,工業(yè)制冷設備同理也適用于真空鍍膜工業(yè)。

　　A.直接冷卻：即鍍液直接通過過濾機或是過濾網(wǎng)進入冷凍機的蒸發(fā)器進行降溫再回到氧化槽。此冷卻方式的優(yōu)缺點：冷卻時間短、效果好；缺點就是蒸發(fā)器需要做防腐處理（一般采用鈦合金），蒸發(fā)器里容易結垢，需定期清洗，否則影響制冷效果和機器運行。B.間接冷卻：氧化槽里鋪置鈦管，冷凍水通過鈦管帶走渡液熱量達到降溫目的；若鋪鈦管不便可添一換熱器（需是鈦合金制成）一邊走冷凍水一邊走鍍液。

　　食品工業(yè)用冷水機：冷水機用于各類食品加溫后高速冷卻,使之能適用入罐及裝瓶要求,另外還有各類發(fā)酵食品需要不同的冷卻溫度以穩(wěn)定發(fā)酵需要,提高發(fā)酵產(chǎn)品,保證發(fā)酵質量,同樣也使用于制藥業(yè)、化學工業(yè)制冷設備。

　　研磨機行業(yè)用冷水機：三輥機在研磨過程，由于分子結構發(fā)生變化產(chǎn)生溫度，溫度過高影響原料的質量，生產(chǎn)效率，對設備磨損嚴重。運用冷水機循環(huán)冷卻控制溫度，可以大大提高生產(chǎn)量，減少設備的損壞。***重要的