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：OEM捷豹 I-pace奥迪 e-tron通用 bolt特斯拉 Model 3
冷却方式液冷液冷 液冷 液冷
冷却板方式冲压+钎焊口琴管+钎焊冲压+钎焊口琴管+高频焊
能量90kWh95kWh 95kWh75kWh
表1 主流OEM电池冷却及冷却板方式众所周知，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。
1.液冷板关键技术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。
2.冷却板设计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
OEM
捷豹 I-pace
奥迪 e-tron
通用 bolt
特斯拉 Model 3特斯拉Model X
蔚来 ES8
电池类型软包软包软包圆柱圆柱方壳
冷却板形式
冲压+钎焊
冲压+钎焊
冲压+钎焊
口琴管+高频焊口琴管+高频焊挤出型材+FSW
布置位置电芯底部电芯底部电芯底部电芯圆柱面电芯圆柱面电芯底部
流道串并联形式
1S7P
1S13P
1S2P
1S28P
1S16P
1S8P
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：类型1：电芯与流道走向垂直
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。类型2：电芯与流道走向平行
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。3.设计案例
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。4.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：a.冲压+钎焊的方式 b.蛇形管+钎焊的方式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：
基本的工艺流程如下：
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。5.测试验证
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。水冷板的验证项目主要包括以下几点：· 气密性测试（全检，主要由正压，负压气密性测试)·清洁度测试· 爆破压力测试· 温度交变测试· 等电位设计测试· 压力交变测试· 平面度三坐标测试· 高低温测试· 振动测试（建议电池包级别测试）· 内流道腐蚀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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