2018年，在整個車市下行的環(huán)境下，新能源汽車的市場表現(xiàn)成為寒冬中的一抹亮色。中汽協(xié)數(shù)據(jù)顯示，2018年，我國新能源汽車銷量同比大漲61.7%至125.6萬輛，超額完成此前規(guī)劃的100萬輛銷量目標。而未來幾年，新能源汽車市場有望進一步實現(xiàn)爆炸式增長，這對相關(guān)技術(shù)及部件的發(fā)展帶來新的空間與挑戰(zhàn)，如熱管理系統(tǒng)。

傳統(tǒng)汽車的熱管理系統(tǒng)主要集中于發(fā)動機、變速器的散熱系統(tǒng)和汽車空調(diào)，而新能源車的熱管理系統(tǒng)涵蓋了新能源汽車幾乎所有的組成部分，相對而言，后者對于綜合熱管理有更高的需求，例如怎樣使被冷卻部件維持在最佳工作范圍內(nèi)，如何使芯片支持最大的功率輸出等，這些對熱管理工作均提出較大的挑戰(zhàn)。

針對此，近日，蓋世汽車微課堂特邀請德納（無錫）技術(shù)有限公司先期技術(shù)銷售及工程經(jīng)理曹岳，以“電動汽車電池及IGBT芯片熱管理”為主題，與行業(yè)朋友進行了分享與交流，以下為現(xiàn)場演講實錄，供參閱！

本期演講嘉賓個人簡介：

演講內(nèi)容：

一、電池為何會發(fā)熱  

關(guān)于新能源汽車熱管理產(chǎn)品種類比較多，今天我們集中會講到電池熱管理和IGBT雙面散熱器。首先從電池熱管理講起，大家可能會比較好奇的問題是電池為何會發(fā)熱？簡單來講，電池本身被視作一個大的電阻，當有電流通過的時候就會發(fā)熱。

從我上面圖片可以看到，電池的熱量是電流的平方乘以電池的內(nèi)阻。所以理論上來說，當電池的內(nèi)阻是一定的情況下，電流越大，電池的發(fā)熱量越大。

當我們了解到電池為什么會發(fā)熱后，那么真實反映到電動汽車行駛工況下發(fā)熱量究竟該怎么計算？我們做了一些案例分析，請見以下圖片，第一個是基于UDDS的行駛工況，這是美國城市道路的一個行駛工況，同時也有US06的（US06是在UDDS的基礎(chǔ)上，加上了其他道路的行駛工況），在這兩種工況下，電流的輸入和輸出情況如何？同時，電流的輸入和輸出對應(yīng)產(chǎn)生的熱負載是什么情況？在這個圖片中均可以得到很好的解釋。

二、為什么需要電池熱管理？

我們知道了電池因為電流發(fā)熱，也知道電動汽車在行駛過程中會有電流的輸入和輸出，那么接下來的一個問題是為什么我們需要電池熱管理呢？

其實，電池本身跟人是比較類似的，它要求環(huán)境溫度不能太高也不能太低，如果溫度太高，離子活性比較強，壽命會受到影響；而溫度比較低的話，充電放電效率會大幅降低，因此我們需要將電池保持在一個比較合適的工作溫度范圍內(nèi)。

目前我們做的開發(fā)，大部分客戶要求的電池工作最佳溫度區(qū)間是25°~40°，對于整個電池包內(nèi)電池均溫性要求的話，在同一個平面內(nèi)，電池的均溫性要小于5°。

那么，如果電池熱量沒有被及時帶走的話，將會帶來什么樣的后果呢？

我們通過一個案例來分析，這個分析是基于US06的行駛工況來的，在電池的環(huán)境溫度處于20°、35°、50°情況下做個對比，在行駛100000英里的情況下，當電池環(huán)境溫度是50°的話，電池的衰減是非常厲害的，已經(jīng)超過40%，而當電池環(huán)境溫度在20°左右的情況下，它的衰減則不到20%。所以通過這個案例，我們可以直觀感受到電池為何要降溫。對于現(xiàn)有市場需求的話，如快充或者對于高性能電機輸出需求，這都需要大電流的輸出。另外對于PHEV而言，因為電池容量小，它的充放電倍率比傳統(tǒng)BEV要高很多……，基于以上因素，提高電池熱管理有比較大的市場需求。

三、電池冷卻板類型

了解完電池熱管理，下面我們來談下電池冷卻板，對于目前市場上電池冷卻板的形式，我們自己總結(jié)了下，主要有三種結(jié)構(gòu)：板式、管式、蛇形。

第一種板式結(jié)構(gòu)應(yīng)用范圍比較廣，從方型電池到軟包電池再到圓柱形電池都可以用。其冷卻類型也較為多樣，可以做電池底部冷卻，也可以做電芯到電芯之間的冷卻。

第二種管式結(jié)構(gòu)局限性比較大，用在方型電池底部冷卻比較多一些。

第三種蛇形結(jié)構(gòu)，這種大家應(yīng)該比較熟悉，就是特斯拉圓柱形電池的液冷板。

基于不同類型的冷卻板他們對應(yīng)的加工工藝也是有區(qū)別的，板式結(jié)構(gòu)的工藝方式是比較多樣化的，有沖壓連續(xù)爐帶助焊劑釬焊，也有沖壓連續(xù)爐無助焊劑釬焊，還有沖壓真空焊以及擠壓釬焊等，而我們德納關(guān)注的主要是沖壓連續(xù)爐無助焊劑釬焊。而管式和蛇形結(jié)構(gòu)主要是擠壓+釬焊的形式。

那么接下來我要講的是三種釬焊工藝之間優(yōu)缺點的對比：

首先是帶焊料連續(xù)爐釬焊，這個工藝現(xiàn)在用的非常多，本身涂助焊劑的目的是防止鋁材在釬焊過程中產(chǎn)生氧化（產(chǎn)生三氧化二鋁），因為氧化層對釬焊的質(zhì)量會產(chǎn)生非常大的挑戰(zhàn)。不過涂釬焊劑也有一個危害是清潔度會受到影響，因為不能保證內(nèi)腔中涂的釬焊劑能夠100%的被清洗掉。

第二種是真空焊，顧名思義是在完全真空狀態(tài)下做的釬焊，此工藝不用擔心氧化層的出現(xiàn)，不過它的缺點是連續(xù)性不夠強，可能放一批產(chǎn)品到真空爐后要五六個小時才能取出來，這樣導(dǎo)致生產(chǎn)節(jié)奏會比較緩慢。

第三種是德納的一個專利技術(shù)“無焊料連續(xù)釬焊”，我們通過在原材料上集成鍍鎳的涂層，在可以使用連續(xù)爐釬焊的條件下，不用涂釬焊劑，這樣一方面最大限度保證清潔度，另一方面可以實現(xiàn)產(chǎn)品的連續(xù)化生產(chǎn)，保證生產(chǎn)節(jié)拍。

四、關(guān)于電池冷卻板 德納的技術(shù)解決方案

下面具體給大家具體分析下我們已經(jīng)量產(chǎn)的相關(guān)技術(shù)解決方案：

第一個給大家分享的是通用沃蘭達的軟包電池的電芯間電池冷卻板，這個產(chǎn)品我們從2010年開始給通用沃蘭達批量供貨，截止2017年底已經(jīng)供應(yīng)超過1590萬片的冷板，這個冷板非常薄，總厚度1mm，上下表面集成了一個3500V的高壓膜。

第二款是福特?？怂沟腅V，此款車在北美市場銷售，我們的產(chǎn)品是在2012年左右實現(xiàn)量產(chǎn)，厚度1.2mm,集成了3500v的高壓膜，設(shè)計本身抗擠壓強度超過2bar。

接下來這個產(chǎn)品，是我們2017年底投產(chǎn)的電芯間電池冷卻板，總厚度1.2mm，流道高度0.8mm，值得一提的是，我們采取了并聯(lián)的流道設(shè)計可以將冷卻液引流到溫度高的區(qū)域，從而實現(xiàn)最佳的電池均溫性。

還有一個是我們在2015年量產(chǎn)的底部冷卻板，針對方型電池，終端客戶是菲亞特，截止2017年底，已供應(yīng)超過53000片。

同時針對于下一代電池冷板的設(shè)計開發(fā)我們也做了一些工作，像目前市場上主流的電池冷板它的流道形式都是U型，取決于電池包的空間，需要把進口和出口布置在同一側(cè)，以便于更高效的管路設(shè)計。但是帶來的缺點是，當冷卻液從一端進入后會吸收電池熱量，從另一端出來，這樣在冷卻液本身同一個截面之內(nèi)會有一定溫差，而這一溫差會反應(yīng)到電池模組底部，對電池模組底部在同一個截面而言的話溫差還是很大的。

基于這種狀態(tài)，德納開發(fā)了一個新型的流道——對流流道，這也是我們的專利。我們通過對流道進行設(shè)計，將進口的冷卻液和出口的冷卻液充分打散，盡可能使同一個截面內(nèi)的冷卻液溫度保持均衡，反應(yīng)到電池模組底部的話，它的均溫性、包括對于電池模組底部最高溫度都有很大的幫助。這個好處是我們并不需要對冷板的尺寸做任何要求，在原來的U型流的情況下通過改變流道的方式，就可以優(yōu)化電池最高溫度及均溫性。

而以下這張圖片是對電池冷板的生產(chǎn)工藝做個簡單的介紹，從原材料的沖壓，到無焊料釬焊、激光焊接（主要是針對接管的激光焊接）、泄漏測試、終檢，這些所有的工藝在德納于2018年在鹽城投資的新工廠都可以實現(xiàn)。

而今年，我們有一些項目和產(chǎn)品將在鹽城工廠實現(xiàn)量產(chǎn)，其中兩個是自主品牌一個合資品牌。