冷板(chillplate, Cold plate)是作為水冷散熱系統(tǒng)對熱影響很關(guān)鍵的一個部件,熱設(shè)計的目的就是要在有限的空間內(nèi)通過對產(chǎn)品流道的合理布置從而有效的降低冷板的熱阻。布置流道就是要在客戶的限制條件下如冷板的尺寸,流體的流量,流體特質(zhì)Pump的P-Q,產(chǎn)品使用的環(huán)境等,滿足散熱性能。
提升冷板的散熱性能主要依靠: 1)改善流場。使流體在流道內(nèi)有足夠長的回路(要考慮符合的壓降,以免影響流量),流道內(nèi)的液體吸熱均勻,通常采用的方法有:Pin fin組,扭旋片,wave channel等。 2)增加吸熱面積。流體接觸冷板吸熱端的面積足夠,吸熱效果才能更好。增加面積的方法有:skiving, CNC銑槽,crimp fin,鋁擠壓fin片等。 3)冷板吸熱面平面度、粗糙度及厚度。由于工業(yè)冷板的功耗通常都比較大,以千瓦級計,所以冷板的平面度、粗糙度及厚度都對冷板的熱阻有很大的影響。
水冷板的強度。采用深孔加工,或者盡量小面積焊接是提高強度的方法;可以分多處小塊焊接,盡量避免大面積蓋板焊接 水冷板的承壓和泄漏測試 依照客戶規(guī)格對產(chǎn)品性能進行測試 承壓和泄露測試。水冷板通常要求產(chǎn)品測試壓力為正常使用壓力的2~3倍,保壓時間一般在15~120min之間。
干燥的空氣通入產(chǎn)品,保壓2小時,產(chǎn)品放入水中或者焊縫涂上肥皂液觀察產(chǎn)品是否泄露。鑒于氣體的可壓縮性,氣體測試通常比較危險,產(chǎn)品若承受不了氣體的高壓,壓縮氣體瞬間釋放能量會產(chǎn)生爆炸,該方法在實際操作中較少使用
推動水冷板不斷迭代和發(fā)展的一個重要因素是:提高導熱效率。 提高導熱效率通常有以下幾種方案: (1)提高冷板與電芯的接觸面積; (2)提高冷板與電芯之間界面的導熱率; (3)提高冷板自身(材料)的導熱性能; (4)調(diào)整流道設(shè)計,提高流體自身的換熱效果; (5)不同冷板布置方案。
冷板材料上,目前業(yè)內(nèi)主要采用的是鋁合金,銅的導熱效果更好,但成本要貴得多,所以不是主流方向,在非電池包領(lǐng)域有應(yīng)用;對于提高導熱界面的導熱效率,主要是在導熱界面材料TIM上做功夫,由之前的空氣介質(zhì),到后來的導熱墊,再到目前的導熱膠,TIM的導熱效果在不斷提高。