铝型材散热器主要采用高压铸铝和拉伸铝合金焊接。其主要优点是: ①铝型材散热器散热性好的散热性能和明显的节能特性。在同一个房间里,如果使用相同规格的散热器,铝铸件的数量将少于钢。 ②铝型材散热器具有良好的抗氧化和耐腐蚀性,无需添加任何添加剂。其原理是,一旦铝在空气中遇到氧气,它就会产生一层氧化膜,这种氧化膜既坚韧又致密,从而防止自身材料的进一步腐蚀。
冷板(chillplate, Cold plate)是作为水冷散热系统对热影响很关键的一个部件,热设计的目的就是要在有限的空间内通过对产品流道的合理布置从而有效的降低冷板的热阻。布置流道就是要在客户的限制条件下如冷板的尺寸,流体的流量,流体特质Pump的P-Q,产品使用的环境等,满足散热性能。
提升冷板的散热性能主要依靠: 1)改善流场。使流体在流道内有足够长的回路(要考虑符合的压降,以免影响流量),流道内的液体吸热均匀,通常采用的方法有:Pin fin组,扭旋片,wave channel等。 2)增加吸热面积。流体接触冷板吸热端的面积足够,吸热效果才能更好。增加面积的方法有:skiving, CNC铣槽,crimp fin,铝挤压fin片等。 3)冷板吸热面平面度、粗糙度及厚度。由于工业冷板的功耗通常都比较大,以千瓦级计,所以冷板的平面度、粗糙度及厚度都对冷板的热阻有很大的影响。
水冷板的强度。采用深孔加工,或者尽量小面积焊接是提高强度的方法;可以分多处小块焊接,尽量避免大面积盖板焊接 水冷板的承压和泄漏测试 依照客户规格对产品性能进行测试 承压和泄露测试。水冷板通常要求产品测试压力为正常使用压力的2~3倍,保压时间一般在15~120min之间。
在产品首批测试的时候,由于无法知道产品确切的能抗多少压力,所以测试的时候不可一次性将产品内通入大的压力,可以逐步从低压(20%,50%测试压力)往产品内通入介质,保压3~5分钟,观察产品是否变形、泄露,后增加至测试压力,观察是否泄露变形,产品在无法抵抗压力爆裂前都会变形,可以通过量块检查平面度来检测。
以某产品需要测试10kg/cm2为例,首件产品先通入2kg压力,保压10分钟,观察无异样,然后通入5kg,后才通入7kg,再至10kg。验证产品可以抵抗10kg压力后,后续测试依照2kg 3分钟,5kg 3分钟,10kg 10分钟测试(具体按照客户要求或者设计规格)
推动水冷板不断迭代和发展的一个重要因素是:提高导热效率。 提高导热效率通常有以下几种方案: (1)提高冷板与电芯的接触面积; (2)提高冷板与电芯之间界面的导热率; (3)提高冷板自身(材料)的导热性能; (4)调整流道设计,提高流体自身的换热效果; (5)不同冷板布置方案。
在上述两点确认后,冷板设计的重心基本就集中到了提高冷板与电芯的接触面积、调整流道设计,提高流体自身的效果上来。这种变化我们可以从法雷奥对于不同充电功率所需冷却效果(综合换热系数)的划分上对比来看。
冲压流道和凸包这种大平板式的冷板设计迎合了当前快充和大模组、CTP的设计思路,是当前的主要应用趋势。另外,根据是否存在模组、界面材料TIM、箱体和电芯,这4者与冷板的位置来划分,冷板至少有6种的布置方案,其中箱体集成水冷板是目种比较受欢迎的设计思路。