【導(dǎo)讀】隨著“碳中和”的號召越來越大，越來越多的汽車行業(yè)轉(zhuǎn)型生產(chǎn)電動汽車以此來解決碳排放問題，冷卻系統(tǒng)成為電動汽車熱管理發(fā)展的重要研究課題?液體冷卻的熱管理性能卓越，可顯著提高能效。得益于這一特點(diǎn)，電動汽車充電站、電動汽車基礎(chǔ)設(shè)施等高熱通量電子系統(tǒng)都采用了液體冷卻技術(shù)。
隨著“碳中和”的號召越來越大，越來越多的汽車行業(yè)轉(zhuǎn)型生產(chǎn)電動汽車以此來解決碳排放問題，冷卻系統(tǒng)成為電動汽車熱管理發(fā)展的重要研究課題?液體冷卻的熱管理性能卓越，可顯著提高能效。得益于這一特點(diǎn)，電動汽車充電站、電動汽車基礎(chǔ)設(shè)施等高熱通量電子系統(tǒng)都采用了液體冷卻技術(shù)。
在“為何流體動力學(xué)對高性能電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)至關(guān)重要”一文中，CPC熱管理工程經(jīng)理Elizabeth Langer博士認(rèn)為，基于優(yōu)化性能，增強(qiáng)可持續(xù)性的目標(biāo)，設(shè)計(jì)人員必須考慮電動汽車應(yīng)用中冷卻液的管理與傳統(tǒng)氣流冷卻系統(tǒng)的區(qū)別。
傳熱系數(shù)(H)：熱力學(xué)可滿足電子設(shè)計(jì)需求
將使用自由對流和強(qiáng)制對流的氣體和液體的相對傳熱系數(shù)進(jìn)行比較后可知，通過液體散熱比通過氣體散熱更為有效。一般而言，傳熱系數(shù)高表示散熱效果相對較好。如下表所示，從強(qiáng)制空氣冷卻到液體區(qū)域，強(qiáng)制單相和兩相液體冷卻使性能呈指數(shù)級增長。電動汽車充電時熱量變得越來越高后，汽車鋰離子電池的熱管理需求便愈發(fā)重要了。
相對于空氣冷卻，流體的高傳熱效率使得液體冷卻具有明顯的絕對優(yōu)勢。為了使高性能應(yīng)用能夠獲得這些優(yōu)勢，需要將液體組件與發(fā)熱電子器件集成在一起。 要獲得有效的散熱管理和整個系統(tǒng)的完整性，關(guān)鍵是采用整體設(shè)計(jì)方法。所有冷卻組件（快速插拔接頭、管道、冷板、泵等）必須滿足并支持應(yīng)用要求。理想的直接冷卻回路在其應(yīng)用周期內(nèi)有效地平衡功耗的同時還提供了優(yōu)秀的熱管理性能。
流量系數(shù) (Cv)：如何比較連接器性能
流量系數(shù)衡量液體在系統(tǒng)中流動的相對效率，在評估整體系統(tǒng)流動要求時，是比較單個連接器備選方案的重要工具。Cv是給定流體的體積流率。例如，CPC Everis LQ2系列連接器的Cv為0.37，這意味著0.37加侖的水通過每個1/8英寸流量Everis LQ2連接器將導(dǎo)致1 psi的系統(tǒng)壓降。
根據(jù)所使用的冷卻流體和系統(tǒng)工作溫度，給定快速插拔接頭的Cv值會有很大不同。通常，會使用4℃至38℃溫度范圍內(nèi)的純水對公布的Cv值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。然而，可提供性能優(yōu)勢的替代冷卻劑或制冷劑可能具有與水明顯不同的物理和熱特性。因此，基于所選冷卻流體的流量系數(shù)以及系統(tǒng)環(huán)境條件，指定的最理想連接器（及其相關(guān)內(nèi)徑）會有所不同。這是尤為重要的考慮事項(xiàng)，可以避免尺寸調(diào)整錯誤。
高效的連接器可以助力熱管理:
增加流體在系統(tǒng)中能夠循環(huán)的流體量和流速，促進(jìn)熱傳遞
適配的制冷劑比重便于熱量傳導(dǎo)
在較小的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)高 Cv
便于安裝與維護(hù)，避免冷卻液溢漏
為了幫助電動汽車行業(yè)更高效地進(jìn)行液體冷卻熱管理設(shè)計(jì)，Elizabeth Langer博士整理了流體動力學(xué)可借鑒經(jīng)驗(yàn)要點(diǎn)、需要注意的各類影響因素，其中包括：
在規(guī)劃流體通路的連接時，體積流率對設(shè)計(jì)有什么影響？
冷卻劑比重的選擇上，有哪些重點(diǎn)考慮事項(xiàng)？
對物理空間等環(huán)境有嚴(yán)格要求時，如何選擇連接器以便更便捷操作？
連接器的接頭配置如何選擇才能減少流體抗阻？
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