2018年，在整個車市下行的環境下，新能源汽車的市場表現成為寒冬中的一抹亮色。中汽協數據顯示，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爆炸式增長，這對相關技術及部件的發展帶來新的空間與挑戰，如熱管理系統。
傳統汽車的熱管理系統主要集中於發動機、變速器的散熱系統和汽車空調，而新能源車的熱管理系統涵蓋了新能源汽車幾乎所有的組成部分，相對而言，後者對於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範圍內，如何使晶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。
針對此，近日，蓋世汽車微課堂特邀請德納（無錫）技術有限公司先期技術銷售及工程經理曹嶽，以「電動汽車電池及IGBT晶片熱管理」為主題，與行業朋友進行了分享與交流，以下為現場演講實錄，供參閱！
本期演講嘉賓個人簡介：
演講內容：
一、電池為何會發熱
關於新能源汽車熱管理產品種類比較多，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阻。所以理論上來說，當電池的內阻是一定的情況下，電流越大，電池的發熱量越大。
當我們了解到電池為什麼會發熱後，那麼真實反映到電動汽車行駛工況下發熱量究竟該怎麼計算？我們做了一些案例分析，請見以下圖片，第一個是基於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產生的熱負載是什麼情況？在這個圖片中均可以得到很好的解釋。
二、為什麼需要電池熱管理？
我們知道了電池因為電流發熱，也知道電動汽車在行駛過程中會有電流的輸入和輸出，那麼接下來的一個問題是為什麼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範圍內。
目前我們做的開發，大部分客戶要求的電池工作最佳溫度區間是25°~40°，對於整個電池包內電池均溫性要求的話，在同一個平面內，電池的均溫性要小於5°。
那麼，如果電池熱量沒有被及時帶走的話，將會帶來什麼樣的後果呢？
我們通過一個案例來分析，這個分析是基於US06的行駛工況來的，在電池的環境溫度處於20°、35°、50°情況下做個對比，在行駛100000英裡的情況下，當電池環境溫度是50°的話，電池的衰減是非常厲害的，已經超過40%，而當電池環境溫度在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。對於現有市場需求的話，如快充或者對於高性能電機輸出需求，這都需要大電流的輸出。另外對於PHEV而言，因為電池容量小，它的充放電倍率比傳統BEV要高很多……，基於以上因素，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，對於目前市場上電池冷卻板的形式，我們自己總結了下，主要有三種結構：板式、管式、蛇形。
第一種板式結構應用範圍比較廣，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。
第二種管式結構局限性比較大，用在方型電池底部冷卻比較多一些。
第三種蛇形結構，這種大家應該比較熟悉，就是特斯拉圓柱形電池的液冷板。
基於不同類型的冷卻板他們對應的加工工藝也是有區別的，板式結構的工藝方式是比較多樣化的，有衝壓連續爐帶助焊劑釺焊，也有衝壓連續爐無助焊劑釺焊，還有衝壓真空焊以及擠壓釺焊等，而我們德納關注的主要是衝壓連續爐無助焊劑釺焊。而管式和蛇形結構主要是擠壓+釺焊的形式。
那麼接下來我要講的是三種釺焊工藝之間優缺點的對比：
首先是帶焊料連續爐釺焊，這個工藝現在用的非常多，本身塗助焊劑的目的是防止鋁材在釺焊過程中產生氧化（產生三氧化二鋁），因為氧化層對釺焊的質量會產生非常大的挑戰。不過塗釺焊劑也有一個危害是清潔度會受到影響，因為不能保證內腔中塗的釺焊劑能夠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下做的釺焊，此工藝不用擔心氧化層的出現，不過它的缺點是連續性不夠強，可能放一批產品到真空爐後要五六個小時才能取出來，這樣導致生產節奏會比較緩慢。
第三種是德納的一個專利技術「無焊料連續釺焊」，我們通過在原材料上集成鍍鎳的塗層，在可以使用連續爐釺焊的條件下，不用塗釺焊劑，這樣一方面最大限度保證清潔度，另一方面可以實現產品的連續化生產，保證生產節拍。
四、關於電池冷卻板 德納的技術解決方案
下面具體給大家具體分析下我們已經量產的相關技術解決方案：
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年底已經供應超過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。
第二款是福特福克斯的EV，此款車在北美市場銷售，我們的產品是在2012年左右實現量產，厚度1.2mm,集成了3500v的高壓膜，設計本身抗擠壓強度超過2bar。
接下來這個產品，是我們2017年底投產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，我們採取了並聯的流道設計可以將冷卻液引流到溫度高的區域，從而實現最佳的電池均溫性。
還有一個是我們在2015年量產的底部冷卻板，針對方型電池，終端客戶是菲亞特，截止2017年底，已供應超過53000片。
同時針對於下一代電池冷板的設計開發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，取決於電池包的空間，需要把進口和出口布置在同一側，以便於更高效的管路設計。但是帶來的缺點是，當冷卻液從一端進入後會吸收電池熱量，從另一端出來，這樣在冷卻液本身同一個截面之內會有一定溫差，而這一溫差會反應到電池模組底部，對電池模組底部在同一個截面而言的話溫差還是很大的。
基於這種狀態，德納開發了一個新型的流道——對流流道，這也是我們的專利。我們通過對流道進行設計，將進口的冷卻液和出口的冷卻液充分打散，儘可能使同一個截面內的冷卻液溫度保持均衡，反應到電池模組底部的話，它的均溫性、包括對於電池模組底部最高溫度都有很大的幫助。這個好處是我們並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工藝做個簡單的介紹，從原材料的衝壓，到無焊料釺焊、雷射焊接（主要是針對接管的雷射焊接）、洩漏測試、終檢，這些所有的工藝在德納於2018年在鹽城投資的新工廠都可以實現。
而今年，我們有一些項目和產品將在鹽城工廠實現量產，其中兩個是自主品牌一個合資品牌。