熱管理安全啥時(shí)候開(kāi)始，變得越來(lái)越重要，以至于熱管理工程師仿佛成了香餑餑；薪酬待遇等蹭蹭蹭往上漲起來(lái)；然而，常在河邊走，也會(huì)濕鞋子；

毫不客氣的說(shuō)，液冷系統(tǒng)是電池系統(tǒng)的生命線，而液冷技術(shù)的防腐防漏則是這條生命線的核心保障；

液冷技術(shù)憑借其高效的散熱性能，已成為電動(dòng)車和儲(chǔ)能系統(tǒng)熱管理的主流選擇。隨著市場(chǎng)應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，液冷系統(tǒng)的泄漏與腐蝕問(wèn)題也逐漸顯現(xiàn)。

通過(guò)合理的材料選擇、系統(tǒng)設(shè)計(jì)和維護(hù)策略，可以顯著降低液冷系統(tǒng)的故障風(fēng)險(xiǎn)，確保電池系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。本文將深入探討液冷系統(tǒng)的耐腐防漏關(guān)鍵技術(shù)，為相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員提供參考。

01 液冷系統(tǒng)失效模式與后果分析

液冷系統(tǒng)一旦發(fā)生泄漏或腐蝕，會(huì)引發(fā)連鎖式故障反應(yīng)。不同應(yīng)用場(chǎng)景下，失效后果的嚴(yán)重程度各異。

電動(dòng)車液冷系統(tǒng)泄漏可能導(dǎo)致冷卻液直接接觸高壓電池系統(tǒng)，引發(fā)短路甚至起火。儲(chǔ)能系統(tǒng)雖然處于靜止環(huán)境，但泄漏更隱蔽，且電池簇密集排列，一旦乙二醇水溶液泄漏會(huì)造成短路，易引發(fā)連鎖反應(yīng)，造成重大事故。

腐蝕不僅會(huì)導(dǎo)致材料強(qiáng)度下降形成泄漏點(diǎn)，還會(huì)產(chǎn)生腐蝕產(chǎn)物，這些顆粒物隨冷卻液流動(dòng)可能堵塞流道、損壞水泵，降低散熱效率。更為隱蔽的是，腐蝕會(huì)降低熱傳導(dǎo)效率，金屬表面的腐蝕產(chǎn)物形成熱阻層，嚴(yán)重影響電池包的散熱效果。

腐蝕沉積物可能會(huì)導(dǎo)致管道直徑減少，降低流速，并最終需要更換系統(tǒng)組件。

電偶腐蝕是液冷系統(tǒng)中常見(jiàn)的問(wèn)題，當(dāng)不同電位的金屬（如鋁和銅）直接接觸時(shí)，電位較低的金屬（如鋁）會(huì)加速腐蝕。在液冷回路中，電偶腐蝕很常見(jiàn)，通常發(fā)生在不同材料的金屬部件接觸時(shí)。

02 電池包應(yīng)用場(chǎng)景的特殊需求

電動(dòng)車電池包與儲(chǔ)能系統(tǒng)在液冷需求上存在顯著差異。電動(dòng)車環(huán)境更為嚴(yán)苛，面臨頻繁振動(dòng)、加速度沖擊，對(duì)輕量化和抗振動(dòng)要求極高。

相比之下，儲(chǔ)能系統(tǒng)雖然靜止運(yùn)行，但運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，環(huán)境可能較惡劣，對(duì)安全性和壽命要求更高。儲(chǔ)能系統(tǒng)集裝箱內(nèi)部電池包密集，一旦泄漏不易及時(shí)發(fā)現(xiàn)，因此需要更為嚴(yán)格的防漏設(shè)計(jì)。

電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)的核心目標(biāo)是保持電池在最佳工作溫度范圍（15-35℃）內(nèi)，并將電芯間溫差控制在5℃以內(nèi)。研究表明，當(dāng)電池模組內(nèi)溫差達(dá)到5℃時(shí)，其循環(huán)壽命比溫差控制在2℃以內(nèi)的模組壽命減少30%。

液冷方案能有效控制電池溫差在2℃以內(nèi)，有助于延長(zhǎng)電池循環(huán)壽命。

03 材料選擇與防腐設(shè)計(jì)

材料選擇是液冷系統(tǒng)防腐防漏的第一道防線。以下是關(guān)鍵組件材料選擇指南：

冷板材料

鋁合金是冷板首選材料，兼具輕量化、易加工和良好導(dǎo)熱性。但鋁合金耐腐蝕性較差，需表面處理（如陽(yáng)極氧化）或使用專用緩蝕冷卻液。

6xxx系列鋁合金具有較高的耐腐蝕性，而3xxx系列合金通常具有最好的耐腐蝕性能。避免鋁與銅、普通鋼的直接接觸，若必須接觸，需使用絕緣墊片或套筒隔離。

管路材料

• 金屬管路：不銹鋼（高強(qiáng)/耐腐）在關(guān)鍵連接件和管路中應(yīng)用較多，尤其適用于儲(chǔ)能系統(tǒng)。

• 非金屬管路：尼龍12（PA12）管、三元乙丙橡膠（EPDM）管和聚四氟乙烯（PTFE）管各有優(yōu)勢(shì)。EPDM對(duì)水基冷卻液兼容性好，成本較低，但耐油性差。氟橡膠（FKM）性能全面可靠，耐冷卻液、耐高溫。

密封材料

氟橡膠（FKM/Viton）是性能最全面、最可靠的選擇，耐冷卻液、耐高溫（約150℃以上）、耐化學(xué)性優(yōu)異。三元乙丙橡膠（EPDM）對(duì)水基冷卻液兼容性好，成本較低，但耐油性差。

下表展示了不同材料的性能對(duì)比：

材料類型

耐溫范圍

耐腐蝕性

成本

壽命

典型應(yīng)用

EPDM

-40°C~150°C

中等，防水防乙醇等

中(5-10年)

柔性連接部分

FEP

-200°C~200°C

極強(qiáng)

高(10年以上)

特殊環(huán)境管路

PTFE

-200°C~260°C

極強(qiáng)

高(10年以上)

高腐蝕環(huán)境

金屬波紋管

-200°C~600°C

極強(qiáng)

極高(>15年)

高溫高壓環(huán)境

冷卻液選擇

冷卻液不僅影響散熱效率，也直接關(guān)系到系統(tǒng)腐蝕速度：

• 乙二醇水溶液：最常見(jiàn)，成本低，但導(dǎo)電且腐蝕性強(qiáng)，必須添加緩蝕劑包

• 有機(jī)酸技術(shù)（OAT）冷卻液：新型長(zhǎng)效冷卻液，使用壽命長(zhǎng)，對(duì)鋁材兼容性通常更好

• 去離子水：換熱性能最好，但必須嚴(yán)格控制水質(zhì)和添加緩蝕劑

• 氟化液：如3M氟化液，絕緣不燃，但成本極高

嚴(yán)禁使用未抑制的乙二醇，因?yàn)樵诟邷亍⒀鯕夂徒饘伲ㄈ玢~、鋁）催化下，未抑制的乙二醇會(huì)分解為有機(jī)酸，加速腐蝕。研究表明，在極端條件下，未抑制的乙二醇可能在短短三周內(nèi)引發(fā)嚴(yán)重腐蝕。

04 先進(jìn)制造工藝與防漏設(shè)計(jì)

制造工藝是確保液冷系統(tǒng)密封性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。冷板制造主要采用攪拌摩擦焊（FSW）和高溫釬焊等先進(jìn)工藝，通過(guò)冶金或固相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)流道蓋板與基板的高強(qiáng)度連接。

為杜絕泄漏隱患，必須進(jìn)行100%的在線檢漏。常見(jiàn)的檢漏方法包括氮質(zhì)譜檢漏（高精度）和壓力衰減檢漏（速度快，成本較低）。

一體成型管道設(shè)計(jì)從根本上避免了焊接縫，可靠性最高。這種工藝通過(guò)壓鑄、擠出成型，消除了焊縫這一傳統(tǒng)泄漏點(diǎn)，多用于標(biāo)準(zhǔn)件。

3D打印冷板技術(shù)采用一體成型工藝，消除了冷板墊圈和接頭，顯著降低了泄漏風(fēng)險(xiǎn)。例如，采用Oblique Fin技術(shù)的EOS一體成型3D打印冷板可承受6 bar及以上的水壓。

05 系統(tǒng)監(jiān)控與泄漏檢測(cè)方案

多層級(jí)的泄漏檢測(cè)系統(tǒng)是及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理泄漏的必要手段。在機(jī)箱關(guān)鍵位置部署泄漏傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)液體泄漏，并通過(guò)固件實(shí)現(xiàn)自動(dòng)保護(hù)和報(bào)警。

常見(jiàn)的安裝方式是將傳感器繩安裝在管道連接處或最低點(diǎn)，對(duì)于高敏感度應(yīng)用，建議沿著液流路徑快速斷開(kāi)連接器的位置安裝傳感器。

在液冷機(jī)組膨脹水箱設(shè)置液位傳感器，當(dāng)檢測(cè)到液位異常時(shí)發(fā)出報(bào)警。同時(shí)，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)壓力變化，壓力異常下降往往預(yù)示著泄漏發(fā)生。

負(fù)壓液冷系統(tǒng)通過(guò)組合使用真空泵和液體泵，使系統(tǒng)內(nèi)部壓力低于環(huán)境氣壓。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生泄漏時(shí)，空氣會(huì)被吸入而不是液體流出，從而降低泄漏風(fēng)險(xiǎn)。

電池包應(yīng)設(shè)計(jì)為IP67及以上防護(hù)等級(jí)，確保在發(fā)生泄漏時(shí)對(duì)系統(tǒng)影響最小化。此外，電池包內(nèi)部應(yīng)設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)呐潘ǖ?，防止液體積聚。

06 維護(hù)策略與防腐防漏最佳實(shí)踐

定期維護(hù)是確保液冷系統(tǒng)長(zhǎng)期可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。包括以下核心實(shí)踐：

冷卻液質(zhì)量維護(hù)

定期監(jiān)測(cè)并調(diào)整冷卻液pH值，避免低于4.0或高于9.0?？刂坡然餄舛炔怀^(guò)100 ppm，使用去離子水、軟化水或反滲透水降低水垢風(fēng)險(xiǎn)。

定期檢測(cè)防凍液濃度，確保腐蝕抑制劑有效性。抑制劑消耗后需及時(shí)補(bǔ)充，以維持保護(hù)膜完整。

系統(tǒng)維護(hù)流程

建立定期沖洗和補(bǔ)充系統(tǒng)的流程，清除系統(tǒng)中的雜質(zhì)和腐蝕產(chǎn)物。維修或壓力測(cè)試后充分干燥設(shè)備外表面，防止殘留水引發(fā)腐蝕。

定期檢查管路連接件、密封件和冷板表面是否有腐蝕跡象，早期發(fā)現(xiàn)并處理問(wèn)題。建立系統(tǒng)維護(hù)檔案，記錄運(yùn)行參數(shù)、維護(hù)歷史和異常情況，為預(yù)測(cè)性維護(hù)提供數(shù)據(jù)支持。

智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

利用AI算法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，提前識(shí)別潛在故障。采用數(shù)字孿生技術(shù)優(yōu)化管路設(shè)計(jì)與運(yùn)維，提前預(yù)測(cè)系統(tǒng)壽命和維護(hù)需求。

07 電動(dòng)車與儲(chǔ)能系統(tǒng)液冷方案對(duì)比

電動(dòng)車和儲(chǔ)能系統(tǒng)在液冷方案上有著不同的側(cè)重：

對(duì)比維度

電動(dòng)車液冷系統(tǒng)

儲(chǔ)能系統(tǒng)液冷系統(tǒng)

核心需求

輕量化>抗振動(dòng)>成本>長(zhǎng)壽命

可靠性/安全性>長(zhǎng)壽命>成本>可維護(hù)性

典型材料

鋁合金（輕量化首選）

不銹鋼（高可靠性場(chǎng)合）

連接方式

快插接頭（便于維修）

焊接（永久連接）

空間布局

緊湊，高度集成

電池簇密集，并聯(lián)回路

維護(hù)策略

定期進(jìn)站維護(hù)

遠(yuǎn)程監(jiān)控，預(yù)測(cè)性維護(hù)

電動(dòng)車液冷系統(tǒng)更關(guān)注空間緊湊性和輕量化，而儲(chǔ)能系統(tǒng)則更注重長(zhǎng)壽命和可靠性。例如，電動(dòng)車動(dòng)力電池包通常將液冷板置于電池組下方，采用模組級(jí)別冷卻；而儲(chǔ)能系統(tǒng)則采用并聯(lián)回路，各支路使用流量計(jì)獨(dú)立監(jiān)控。

08 未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)（以下大部分都是吹牛，可以直接略過(guò)）

液冷技術(shù)正朝著更高效、更可靠的方向發(fā)展：冷板式液冷仍將在未來(lái)幾年內(nèi)占據(jù)主導(dǎo)地位，尤其適配現(xiàn)有服務(wù)器架構(gòu)。而浸沒(méi)式液冷需依賴?yán)鋮s液成本下降，未來(lái)可能在高算力場(chǎng)景普及。

納米流體冷卻液可提升熱導(dǎo)率20%，減少管路尺寸。智能材料應(yīng)用將提升管路自適應(yīng)能力，如自修復(fù)材料可在微泄漏發(fā)生時(shí)自動(dòng)填充裂縫。

AI預(yù)測(cè)性維護(hù)將成為標(biāo)準(zhǔn)配置，通過(guò)分析系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，提前識(shí)別潛在故障。數(shù)字孿生技術(shù)將優(yōu)化管路設(shè)計(jì)與運(yùn)維，實(shí)現(xiàn)全生命周期管理。

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