英國工業(yè)潤滑油公司嘉實(shí)多 （Castrol） 推出了一種新型直接到芯片的冷卻液，旨在滿足 AI 和高性能計(jì)算數(shù)據(jù)中心的高熱需求。嘉實(shí)多直接液體冷卻 PG 25 是一種基于丙二醇的冷卻液，專為數(shù)據(jù)中心的直接到芯片冷卻應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它是即用型產(chǎn)品，可防止腐蝕和細(xì)菌滋生。

嘉實(shí)多熱管理全球副總裁 Peter Huang 表示：“隨著數(shù)據(jù)中心不斷突破計(jì)算能力的界限，直接到芯片冷卻為數(shù)據(jù)中心提供了管理下一代處理器日益增長的散熱需求的機(jī)會(huì)。直接到芯片的冷卻系統(tǒng)將液體冷卻劑直接輸送到發(fā)熱組件，從而實(shí)現(xiàn)更快的熱傳遞并減少對(duì)能源密集型空調(diào)系統(tǒng)的依賴。

這些系統(tǒng)的采用情況喜憂參半。去年，Uptime 對(duì)該行業(yè)的全球調(diào)查發(fā)現(xiàn)，56% 的數(shù)據(jù)中心運(yùn)營商仍在為其最高密度（40kW 及以上）的機(jī)柜使用空氣冷卻。然而，由于直接芯片冷卻市場能夠管理 AI、機(jī)器學(xué)習(xí)和高性能計(jì)算產(chǎn)生的熱量，預(yù)計(jì)它在未來十年內(nèi)將取代傳統(tǒng)的空氣冷卻。Omdia Research 預(yù)測，到 2028 年，全球數(shù)據(jù)中心冷卻市場將達(dá)到 168 億美元，其中直接到芯片冷卻將占據(jù)重要的市場份額。

嘉實(shí)多處于液體冷卻領(lǐng)域的前沿。去年，該公司與服務(wù)器 IT 設(shè)備制造商 Hypertec 合作，共同開發(fā)浸入式冷卻技術(shù)。嘉實(shí)多在其位于英國 Pangbourne 的總部開發(fā)和測試其冷卻技術(shù)。2022 年，該公司向總部承諾投資 5000 萬英鎊（$64.55m），用于開發(fā)新的浸入液，并使客戶和合作伙伴能夠測試適用于新服務(wù)器設(shè)備的液體冷卻技術(shù)。同年，嘉實(shí)多與浸入式冷卻專家 Submer 合作，為 Submer 的 SmartPods 等浸入式冷卻系統(tǒng)供應(yīng)、標(biāo)準(zhǔn)化和開發(fā)下一代浸入式冷卻液。

在2021年至2023年，嘉實(shí)多和Virtual Vehicle Research對(duì)間接冷卻技術(shù)和浸沒冷卻技術(shù)的性能進(jìn)行了比較分析。這項(xiàng)研究部分由COMET K2卓越技術(shù)能力中心資助。將通過間接水-乙二醇基板冷卻（water-glycol baseplate cooling）的電池冷卻與越來越流行的浸沒冷卻（mmersion cooling）系統(tǒng)進(jìn)行了比較。

評(píng)估熱傳播阻力的熱流體的設(shè)計(jì)和測試過程

由于ICE冷卻系統(tǒng)的大量技術(shù)遺留，水-乙二醇間接冷卻已經(jīng)成為當(dāng)今電動(dòng)汽車架構(gòu)中使用的主要冷卻概念。然而，浸沒冷卻在解決新一代電動(dòng)汽車快速充電期間的溫度管理要求和提高高級(jí)電動(dòng)汽車性能方面越來越被視為更有效。

雖然目前的大多數(shù)電池組都是使用基板中通道內(nèi)的水乙二醇基冷卻劑進(jìn)行熱管理的，以調(diào)節(jié)電池的溫度，但介電Castrol ON EV熱流體（Castrol ON EV thermal fluid）是專門為浸沒冷卻而配制的。公眾號(hào)-新能源電池包技術(shù)-這使得在一系列操作條件下，在高和低環(huán)境溫度下，能夠顯著改善熱管理和出色的電氣保護(hù)，從而延長電池壽命。

Castrol ON EV熱流體粘度與水乙二醇

業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，浸沒液比水乙二醇粘性大得多。嘉實(shí)多的第一代ON EV熱流體也是如此，嘉實(shí)多客戶成功使用了這種熱流體。嘉實(shí)多繼續(xù)開發(fā)更多的液體，生產(chǎn)出嘉實(shí)多的第二代浸沒液體，在30°C–2.9cSt的溫度下表現(xiàn)出與水乙二醇液體相似的粘度，而50:50的水乙二醇的粘度為2.7cSt。兩代Castrol ON EV熱流體之間粘度的降低降低了浸沒冷卻電池系統(tǒng)所需的泵功率，從而提高了效率。

在30°C以下，第二代EV熱流體的粘度甚至低于水乙二醇。這意味著，與基于水乙二醇的系統(tǒng)相比，嘉實(shí)多的第二代ON EV熱流體需要類似或更低的泵送功率，從而優(yōu)化了溫度管理過程的效率和有效性。

分析重點(diǎn)是確定最佳的電池冷卻解決方案，包括采用浸沒冷卻的方式增加冷卻面積但降低流體的熱性能更好，還是采用間接冷卻的方式降低冷卻面積并提高流體的熱特性更好。

此外，Virtual Vehicle Research還研究了冷卻匯流排（busbar）可能帶來的額外好處——熱環(huán)境如何影響電芯的電氣性能和老化，以及流體閃點(diǎn)是否與安全性能有關(guān)。

（T） 快速充電耐久性測試期間中心電池的溫度；（B） 單元在模組內(nèi)的位置

為了支持這項(xiàng)研究，用7個(gè)NCA鎳鈷鋁（nickel-cobalt-aluminum）21700圓柱形電芯設(shè)計(jì)和構(gòu)建了浸入式和間接式微型模組。

浸沒冷卻的小型模組采用直接匯流排冷卻，并通過計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（CFD）進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)傳熱和最大限度地降低壓降。

然后對(duì)微型模組進(jìn)行性能和耐久性測試，以分析其熱性能和電氣性能，并進(jìn)行熱傳播測試。性能和耐用性測試條件是為了復(fù)制真實(shí)的快速充電場景，即在3C充電速率下充電10-90%，相當(dāng)于不到20分鐘的充電時(shí)間。

性能分析發(fā)現(xiàn)，浸沒冷卻改善了快速充電時(shí)電芯的熱梯度（thermal gradient）和峰值溫度，第二代嘉實(shí)多ON EV熱流體將表面電芯熱梯度降至1.5°C以下。

耐久性評(píng)估表明，浸沒冷卻可以從電芯中提取更多性能。浸入式冷卻模組通過恒流充電獲得的容量比間接冷卻模組高25%，盡管存在更高的電應(yīng)力（electrical stress），其降級(jí)率（degradation rate）仍低16%。值得注意的是，嘉實(shí)多和Virtual Vehicle Research預(yù)計(jì)，隨著充電率的提高，這種差異將增大。

試驗(yàn)期間和試驗(yàn)后的間接滲透試驗(yàn)

為了衡量浸沒和間接冷卻系統(tǒng)的安全性，嘉實(shí)多和虛擬車輛設(shè)計(jì)了一系列熱失控（thermal runaway）測試。這些測試是在氧氣有限的密封室中進(jìn)行的，以觀察任何故障，并確保模組不發(fā)生完全損壞。

使用釘子穿透方法來引發(fā)中心電池的熱失控。熱失控會(huì)導(dǎo)致熱傳播，受損電芯的熱量通過對(duì)流和傳導(dǎo)傳遞到相鄰電芯，這一過程可能導(dǎo)致整個(gè)電池組的災(zāi)難性故障。

在測試過程中，間接冷卻微型模組起火并繼續(xù)燃燒，直到測試室內(nèi)的氧氣耗盡。如果有足夠的氧氣，整個(gè)模組很可能已經(jīng)被摧毀。相比之下，浸沒冷卻模組在減緩熱傳播方面被證明是有效的，盡管它沒有針對(duì)安全性進(jìn)行優(yōu)化。散熱而非流體的閃點(diǎn)決定了浸沒冷卻系統(tǒng)的安全性。有效的散熱是排氣管理和將熱量從受損電池中傳導(dǎo)出去的流體的結(jié)合。

浸入式模組預(yù)測試、測試期間和測試后

Castrol ON EV熱流體的開發(fā)旨在通過直接冷卻單個(gè)電芯來幫助避免熱傳播的風(fēng)險(xiǎn)，在這些電芯中，高溫會(huì)因過度充電或短路而導(dǎo)致不可逆故障。使用浸沒冷卻系統(tǒng)，可以更好地對(duì)單個(gè)電池的熱事件進(jìn)行熱管理。公眾號(hào)-新能源電池包技術(shù)因此，如果發(fā)生這種情況，它們可以在源頭進(jìn)行滅火（quench），這與間接冷卻系統(tǒng)不同。

總之，Castrol和Virtual Vehicle的分析強(qiáng)調(diào)，通過Castrol ON EV熱流體的浸入式冷卻能夠?qū)崿F(xiàn)持續(xù)的超快充電和熱傳播緩解。與間接冷卻替代方案相比，浸沒冷卻方法在峰值溫度、電芯之間和電池之內(nèi)梯度以及散熱方面明顯顯示出優(yōu)越的熱性能。

此外，通過浸沒冷卻獲得更高的性能并不以容量為代價(jià)。研究表明，通過將數(shù)據(jù)外推到更高的能量密度電池和更高的充電率，浸沒系統(tǒng)和間接系統(tǒng)之間的差異將變得更加明顯。

Castrol ON導(dǎo)熱油是Castrol ON系列產(chǎn)品的一部分，還包括Castrol ON- e-transmission油和Castrol-ON e-greases。

注：文中觀點(diǎn)僅供分享交流來源于網(wǎng)絡(luò)，轉(zhuǎn)載文章的版權(quán)歸原作者所有，如涉及版權(quán)等問題，請(qǐng)您告知，我們將及時(shí)處理并刪除！

0、重磅 | 《新能源汽車動(dòng)力電池包PACK設(shè)計(jì)課程從入門到精通40講+免費(fèi)分享篇》視頻-2024年課程安排

持續(xù)更新：典型電池包案例分析（奧迪etron、捷豹I-pace、大眾MEB、MODEL3、通用BOLT等）：

為什么選擇這套課程：

大家好，我是LEVIN老師，近10年專注新能源動(dòng)力電池包PACK系統(tǒng)設(shè)計(jì)、電池包熱管理設(shè)計(jì)及CFD仿真。

該課程是全網(wǎng)唯一系統(tǒng)層級(jí)的PACK設(shè)計(jì)教程，從零部件開發(fā)到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)校核一系列課程，重點(diǎn)關(guān)注零部件設(shè)計(jì)、熱管理零部件開發(fā)、電氣零部件選型等，讓你從一個(gè)小白從零開始入門學(xué)習(xí)新能源電池包設(shè)計(jì)。

2024回饋新老新能源人，（新能源電池包技術(shù)）公眾號(hào)特惠，為方便大家提升，限量50份半價(jià)出售全套《新能源電池包PACK設(shè)計(jì)入門到進(jìn)階30講+免費(fèi)能分享篇》、《Fluent新能源電池包PACK熱管理仿真入門到進(jìn)階28講+番外篇》視頻課程，并送持續(xù)答疑！了解更多課程，加微信號(hào)詳詢：LEVIN_simu

說明：第5部分為免費(fèi)分享篇，部分內(nèi)容來源于網(wǎng)絡(luò)公開資料收集和整理，不作為商業(yè)用途。

解決動(dòng)力電池包MAP等效4C充電、熱失控?zé)嵋种啤?/span>恒功率AC/PTC滯環(huán)控制電路SOC模型設(shè)置教程；是目前市場上唯壹一套從PACK模型的簡化到熱模型建立和后處理評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)講解。希望能幫助到大家。

了解更多《動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)設(shè)計(jì)》、《starccm+電池包熱仿真課程》、《儲(chǔ)能系統(tǒng)熱管理設(shè)計(jì)與仿真課程》，
關(guān)注公眾號(hào)：新能源電池包技術(shù)
或加右方微信號(hào)：LEVIN_simu

聲明：本文系轉(zhuǎn)載自互聯(lián)網(wǎng)，請(qǐng)讀者僅作參考，并自行核實(shí)相關(guān)內(nèi)容。若對(duì)該稿件內(nèi)容有任何疑問或質(zhì)疑，請(qǐng)立即與鐵甲網(wǎng)聯(lián)系，本網(wǎng)將迅速給您回應(yīng)并做處理，再次感謝您的閱讀與關(guān)注。