汽车低压电子电气系统用液冷散热装置标准化需求研究报告

汽车零部件散热方式及液冷散热技术分析

研究背景

• 汽车电动化快速发展：电动汽车续航里程提升，智能网联技术普及，产业链变革，政策支持，推动电动化进程加速。
• 提高汽车性能和续航里程：液冷系统能有效控制电池、电机等关键部件温度，提升性能，延长寿命，提高续航里程。
• 驾驶自动化的趋势：自动驾驶和智能网联汽车发展，对电子设备温度控制要求更高，液冷技术提供有力支持。
• 对汽车热控制的更高要求：过热可能导致电池热失控、电机故障等安全问题，液冷技术提高汽车安全性。
• 汽车设计的紧凑化和轻量化：液冷技术适应紧凑化和轻量化设计需求，实现高效散热。
• 消费者对舒适性的期望：液冷技术间接提升舒适性，如保障空调系统正常工作，减少噪音等。

研究对象

• 非电气及电子设备：散热器和液冷机构。
• 电气及电子设备：高压部件（动力电池、驱动电机）和低压部件（液冷型低压控制器总成）。

产业概述

• 车企：一汽、吉利、长安等已在其车型中规模化应用低压液冷散热方案。
• 供应商（电气及电子设备）：华为、百度阿波罗、安波福等。
• 供应商（液冷器）：菲斯达、讯冷、溧阳文轩等。
• 检测机构：中汽零部件、中国赛宝、中国汽研等。

汽车零部件散热方式简介

• 自然散热：被动散热，成本低，可靠性高，但效率受限，温控精度低。
• 热管散热：高效被动散热，导热效率高，等温性好，但成本较高，设计复杂。
• 风冷散热：被动或主动散热，成本低，结构简单，但效率受限，环境依赖性强。
• 多级散热：复合散热方案，能效优化，温控适应性广，但系统复杂度高，成本增加。
• 液冷散热：主动散热，散热效率高，环境适应性强，低噪音，但成本高，存在泄漏风险。

液冷散热技术的发展历程

• 萌芽期（20世纪20年代至20世纪60年代）：风冷主导，早期液冷探索。
• 探索期（20世纪70年代至21世纪初）：液冷技术跨领域应用。
• 成熟期（21世纪10年代至21世纪20年代）：材料升级，系统集成。
• 创新期（21世纪20年代至今）：高性能，绿色化发展。

液冷散热技术概述

• 基本原理：利用冷却液循环流动带走热量，分为直接冷却和间接冷却。
• 系统组成：水冷块、循环液、水泵、管道、散热器等。

液冷散热技术在汽车零部件中的应用

• 发动机冷却：精准温度控制，提升性能，优化燃油经济性和排放。
• 变速箱冷却：精准油温控制，延长寿命，提升换挡平顺性，支持高负荷运行，节能降噪。
• 电池冷却：温控精度高，提升性能，安全与能效优化，延长冬季续航。
• 电机冷却：高效散热，提升能效和动力性能，优化防护性能，适应复杂环境，轻量化与集成化。
• 集成控制单元冷却：高效散热，节能降耗，空间与噪声优化，可靠性增强，适配未来技术趋势。

液冷型低压控制器在整车上的应用

• 使用原因：高功率密度，空间限制，复杂环境适应性，热管理系统集成，可靠性及长期维护优势。
• 与风冷散热的比对：散热效率与温控精度，环境适应性与稳定性，成本、空间与能耗对比。
• 应用案例：红旗、吉利极氪、长安阿维塔、理想、蔚来、小鹏、小米等车企已规模化应用。
• 现有问题：液冷系统低温流动性，泄漏风险；风冷系统散热天花板，环境依赖；标准化不足。

液冷散热技术的未来发展趋势

• 新材料与技术的应用：高效散热（通道优化、相变材料、浸没式液冷、磁流体冷却），节能环保（环保型冷却液），故障诊断，降低成本。
• 智能化与自适应控制：智能化控制（传感器、数据分析、预测性维护），自适应控制。
• 与其他散热方式的结合：耦合相变材料，耦合热管，耦合相变材料-铝板-翅片复合，耦合半导体冷却。

液冷散热技术的优势与挑战

• 优势：高效的散热性能，优化空间设计，精准的温度控制，环境适应能力，静音运行。
• 挑战：成本提高，供应链压力，泄漏风险与长期可靠性，复杂结构设计，维护难度，标准化不足。

现有标准分析

• 与GB/T28046系列标准的关系：该系列标准与国际标准ISO16750系列标准一致，但缺乏对液冷式电子电气部件特征工况的规范性描述，建议完善或建立专属标准。
• 与ISO16750系列标准的关系：该系列标准存在不足，建议完善或建立专属标准。
• 与其他标准的关系：汽车行业标准可作为参考，但无法直接使用。
• 与现有公告认证试验标准的关系：现有标准未考虑低压液冷型电气及电子设备，建议完善或建立专属标准。

试验项目需求分析和试验设置

• 试验需求分析：液冷型低压设备需遵循ISO 16750系列标准，并进行液冷特定试验、电气负荷试验、机械负荷试验、气候负荷试验、化学负荷试验。
• 试验分类：液冷特定试验，电气负荷试验，机械负荷试验，气候负荷试验，化学负荷试验。
• 液冷特定试验：压力降，密封性试验，脉冲循环试验，长时过压力试验，短时过压力试验，短时低压力试验，磨损试验。
• 电气负荷试验：根据工作模式决定是否通冷却液。
• 机械负荷试验：根据工作模式决定是否通冷却液。
• 气候负荷试验：通用气候试验和寄生环境模拟场景。
• 化学负荷试验：按照ISO 16750-5:2023定义。

标准化建议

• 标准化概述：完善液冷型低压设备泄露和可靠性方面的标准。
• 国际标准提案：完善ISO 16750系列标准或提出专门针对液冷型DUT的新项目提案。
• 国内标准新项目提案：优先建立国家标准体系，构建国际转化机制。