yulzhu

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浅谈Pouch电池冷却系统

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昨天和冯工有机会交流一下,聊完以后,觉得可以就电池的加热/冷却谈一些我的粗略看法。

到了整车企业以后,随着自己的认识逐渐深入,特别是被并到Powertrain以后,对开发的理解确实有了很大的看法。基础概念的转变主要有一点就是,汽车是个系统工程,所以去谈电池系统的冷却的时候,必须要认识到,这个子系统是为了电池系统服务的,而电池系统又是在PT系统的一部分,PT又和整车的需求有着直接的关系,以《A Systems Engineering Approach to Engine Cooling Design》一文里面谈的一样,需要引入System Engineering的眼光来看待整个需求。


Pouch电池系统如果按照上市的车辆进行分类,如下图所示:

1)HEV 因为沿袭传统HEV的电池冷却系统,从镍氢电池到锂电池系统的散热系统,也是沿袭风冷的系统来做的,比如Sonata的HEV的锂电散热系统

2)PHEV/EREV 特别是Pouch电池的散热系统,目前推出来的几款,Volt、Volvo V60 液冷的散热系统,实质上与原有的Powertrain的冷却有很大的交集,这不是独立的而是联系在一起的。

3)EV的Pouch电池,从A123的散热系统、Magna的方案到戴姆勒的Smart电池包方案,然后从雷诺电池系统到LEAF这个走向了一种极端

这里考虑的问题,主要是

1)满足PT系统的要求(功率、能量)

不同的工作状态配上车辆不同的工作模态,需要给车主比较一致的操控体验。其实这根需求线,如果仔细考虑要比想象的难一些。

2)满足电池寿命的需求


根据下图抽象出来的基本是,电池系统工作、充电和存放温度范围和电池系统内温度差异。

注:Calendar life这个问题,不是不可预测的,只是预测的时候往往比较悲观

3)满足整车的HVAC系统整合的要求

如果复用公共的冷却液,如下图所示下,不同冷却循环回来的冷却液的问题交织在一起,这不是我等搞电子电气的搞得明白的。

真正到散热片这层,已经是很基础了,当然也有很丰富多彩的设计,不过这个类似于局部系统的设计了。其实从单体的热模型开始,设计单体的散热系统,然后CAD+实际设计样品之后看效果,还是需要测试得到数据,然后进行系统建模,调试参数系统,按工程设计流程做,这到最后都是按部就班可以完成的。

小结:

1)汽车技术涵盖的知识层面太多,全能型人才没法将各方各面都包括,所以才细分成设计、工程、研发、质量和制造等,单单工程里面就很全面的导入了系统工程的思路

2)每家汽车的想法,都是根据以前的技术储备和历史来的,很多子系统的设计,收到的其他子系统互动的压力

3)模块化的设计思路,其实对原有的开发思路有着很大的改变。需要想的更多,想的更透彻

4)现在的开发,对人的要求真是越来越高了

参考文件

 

1. Battery Pack Design Validation and Assembly Guide using A123 System AMP20 Nanophosphate Cell

2. SAE2009013069_Thermal Characterization & Management of PHEV Battery Packs

3. Optimizing Electric Vehicle Battery Life through Battery Thermal Management

4.Three-Dimensional Thermal Modeling of a Lithium-Ion Battery Considering the Combined Effects of the Electrical and Thermal Contact Resistances between Current Collecting Tab and Lead Wire