如何看汽車(chē)電池熱管理系統

2010年剛入職的時(shí)候，看啥都新鮮，所以當時(shí)寫(xiě)過(guò)兩篇文章(2010-09-26見(jiàn)EDN的yulzhu博客)，更多的還是根據當時(shí)Volt的散熱系統和AVL以及相關(guān)SAE論文的摘錄。

電動(dòng)車(chē)聚合物鋰電池液體冷卻方法1

電動(dòng)車(chē)聚合物鋰電池液體冷卻方法2

現在看來(lái)，所有做功率電子、電池散熱的工程師，都合并到熱系統工程的團隊里面了。電池系統的熱管理，本身和其他部件的需求沒(méi)有大的概念上的區別，其核心的問(wèn)題，在于電池在高溫區間的問(wèn)題和低溫區間的問(wèn)題。如果我們比對功率電子的熱設計，殊途同歸。

1)功率電子散熱 在《Robust Thermal Design of a DC-DC Converter in an Electric Vehicle》中那樣：在將工業(yè)的電氣化移植入汽車(chē)中的過(guò)程中的時(shí)候，整個(gè)電子類(lèi)產(chǎn)品的熱設計(包括，電機，電機控制器，DC-DC高壓轉換和充電器，最為特殊的是電池組)這些部件的散熱要求，需要結合考慮本身部件的布置的環(huán)境，然后根據這個(gè)環(huán)境條件來(lái)仔細考慮。在夏天高溫環(huán)境下，汽車(chē)要承受地面高至40度以上的環(huán)境溫度，還要把乘客艙的熱量散出去，如果布置在底盤(pán)上的這些設備面臨著(zhù)系統性的熱管理的風(fēng)險。

對一個(gè)DC/DC對主要的發(fā)熱元件確定之后，根據電流Profile來(lái)評估散熱模型。在風(fēng)冷系統中，我們能拿出來(lái)做設計的調整的包括：(外殼材料、PCB大小、銅層大小等)，后續根據參數敏感度選取比較好的控制參量和結果組合。

2)以前的工程總監是加拿大人，他對某秦，功率電子采用液冷，而電池系統自然冷卻表示不解。電池的高溫和低溫的問(wèn)題包括：

a)高溫 溫度高了，壽命受很大的影響，特別是單體的溫度差異導致容量和參數的變化，使得Pack的一個(gè)SOC的考慮泡湯了。

b)低溫 低溫不能大功率充電、低溫能量回收有限制，低溫使得PTC能量釋放出問(wèn)題，客戶(hù)只能開(kāi)著(zhù)限速的車(chē)在寒冷的車(chē)廂里面無(wú)聊的開(kāi)車(chē)。

做電池的工程師會(huì )給你一堆限制，否則

無(wú)法保證續航里程精確性

無(wú)法保證車(chē)輛的燃油經(jīng)濟性

無(wú)法保證單體Warrenty滿(mǎn)足要求

無(wú)法保證單體之間的差異

無(wú)法在某些條件下不出極端問(wèn)題

電池熱設計的基本過(guò)程：

1.通過(guò)整車(chē)的工況，估算電池組需要放電和充電的工況;

2.使用仿真來(lái)驗證以上的條件;

3.通過(guò)估算推導在放電和充電條件下電池組產(chǎn)熱情況;

4.考慮系統的選擇方案(液冷和風(fēng)冷)

5.以正常值考慮單體電池需要的散熱條件;

6.在既定的散熱條件下(液冷為進(jìn)口水壓和溫度，風(fēng)冷為風(fēng)扇的功率和進(jìn)風(fēng)口的空氣的

溫度控制)設計相應的散熱片或者散熱間隙;

7.通過(guò)流體設計軟件來(lái)仿真結果。

我們根據VW的材料大概有這么一個(gè)過(guò)程

分析車(chē)輛項目的布置

車(chē)輛構型

電氣要求

可安裝位置

各個(gè)國家的特殊條件要求

電池項目的布置

單體類(lèi)型

battery set-up

安裝空間和位置

電氣功率

各個(gè)國家的設計條件

熱管理估計

冷卻和加熱要求

cooling medium

可用的熱連接

可能的熱管理系統構型(這里分自然冷卻、強制風(fēng)冷、液冷、直接制冷劑冷卻)

以前不是很理解這種，不過(guò)自從仔細觀(guān)察了Daimler的HEV系統之后總算明白了

模塊這一層級，可能略微復雜一些，分以下四種，或者可以加一種冷卻頭

具體分以下的步驟，通過(guò)建立不同的單體熱模型來(lái)確認是否符合要求。

這個(gè)建立模型的過(guò)程，其實(shí)挺花錢(qián)的

不過(guò)取巧的辦法是，根據情報收集的數據，根據車(chē)輛的測量數據來(lái)獲取一些模型考量：

1)基本的單體信息可知

2)在各種條件下，放入V、I和T探頭，然后進(jìn)行擬合

我的觀(guān)點(diǎn)是，正向可以做的漂亮，反向也要做的漂亮和精致。

小結：

1)今天聊了聊，晚上寫(xiě)個(gè)小結，其實(shí)做到后面，需要從VTS=》STS=》CTS，真正到VCU或者BMS的參數，已經(jīng)經(jīng)過(guò)好多輪的優(yōu)化和妥協(xié)了

2)處處皆學(xué)問(wèn)，看多了把知識架構理出來(lái)，知道怎么設計，什么是要點(diǎn)，什么是評判接受的條件，誰(shuí)來(lái)提要求，誰(shuí)來(lái)滿(mǎn)足。