如何看汽車電池熱管理系統(tǒng)

2010年剛?cè)肼毜臅r候，看啥都新鮮，所以當時寫過兩篇文章(2010-09-26見EDN的yulzhu博客)，更多的還是根據(jù)當時Volt的散熱系統(tǒng)和AVL以及相關(guān)SAE論文的摘錄。

電動車聚合物鋰電池液體冷卻方法1

電動車聚合物鋰電池液體冷卻方法2

現(xiàn)在看來，所有做功率電子、電池散熱的工程師，都合并到熱系統(tǒng)工程的團隊里面了。電池系統(tǒng)的熱管理，本身和其他部件的需求沒有大的概念上的區(qū)別，其核心的問題，在于電池在高溫區(qū)間的問題和低溫區(qū)間的問題。如果我們比對功率電子的熱設(shè)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中的過程中的時候，整個電子類產(chǎn)品的熱設(shè)計(包括，電機，電機控制器，DC-DC高壓轉(zhuǎn)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(jié)合考慮本身部件的布置的環(huán)境，然后根據(jù)這個環(huán)境條件來仔細考慮。在夏天高溫環(huán)境下，汽車要承受地面高至40度以上的環(huán)境溫度，還要把乘客艙的熱量散出去，如果布置在底盤上的這些設(shè)備面臨著系統(tǒng)性的熱管理的風(fēng)險。

對一個DC/DC對主要的發(fā)熱元件確定之后，根據(jù)電流Profile來評估散熱模型。在風(fēng)冷系統(tǒng)中，我們能拿出來做設(shè)計的調(diào)整的包括：(外殼材料、PCB大小、銅層大小等)，后續(xù)根據(jù)參數(shù)敏感度選取比較好的控制參量和結(jié)果組合。

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

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(dǎo)致容量和參數(shù)的變化，使得Pack的一個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能量釋放出問題，客戶只能開著限速的車在寒冷的車廂里面無聊的開車。

做電池的工程師會給你一堆限制，否則

無法保證續(xù)航里程精確性

無法保證車輛的燃油經(jīng)濟性

無法保證單體Warrenty滿足要求

無法保證單體之間的差異

無法在某些條件下不出極端問題

電池熱設(shè)計的基本過程：

1.通過整車的工況，估算電池組需要放電和充電的工況;

2.使用仿真來驗證以上的條件;

3.通過估算推導(dǎo)在放電和充電條件下電池組產(chǎn)熱情況;

4.考慮系統(tǒng)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(液冷為進口水壓和溫度，風(fēng)冷為風(fēng)扇的功率和進風(fēng)口的空氣的

溫度控制)設(shè)計相應(yīng)的散熱片或者散熱間隙;

7.通過流體設(shè)計軟件來仿真結(jié)果。

我們根據(jù)VW的材料大概有這么一個過程

分析車輛項目的布置

車輛構(gòu)型

電氣要求

可安裝位置

各個國家的特殊條件要求

電池項目的布置

單體類型

battery set-up

安裝空間和位置

電氣功率

各個國家的設(shè)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(tǒng)構(gòu)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，不過自從仔細觀察了Daimler的HEV系統(tǒng)之后總算明白了

模塊這一層級，可能略微復(fù)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，通過建立不同的單體熱模型來確認是否符合要求。

這個建立模型的過程，其實挺花錢的

不過取巧的辦法是，根據(jù)情報收集的數(shù)據(jù)，根據(jù)車輛的測量數(shù)據(jù)來獲取一些模型考量：

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，然后進行擬合

我的觀點是，正向可以做的漂亮，反向也要做的漂亮和精致。

小結(jié)：

1)今天聊了聊，晚上寫個小結(jié)，其實做到后面，需要從VTS=》STS=》CTS，真正到VCU或者BMS的參數(shù)，已經(jīng)經(jīng)過好多輪的優(yōu)化和妥協(xié)了

2)處處皆學(xué)問，看多了把知識架構(gòu)理出來，知道怎么設(shè)計，什么是要點，什么是評判接受的條件，誰來提要求，誰來滿足。