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 当前位置: 首页>行业新闻>告诉我它竟然是这样的电池热管

本文是关于“电池热管理BTMS”的精彩问答整理。

1、Q:一个pack有很多模组,一个模组有很多电芯,我们一般在一个模组只有几个测点,这些测点是如何选择的呢?

通过实验和仿真得到的最高温度吗?那如何判断最大温差呢?因为要考虑其温度一致性和均匀性。

A:目前测点一般都是布置在最高处和模组端板处,方壳和软包模组的温度测点目前有1,2,3个的差别,常见的PHEV2模组,测温点是有1个的,也有3个的;对于EV用大模组,推荐3个温度测量点以保证准确性;我们说的温差一般都定义为pack内测量到的所有点之间的最高和最低差值;实际这个值和温度传感器位置,数量有关系。

2、Q:目前对于电池温度均匀性和温度一致性没有一个统一的概念, “一个电芯自身的温差(包括表面和内外)为电池温度均匀性;电芯之间的最大温差为电池间温度一致性。”这个理解是否正确?这两个评价指标有没有具体的数值呢?或者说目前公认的一个范围?

A: 实际的电芯之间温差肯定更大;单个电芯本体的温差取决于电芯自身的热物性,这个不是热管理系统能解决的;即便均温性最好的Volt热管理系统,仍然被抛弃,就是因为产品还要考虑成本和可靠性; 国外目前对电池温差的定义要求就是≤5℃;无论加热模式还是冷却模式,都是这个要求。

3、Q:温度对电池的影响主要是体现在温度对其化学反应的影响,所以更值得关注的应该是电芯内部的温度,但是这个温度肯定是不容易测到的,所以目前对于电池热管理,有没有考虑通过表面温度来预测其电芯温度呢?包括低温下对其预热,由于电池的各向异性,可能表面温度达到0℃了,但是内部温度还是零下,还有这种热惯性的影响。

A: 目前都是大部分方壳电芯都是通过测量busbar 的温度来视为电芯内部温度,绝大部分工况下,这个busbar 的温度是可以等效为JR内部最高温度的; 软包电芯有测busbar 的,也有测软包电芯本身温度的,总之,电芯的内部真实温度和测量点温度之间的关系,需要做电芯的热阻模型才能够真正准确确定的,国内目前大部分企业都是用个简单的热仿真看一下完事,国内其实很多热仿真工程师都是软件的奴隶,并不是合格的热管理工程师的,只会做流场和热仿真的人,不能称为热管理工程师。

4、Q:电芯和busbar 的热阻模型可以得到,但是不同冷却方式下,他们的温差是不一致的,有了热阻模型以后,如何评价不同冷却方式下的温差呢?

A:有了热阻模型,可以用不同的工况带进去,看看JR温差和busbar温差的差别;很久前我们用过去的电芯,测出来的结果一般都是3度以内的;所以我们就近似认为busbar温度和JR最高温度相同了,超大电流的情况要注意,那个是有例外的。

5、Q:当电池某个单体出现极端状况,比如撞击,针刺短路,能否采取隔离措施,使附近单体不受影响?可能在电池均衡中出现的主动均衡,会不会对热管理产生影响?

A:(1)单纯的单体之间隔离有好几种方法,但是在目前乘用车电池包体积受限的情况下,都不实用;

(2)方壳模组和软包模组,其单体失控后,无论如何隔离,都不能阻挡热量扩散到旁边的单体,所以,会引发链式反应,一整个模组都会热失控,这个有测试过的;

(3)主动均衡是否会影响热管理? 这个比较难回答:目前绝大部分都是被动均衡,电流一般是100mA,主动均衡电流超过1A,其发热不能忽略,但是对热管理的影响,还要看开启均衡的条件,时间长度,均衡策略。

6、Q:冷板怎么样实现均流均温?冲压式冷板相对于口琴管均温板有哪些优势?

A:这个话题很大,首先讲均流: 液冷板我个人建议使用冲压式平板或铝挤拼焊式冷板,不要使用铝挤口琴管冷板;目前除了CATL使用口琴管冷板之外,国内外没有其他主机厂使用口琴管冷板;全部都是平板型冷板; 多个并联冷板之间的均流可以通过管路加接头的设计来实现流量的均匀分配; 冷板内部的均流可以通过合理的分流结构+仿真校核确定,仿真时选择以流量均匀分配为优化参数; 均流是比较容易实现的; 均温要非常注意!pack内大温差会严重影响电芯的不一致性,从而造成电芯单体之间SOC的不一致,导致整包可用容量的下降和功率区间的降低,所以,均温性非常重要! 均温又分为冷却均温性和加热均温性;冷却均温性是比较简单容易的,因为整包发热功率不大,冷却液进出口温度变化不会超过3℃;因此冷板表面的均温性还是可以保证的,而模组此时也处于均匀发热状态;所以冷却模式下均温性比较容易实现。但是加热温差是比较难的;因为方壳和软包模组都是有一些额外的结构件,低温加热时,这些结构件都是额外吸热的结构;要保证与其接触的电芯不要被这些额外吸热结构吸走热量,不然会造成pack内部电芯加热时极大的温差;由于模组测温点数量不足,可能BMS监测到的测温点温差只有8℃,但是真实的最冷最热电芯,其温差接近30℃!!冷板的均温可以通过冷热流道交替流过同一个电芯的传热面来实现。

为了实现这个功能, 液冷板我个人建议使用冲压式平板或铝挤拼焊式冷板,不要使用铝挤口琴管冷板;重要的事情说三遍:液冷板我个人建议使用冲压式平板或铝挤拼焊式冷板,不要使用铝挤口琴管;液冷板我个人建议使用冲压式平板或铝挤拼焊式冷板,不要使用铝挤口琴管。

目前除了CATL这个傻蛋,没人用口琴管冷板,包括特斯拉,i3,i8,X1,其实都是平板型冷板,他们的模组是特殊设计的,把平板安置在模组的底部,而不是冷板上而已,很多人都不懂的。

表:冲压式冷板和口琴管冷板的优缺点比较

7、Q:一般测试电解电容的芯温是把温度探头埋到电解液中来测试的,那么测试电池的芯温的话是否也是一样的方法,只是在电芯制作时就要把温度探头埋到里面去,这样才可以真实的测得电芯内外的温差以及计算出热阻和温度惯性时间.对于电池的加热,比如从负30度加热到零度,busbar温度到了,电芯内部不知道到没到,也不知道要再维持多久开启充电,所以有这个温度热阻和惯性时间很重要 如果近似认为busbar 是电芯的内部温度,这样的等效会不会误差很大?

A:(1)是的,做样品电芯,把超细热电偶埋到电芯JR里,再做成真实电芯,要注意尽量减少热电偶对真实电芯JR的影响;这个我在12~13年做过很多;

(2)把做好的样品电芯再放到PACK里,做你描述的各种加热和冷却工况;

(3)做好的样品电芯也可以单独固定在冷板上,做冷却和加热测试的,此时注意做好大面和侧面的绝热; 由于整车的工况都是有时间限制的,所以在工况持续的时间内,保证冷却时busbar测量温度值等于或稍微大于JR内部温度;加热时,Busbar温度稍小于电芯JR最低温度,就能够很好的起到表征电池温度的作用了。对于PHEV1和PHEV2尺寸电芯,绝大部分工况下,busbar温度和JR温度还是很接近的,但是对于后续的厚BEV尺寸电芯,目前还没有实验数据能够支撑上述观点

8、Q:现在的加热一般都是针对充电说的,但是如果放电的时候温度特别低,比如-30度,此时怎么加热呢,是用外面的电源还是电池本身的电,此时的温度电池放电的功率很小啊,不足与提供加热系统足够的功率。请问这种问题一般是怎么解决的呢?

A:插枪加热,用充电桩的电,尤其PHEV,其低温自放电功率不够加热用;EV大电池包,比如80度以上的包,其-20度放电功率一般是够加热系统用的,当然,也要看SOC的,低温低SOC都需要用桩加热才行

9、Q:如何评价热管理的好与坏?

A: