继续探讨本田的两代PHEV与BEV电池系统中的热管理设计。总的来说,本田的电池系统设计呈现出显著的演进趋势。将这两代设计与本田和通用的后续BEV3模组设计相对比,可以观察到许多设计理念的迭代与发展。
01 电池系统参数概览
Clarity PHEV与Honda BEV的模组数量大致相同,具体电池参数如下。Honda e BEV在Clarity PHEV的基石上,对电芯进行了高能量密度的改进。模组数量由17个减至12个,且模组长度有所增加。整个电池包的结构布局基本保持一致;在电子方面,两个配电盒被合并置于电池系统输出端的前方,而两个BMS的配置方式也未发生改变。
备注:目前松下的电芯,推测容量约为50Ah,随着串数增加,总电压维持在大约350V。观察电池系统内模组的放置方式,横放的有大众、通用、福特、丰田、本田、宝马;竖放的有特斯拉;而现代/起亚、奔驰则采用横竖结合的方式,且以竖放为主。
02 电池系统内部冷却结构
Honda e沿用了之前的方案,在内部水冷板设计上,采用了独立的水冷板方式,即两个模组共享一块长水冷板,该水冷板被布置在每个模组的底部。与以往不同的是:
1)PHEV:冷却液从一端流入,另一端流出,具体是从尾部的四块水冷板接入,然后从头部的三块板依次流出。
2)BEV:冷却液的进出口被设置在冷板的中间,进出口管道也同样布置在中间,这里可能涉及到对原有串联设计的一些改进与妥协。
备注:目前,大多数专用的BEV平台都倾向于将电池托盘与水冷板整合为一体。
这两个电池包的宽度可能有所不同。之前的PHEV冷板是一整块设计,而BEV则采用了两块冷板结合的方式,与中间的板子相连,使得TIM形成一整块。
两个系统的冷却液流速存在差异,一个是1.5L/min,温差为0.5K/min;而并联后的流速需求约为1.3L/min,实际差额大于0.5K/min,这主要是由于7个流道回路与12个流道回路的设计不同。
与以往的水冷板相比,由于BEV中的水冷板需要形成循环,因此采用了口琴管式的18个流道设计。此外,水冷板的支撑结构也得到了改进,之前的电池系统使用机械弹簧,而此次改进主要集中在底座和水冷板上。这一改进综合考虑了橡胶支座的高温老化特性、导热垫的粘弹性、冷却板的截面刚度以及各部件的高度公差。Thermal Pad在每个模组中被分为四条黄色带,可能需要拆解后才能清晰观察,这可能意味着采用了涂抹导热胶的工艺,以减少Thermal Pad的用量。
小结:总的来说,基于标准模组的设计在国内到2020年面临了诸多挑战,行业开始倾向于采用CTP及更创新的设计理念。从2021年起,我们可能会看到国外许多电池系统也开始采纳这些设计元素。
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