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本田的電池模組和冷板系統設計

鉅大LARGE  |  點擊量:772次  |  2020年04月27日  

前言:繼續前一篇的話題,把本田的兩代pHEV、BEV的電池系統內的熱管理設計單獨拿出來細致的分解下。總體來說,本田的電池系統設計帶著非常強的演進方式,我們可以把這兩個設計,和后續本田和通用的BEV3的模組設計來比較,是存在很多設計理念方面迭代和演進的地方。


01電池系統參數的概覽


這兩臺車的模組數量是比較一致的,ClaritypHEV和HondaBEV的電池參數如下所示。HondaeBEV是在ClaritypHEV的基礎上把電芯往高能量密度的方向在改進。模組的數量從17個改為12個,模組的長度按照示意圖來看,是進一步拉長了一些。整個電池報的結構布置,基本是沿用的;在電子電氣方面,把兩個配電盒合并放在電池系統的輸出前方,兩個BMS左右配置的方式也是和之前完全相同的。


圖1兩個電池系統的配置比較


備注:目前松下的電芯,猜測可能是50Ah左右的,串數新增,總電壓在350V左右如下圖所示,在電池系統內模組是橫著放,還是豎著放的設計來看,橫著放的有大眾、通用、福特、豐田、本田、寶馬;豎著放的有特斯拉;橫豎結合以豎為主的為現代/起亞、奔馳兩家。


02電池系統內冷卻結構


而內部水冷板,Hondae是沿用之前的方法,采用了獨立的水冷板的方式,兩個模組共用一塊長的水冷板(WaterJacket)布置在個模組的底部。和之前不相同的地方:


1)pHEV:從一頭進另一頭出,從尾部的四塊水冷版接入,然后從頭部的三塊板串行輸出


2)BEV:進出水口設置在冷板的中間,進出水管也布置在中間,這里在之前的做法里面,改進了串聯的部分,這里可能也涉及到一定的妥協


備注:目前來看,絕大部分專用的BEV平臺都是考慮把電池托盤和水冷板一體化


圖2電池系統內的冷卻板


這里兩個電池包的寬度也可能有一定的差異,之前pHEV的冷板明顯是一整塊,而BEV的做法是兩塊結合在一起,和中間的板子結合在一起,這個TIM是一整塊。


圖3之前的冷板的設計


兩個系統的流速是有一定的差異的,一個是1.5L/min,差異在0.5K/min;而并聯后的流速的需求在1.3L/min左右,實際的差額是大于0.5K/min,這里還是7個流道回路和12個流道回路的設計差異。


圖4兩個冷板設計內的冷卻液流速差異


與之前的水冷板相比,由于BEV里面的水冷板要打個圈,這里采取了口琴管式的18個流道。在這里設計改進還有水冷板的支撐結構,之前的電池系統是采用機械彈簧,這次的設計改進重要是在底座和水冷板上進行設計改進。是綜合考慮橡膠支座高溫老化特性、導熱墊的粘彈性特性,冷卻板的截面剛度以及組成部件的高度公差來優化設計。這里的Thermalpad每個模組分了四條黃色的帶,可能等到拆解才能看得清楚,假如這樣可能采用了涂導熱膠的工藝節約整體的用Thermalpad的量。


圖5模組和導熱墊的設計結構


小結:總體來說,基于標準模組的設計到2020年在國內受到了很多的挑戰,大家都努力開始往CTp和更激進的設計思路走。從2021年開始,我們將可能看到國外大量的電池系統也開始接受這樣的設計元素。


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