本田的兩代PHEV、BEV的電池系統(tǒng)內(nèi)的熱管理設(shè)計(jì)

編者按

把本田的兩代PHEV、BEV的電池系統(tǒng)內(nèi)的熱管理設(shè)計(jì)單獨(dú)拿出來細(xì)致的分解?？傮w來說，本田的電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶著非常強(qiáng)的演進(jìn)方式，可以把這兩個(gè)設(shè)計(jì)，和后續(xù)本田和通用的BEV3的模組設(shè)計(jì)來比較，是存在很多設(shè)計(jì)理念方面迭代和演進(jìn)的地方。

電池系統(tǒng)參數(shù)的概覽

這兩臺(tái)車的模組數(shù)量是比較一致的，Clarity PHEV和Honda BEV的電池參數(shù)如下所示。Honda e BEV是在Clarity PHEV的基礎(chǔ)上把電芯往高能量密度的方向在改進(jìn)。模組的數(shù)量從17個(gè)改為12個(gè)，模組的長(zhǎng)度按照示意圖來看，是進(jìn)一步拉長(zhǎng)了一些。整個(gè)電池報(bào)的結(jié)構(gòu)布置，基本是沿用的；在電子電氣方面，把兩個(gè)配電盒合并放在電池系統(tǒng)的輸出前方，兩個(gè)BMS左右配置的方式也是和之前完全一樣的。

圖1 兩個(gè)電池系統(tǒng)的配置對(duì)比

備注：目前松下的電芯，猜測(cè)可能是50Ah左右的，串?dāng)?shù)增加，總電壓在350V左右 如下圖所示，在電池系統(tǒng)內(nèi)模組是橫著放，還是豎著放的設(shè)計(jì)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(jié)合以豎為主的為現(xiàn)代/起亞、奔馳兩家。

電池系統(tǒng)內(nèi)冷卻結(jié)構(gòu)

而內(nèi)部水冷板，Honda e是沿用之前的方案，采用了獨(dú)立的水冷板的方式，兩個(gè)模組共用一塊長(zhǎng)的水冷板（Water Jacket）布置在個(gè)模組的底部。和之前不一樣的地方：

1）PHEV：從一頭進(jìn)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(jìn)出水口設(shè)置在冷板的中間，進(jìn)出水管也布置在中間，這里在之前的做法里面，改進(jìn)了串聯(lián)的部分，這里可能也涉及到一定的妥協(xié)

備注：目前來看，絕大部分專用的BEV平臺(tái)都是考慮把電池托盤和水冷板一體化

圖2 電池系統(tǒng)內(nèi)的冷卻板

這里兩個(gè)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(jié)合在一起，和中間的板子結(jié)合在一起，這個(gè)TIM是一整塊。

圖3 之前的冷板的設(shè)計(jì)

兩個(gè)系統(tǒng)的流速是有一定的差異的，一個(gè)是1.5L/min，差異在0.5K/min；而并聯(lián)后的流速的需求在1.3L/min左右，實(shí)際的差額是大于0.5K/min，這里還是7個(gè)流道回路和12個(gè)流道回路的設(shè)計(jì)差異。

圖4 兩個(gè)冷板設(shè)計(jì)內(nèi)的冷卻液流速差異

與之前的水冷板相比，由于BEV里面的水冷板需要打個(gè)圈，這里采取了口琴管式的18個(gè)流道。在這里設(shè)計(jì)改進(jìn)還有水冷板的支撐結(jié)構(gòu)，之前的電池系統(tǒng)是采用機(jī)械彈簧，這次的設(shè)計(jì)改進(jìn)主要是在底座和水冷板上進(jìn)行設(shè)計(jì)改進(jìn)。是綜合考慮橡膠支座高溫老化特性 、導(dǎo)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(yōu)化設(shè)計(jì)。這里的Thermal Pad每個(gè)模組分了四條黃色的帶，可能等到拆解才能看得清楚，如果這樣可能采用了涂導(dǎo)熱膠的工藝節(jié)約整體的用Thermal Pad的量。

圖5 模組和導(dǎo)熱墊的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

小結(jié)：總體來說，基于標(biāo)準(zhǔn)模組的設(shè)計(jì)到2020年在國(guó)內(nèi)受到了很多的挑戰(zhàn)，大家都努力開始往CTP和更激進(jìn)的設(shè)計(jì)思路走。從2021年開始，我們將可能看到國(guó)外大量的電池系統(tǒng)也開始接受這樣的設(shè)計(jì)元素.