Model 3 基于加熱的快充電池熱管理策略

時間:2019-12-29 16:05來源:汽車電子設計 作者:朱玉龍
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      在我們說做不同的充電策略的時候，限制的因素主要有電池在不同溫度和不同SOC下的允許功率，因此在Super Charging v3出來以后，再加入“On-Route Battery Warmup”功能之后，與我們傳統(tǒng)基于電池壽命+電池安全的熱管理策略有一些不同，這個應用的范圍和軟包&方殼電芯的差異，需要我們仔細比對。
 
01
Super Charging的充電
熱管理的策略Benchmark 
 
       在AVL的Benchmark報告里面，有以下的這個數(shù)據(jù)，我們可以看到Model 3的充電功率提升是在電芯溫度達到26度以后，然后電池的溫度持續(xù)上升，達到49度，在前后這段時間電池冷卻系統(tǒng)開始啟動。從這個圖里面，我們可以Model3里面對于快充的功率是建立在較高的溫度提升上面的。
圖1 Benchmark的拐點溫度
 
       在Bjørn Nyland做了一些實驗種，我發(fā)現(xiàn)了一個更奇怪的事情，在持續(xù)的直流充電過程中，電芯在快充產熱，在一定的溫度范圍內之內，前后兩個電機的溫度不斷提升，不斷產生熱量加熱電池。如下圖所示，這個實驗是在Ionity的350kW的快充樁上做的，所以最高的Model 3的功率可以達到近200kW，電芯的溫度一直在提升，到峰值的54度。
圖2 充電樁（Max194kw）下的溫度情況
 
       在這個過程里面，前后電機的轉子溫度、電池冷卻液的輸入溫度和電芯溫度一覽無余，大家看看這個策略。
圖3 在電池溫度25度的時候，電機加熱一直開 
 
       而在監(jiān)控中，最高的溫度達到了54.5度。特斯拉的溫度傳感器的布置和我們想的不太一樣，所以這個溫度的差異是布置的均一性造成的，不是實際的溫度差異，在長模組里面，真實的溫度差異不會只有1度。所以某種意義上，在這個直流快充的邏輯設計里面，是容忍電芯達到相當高的溫度，然后在充電后期使用冷卻系統(tǒng)再把電池的溫度冷下來。
02
50kW充電也這么干？
整體的溫度提升
 
       我覺得最最不可思議的事情，Bjørn Nyland在50kW做的實驗也到了一個驚人的相似，在50kW的直流快充樁上的功率、SOC和溫度的曲線描繪出來以后如下圖所示，把電池的溫度管理和我們常規(guī)的管理策略來看有非常大的差異，電池的溫度一直在被加熱到40°左右的時候才停止，雖然這個更低的許用功率已經(jīng)能夠滿足50kW的需求。
圖4 50kW充電溫度也要提升那么高
 
       前后電機的溫度如下圖所示，分別在90度和70度左右，這個是可以看到控制策略里面有意采取了加溫的措施，所以在SOC達到65%左右之前，電池的冷卻液（這時候該叫加熱液）的溫度比電芯的平均溫度來得高。
圖5 50kW的條件下前后電機繼續(xù)加熱
 
       所以這么一來，特斯拉把整體快充的溫度就是放在了26度以上才開始加功率，在較低功率下也使用較高的溫度策略來充電，這個設計其實和我們之前在30-35度開始進行冷卻的想法是完全不一樣的。溫度這個參量，在這里面有了更多的意義，只能從電芯的微觀層面去解釋了。
       這個事情又要回到電芯層面了，在較高溫度下的快充，如何保證溫升在一定范圍內，但是要有安全性。
      小結：通過Scan My Tesla這個軟件可以拿到不少的信息，真是從里面得軟件參數(shù)反推一些細思極恐的策略。不知道說啥好，肯定對于軟包和方殼的管理策略要重新思考。
 
(責任編輯：子蕊)
文章標簽： 快充電池 Model 3 熱管理
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