特斯拉电池与MEB的冷却系统
深入学习特斯拉电池的热管理,期望以电池冷却作为切入点,推动对电池形成更深入的理解。特斯拉核心是圆柱电池,现在也采用了CATL的方形电池。
当前CTC/CTB备受关注。在研究电池冷却系统迭代的过程中,对此也有所了解。尽管OEM都有CTC或CTB的规划。当前仍然是CTP的天下。
2170是特斯拉的经典产品,也是CTP方案的代表之一。电池技术的发展,表面看体现在CTC等缩写上,归根到底是多板块技术的迭代。
4680是特斯拉电池的新星,意味着特斯拉将迈向CTC时代。似乎CTC/CTB代表着未来,而CTP注定要没落。
特斯拉圆柱电池技术在迭代,方形电池技术肯定也在进化。
特斯拉电池的冷却系统一直在发展,看似变化小,实则大有文章。方案的任何调整,都意味着巨大的工作量。
每一次升级都是一种进步,无论是否被外界关注,进步终究创造价值。
硬件分析相对简单,对看不到的控制逻辑,多采用实车测试。测试的工况注定无法全覆盖,但多少能有所收获。
MEB的冷却系统,很有必要再探讨下系统原理。冷却系统的原理源自功能需求,不同的功能需求,造就不同的系统选型。
非热泵配置,冷却系统通常比较简单,MEB则相对复杂。热泵配置的冷却系统,更适合站在整车的角度去分析。
结合两驱&热泵配置的系统原理,简要说明MEB电池冷却和加热的主要模式。电池冷却模式的工作原理,热泵和非热泵配置的差异不大。
a环境温度较低,电池无需冷却。
b环境温度略高,电池通过散热器冷却。
c环境温度较高,电池通过Chiller冷却。
热泵系统主要在冬季发挥作用,冷却系统可借助热泵,将电机回路的热量搬运到乘员舱,实现能量回收。能量回收的模式非常多,这只是其中之一。
A环境温度略高,电池无需加热,热泵通过Chiller回收电机回路的热量。
B环境温度略低,电池通过PTC加热,热泵通过Chiller回收电机回路的热量。
C环境温度更低,电池通过PTC加热,电机回路无热量可被回收。
非热泵配置的冷却系统,通常电机回路和电池回路的硬件并未连通,两套回路只能独立运行。
MEB冷却系统的硬件,电池和电机回路通过三通阀连通,具有串联和并联两种模式。可利用电机的热量加热电池,也可通过散热器为电池散热。
大众MEB与特斯拉的冷却系统原理,可谓各有千秋。冷却管路,也走着不同的技术路线。深入研究管路重量的差异,方能理解冷却管路的发展方向。
特斯拉采用尼龙管配快插结构,轻量化优势明显。MEB以橡胶管为主的技术路线,毫无疑问是在追求性价比。
管路单位长度重量的差距,除了管路技术路线的差异,整车布置和集成度的影响不容小觑。
当前,冷却管路以三元乙丙橡胶管和尼龙管为主,TPV管路只是崭露头角。下面以内径15mm为基准,简单的介绍三种技术路线。
橡胶管常见方案:三层结构,内径15mm,壁厚3.5mm。
尼龙管常见方案:三层结构,内径15mm,壁厚1.25mm。
TPV管路常见方案:三层结构,内径15mm,壁厚2.5mm。
TPV是Thermoplastic Vulcanizate的简称,中文名称为热塑性动态硫化橡胶,是高度硫化的三元乙丙橡胶EPDM微粒分散在连续聚丙烯PP相中组成的高分子弹性体材料。
TPV在汽车零部件领域已广泛应用,以密封条、天窗排水管等零部件为主,冷却管路成熟应用较少。
尼龙管接口采用快插,EPDM和TPV管可采用钢带环箍。由于快插和环箍的成本差异,管路越短橡胶管成本优势越明显。
尼龙管拥有绝对的轻量化优势,管路越长优势更明显。综合成本与轻量化,TPV相对橡胶管也有优势。
TPV代替EPDM的方案,注定会被越来越多的OEM探讨。技术路线的探讨,重点是识别和规避新技术应用的风险。
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