2021年6月7日-9日,第四届优秀高功率电池国际研讨会The 4th Internationference on Advanced High Power Battery(CHPB-4)正在姑苏成功得胜召开。本届研讨会由中国化学与物理电源行业协会、中国电子科技集团公司第十八商量所协同主办,优秀电池资料/北京中联毅晖国际会展有限公司承办,并获得了无锡先导、骆驼集团、欣旺达、天鹏电源、新能安科技、青岛蓝科途、奥科希艾尔、沁新集团、中国科学院姑苏纳米技能与纳米仿生商量所等协办单元的撑持。本届聚会邀请了来自国表里汽车范畴、无人机、电动器械、动力电池、BMS及合连枢纽资料、大专院校和科研院所等270家单元,600位嘉宾出席了此次国际研讨会。聚会共睡觉了10场分会42篇讲演两个圆桌商榷会(1、优秀高功率电池正在电动器械操纵商榷会,2、“碳达峰、碳中和”对同化动力车辆市集成长影响及其高功率优秀电池技能成长与操纵趋向)。分手正在第一天的主会场和第二天的二个分会场实行。
正在Session5“优秀锂电池体平和编制计划与评判商量发展”分会重心上,来自奥地利AVL李斯特公司 电池产物司理郭茹做了“电池浸泡冷却:技能亮点及量产开拓中的挑衅”的重心言语。
专家好,本日很欢娱不妨代表奥地利AVL李斯特公司跟专家沿途分享一下咱们正在电池浸泡冷却技能亮点,以及咱们正在量产开拓中曰镪的少许挑衅。我叫郭茹,我是AVL的电池产物司理,本日的议题起首会先方便的跟专家先容一下咱们公司,以及咱们正在电池技能方面的少许立异技能,会着重夸大一下正在电池量产开拓中曰镪的流程、技能上的少许挑衅,以电池浸泡冷却的尤其案例周详讲一下正在全数开拓流程中必要细心的枢纽技能重点,终末是一个方便的总结。
起首先容一下咱们公司,咱们公司一经有超越70众年的汗青,现正在环球有超越1万众的员工,正在中国或许有八九百人,正在上海、天津有技能中央,北京、成都有做事处。咱们公司的营业范畴重要分成三大块,第一块是合于工程技能开拓,咱们并不是TR1公司,并不临蓐电池包或者电芯,更众的是做工程任事,好比计划开拓,工程商酌。第二大营业重要做测试修筑,像做电池的充放电修筑,电机,整车以及动力总成的测试修筑。第三块是供应少许仿真软件。
AVL正在新能源范畴蕴涵同化动力,微混48伏到纯电动车的开拓,尚有燃料电池全数的技能不妨涵盖全数车的动力总成,蕴涵车的范畴。电池方面咱们蕴涵电池对标,假如你们对哪一款车或者电池、电芯,咱们会有蕴涵周详的拆解,对付技能的说明,尚有许众测试,是有异常大的对标数据库。咱们也是做了异常众电池量产的开拓项目,一会有少许案例先容。观点开拓会跟客户沿途做少许异常前沿的技能,好比像C2P、C2C如许区别的少许电芯到整包的集成技能,咱们也供应电池管制体系,这块是能够把软件行动一个白盒子给客户,他们不妨迅速的修树我方的技能平台,缩短产物开拓周期。咱们也供应许众仿真任事,像热仿真、电池的平和仿真,好比热失控仿真,咱们正在国内也能够做少许小批量样件的安装,正在上海技能中央还能够供应电池的充放电测试的任事。由于咱们会做量产计划,于是本钱开拓,工艺工程也是咱们能够供应的。
这边先容几个案例,这款车是英国JLR的IPACE纯电动的SUV,这款车昨年照样前年就一经量产了,这也是业内第一块底部大的纯电动电池包,这也是AVL助他们去计划的。
FUSO这是一个商用车的操纵,它是不妨撑持区别的轻卡或者区别的车型,电池包是对比灵巧的,能够设备区别的车型空间。
接下来先容一下少许电池的新技能的操纵,现正在对付电池包的开拓周期哀求越来越短,如何样缩短开拓周期?正在A样光阴尽可以用少许仿真技能,不消比及做实质的测试就能够明晰它平和结果的评估。对付少许新电池的观点,好比固态电池,AVL也是跟少许蕴涵整车厂以及固态电池的共同伙伴沿途正在做固态电池的体系开拓,它自身对付电芯的职责温度可以要到100众度,如何样正在整车体系内里去集成它?通过少许虚拟的验证,缩短全数DVP的验证时期和本钱。
AVL正在奥地利有一个电池立异中央,会特意去测试少许电池的新型安装技能和工艺,这个是像C2P、C2C的观点计划以及超前的技能,尚有像电池管制体系,除了现正在正在当地的,也有少许云端大数据以及电池寿命预估,预测型能量管制如许少许对比前沿、智能的预测技能。
接下来说到本日的重心,电池浸泡式冷却,电池浸泡式冷却是把电池放正在一个矿物油内里把它直接实行冷却,它的甜头有几点:
第三,由于你的Busbar热量能够被直接带走,于是Busbar的尺寸是能够减小的,也不妨有用的优化本钱和重量。
电池的浸泡冷却技能是电池的热管制技能的一种,电池热管制其他的形式可以专家也对比熟练,蕴涵没有加热管制的自然冷却,强制风冷,这个操纵对比少的是制冷剂制冷以及现正在对比常用的液冷,液冷内里可以的冷却形式通过水和乙二醇的同化物来做,它的一个欠缺是假如一朝你的水产生败露,可以会酿成电池内部的电器短道,危急是对比大的。
电池浸泡冷却自身通过矿物油能够直接和电芯以及内里的Busbar或对比发烧之间直接接触,于是它的导电热阻口舌常小的,这个操纵常常目前来说撑持对比高倍率的充放电,好比少许速充的操纵,或超跑的操纵,同化动力的少许操纵。
这项技能也不算完整全新的技能,正在早几年也有少许客户正在做,正在AVL咱们正在以前少许赛车的项目中一经把电池的油冷技能操纵上去了,然则由于赛车不差钱,第二,它自身的量没那么高,当厥后有量产的客户找到咱们,咱们会评估他假如把这项技能行动一个量产化,自身的繁杂度照样挺高的,假如如许,咱们必要研究它全数的本钱,全数的开拓周期以及繁杂度。
电池体系自身来说它是一个异常繁杂的一个别系,咱们会把它分成6个别系,好比电芯、模组、外壳、热管制体系、凹凸压一面等,它自身也会有17个重要的成效,这几个会彼此映照,咱们会把它分成43个子成效,AVL咱们用一套我方独立的开拓,基于模子的开拓,不妨确保这些繁杂的方面都研究到。
这也是为什么当咱们有一项新的技能,假如你只是做预研,并没有那么繁杂,然则假如你把预研的东西不停胀动到量产,日常一个电池开拓的流程有一个可行性说明,观点阶段,不停到量产。每一个阶段都是一个小V的流程,咱们要蕴涵它成效的集成,测试验证,会分成虚拟仿真、实物测试、怎样研究它的工业化、量产的成立性。
接下来我会以流程中的每一点,看一下咱们的浸泡冷却体系。起首对付需求管制和电池的构造,并不是总共的项目都适适用油冷,于是咱们一滥觞会说明蕴涵你对付这个电池体系的峰值功率的需求,他常用的功率,可以这个车少许常用的工况,对付电芯自身发烧特色的商量,判决什么样的技能是适合的。
接下来这块也口舌常主要的——资料的兼容性,特别对付浸泡式冷却,电池自身内里的资料照样对比众样的,除了电芯,自身尚有许众像塑料、胶水、金属件,可以尚有少许橡胶,这些资料长远互毗邻触,事实可不行以会产生少许彼此侵蚀性或其他的化学反响,咱们这边除了会有表面,也会有许众实习的测试来撑持。
第三,照样必要去评估全数管制体系事实是不是能适合,好比说对付电池自身发烧功率判决,以及事实必要什么样的热管制回道,必要一个众大的泵来胀动轮回,以及热互换效用。
这一点可以也是许众供应商对比合心的,事实什么样的矿物油适宜,矿物油品种也会分成许众种。好比说现正在有像硅化油,基于少许碳基油,尚有少许合成酯。这些油自身都是有异常众区别的特色,假如把特色分成五大类,除了适才第一个先容的资料兼容性,蕴涵油的本钱,可燃性,蕴涵油密度,以及导热效用这都是必要咱们考试的。咱们跟许众区别供应商有配合,沿途搜求他们资料的少许优欠缺,以及适配性。
前面是做可行性预言阶段,计划不会做那么众细化。A样阶段咱们对完全计划做了优化,起首是流道优化,浸泡式冷却矿物油会充满全数电池包,流道计划是至合主要的。假如流道计划过大对付全数电池重量影响也是会异常大,尚有如何确保内里这些温度均一性,异常众的像流体仿真判决这个计划是不是合理。
A样也是会做少许样件成立,蕴涵对付计划有一个初阶评估,以及对付安装工艺,以及自身功能做少许摸底的测试。这一点也是夸大一下,对付电池平和特色,咱们正在A样阶段也是会做少许测试,咱们会把电芯或者模组放正在油内里判决当电池热失控光阴,这个油是不是阻燃,是不是不妨很好确保不会实行热扩散。通过实习也能够看到,当一个电芯正在油内里,当它产生喷气光阴,自身会正在油内里酿成许众异常小的气泡,比拟于正在气氛下面,高温气经验自正在活动,正在油景况下它的热失控能够大大延缓的。
B样阶段更众是必要研究实质少许工艺,尚有少许成立题目,对付浸泡式冷却密封性口舌常主要的,尚有一个压力。自身油正在泵胀动下是有必定压力的,同时由于咱们电芯自身也是会呼吸,会膨胀,于是对付全数压力影响事实能接受众大压力是必要做考量的。
尚有其他少许平和,由于电池包不是静止的,是正在车上面。有少许区别振动的影响,对付牢靠性,耐久性,当它产生碰撞从此,碰撞点会不会酿成外壳离散,以及酿成内部的过问。咱们间隙相对能够小一点,自身是绝缘介质,咱们也必要研究到正在碰撞景况下有没有可以产生短道和导电景况,咱们重要通过谋略评判计划上事实要留众大的余量。
正在B样也会初阶对全数装配的流程,以及产线计划,事实应用什么样主动化体系,以及或许产线构造会做一个计划。尚有一点对比主要的,固然油自身是不导电,由于长远正在轮回回道内里,可以会带走少许电荷或者可以影响一直的摩擦自身会有污染。全数轮回体系内里,蕴涵泵,蕴涵热互换器必要对付它可以爆发带电物质,或者杂质必要做一个治理和判决的。
对付供应商管制,供应商全数质地,资料同等性,AVL不妨供应一整套供应商管制的要领。C样,怎样供应主动化制具,蕴涵工艺或者修筑,咱们不妨供应引荐或者计划。尚有一个可维修性,对付浸泡式冷却这个油并不像机油相通按期更调,计划倾向是追随全数电池人命周期是不必要更调的。假如咱们发明油内里有杂质,或者量有了光鲜缩小,如何不妨有用把这个油实行维修和更调,也是计划中必要研究的一个点。
终末是合于准入测试,咱们会通过少许蕴涵谋略,以及预测试确保电池包适合国家准则哀求。对付一个新技能要推到量产,对付平和性,流程必要少许归纳研究。AVL也是如许一个公司,咱们不妨把少许新的要领,不妨助助客户落地,然后告终倾向的公司。假如将来客户有需求,咱们能够沿途配合,做少许新的技能开拓,
Q:您讲相合油来冷却我异常感兴味,我有一个题目,油是你们公司开拓,照样市集上能买到的?油的本钱能占全数电池百分之众少?冷却和导热系数有没相合键目标?
郭茹:咱们跟许众区别供应商配合,现正在油厂商有这么几大类,一类可以是少许汽油供应商,尚有少许是守旧少许润滑油。原本这个油技能自身正在变压器内里许众年了,像车少许操纵,电机或者其他少许操纵有异常众区别供应商,自身他们产物种别相差很大的。目前并没有划上一个完全线,必定要到达某一个线才具够,由于它是归纳评估的。
咱们现正在配合形式,咱们有一种配合形式跟主机厂,跟油供应商沿途做三方配合。好比说评估这个产物是不是适宜,终末决断供应商可以也是要正在主机厂判决,技能特色,尚有价值身分。这块最终决断权会有一个三方配合的结果。
Q:我有一个疑难求教一下,用矿物质油跟高压变压器油,这个早期同行有少许案例,然则做的不是尤其好,我念AVL,您开拓这个东西是很有履历的。我的题目是,有没有跟它和水冷却做过少许对比?有众大的上风?
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