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新能源汽車電池熱管理技術
 作者:站長 日期:2016-12-15 17:54:19 人气:975 标签:科技獎項   

新能源汽車電池熱管理技術-中彩网

新能源汽車電池熱管理技術,中彩网

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創新技術名稱
新能源汽車電池熱管理技術
該項技術所應用的産品
江淮純電動轎車
該項技術所獲榮譽
該項技術詳細介紹

新能源汽車電池熱管理技術

一、技術創新方面 

(一)項目背景

1、國家戰略需求

2017年3月1日,工信部、發改委、科技部、財政部四部委發布《促進汽車動力電池發展行動方案》,明確提出,2020年,動力電池系統的能量密度要大于260wh/kg,成本要小于1元/Wh,运用環境達到-30~55℃,充電倍率達到3C。

2、行業及本身發展需求

    锂離子電池的本身的溫度保持在20~30℃範圍內最佳,因此高效率成爲電池熱管理系統的發展趨勢。按照效率來分,電池熱管理方案大體分爲自然冷卻、強制風冷、液冷技術及冷媒直冷技術,其中自然冷卻設計最簡單,直冷技術方案設計最複雜、成本最高,目前在市場上並無成熟运用的案例。

同时,截止2016年底,江淮純電動轎車累计产销3.6万辆,基本采用风冷零碎,存在冷却效率较低、零碎温差较大、动力电池的运用工况及运用寿命遭到限制、空间利用率较低,车辆里程遭到一定限值等缺点;在此情况下,为呼应公司对新能源汽车”再造竞争优势”的指示,落实江淮“有技术”方针,进步顾客满意度,迫切需求液冷零碎技术储备,开发液冷动力电池。

(二)項目目標和舉措

1、項目目標

液冷技术是电池热管理零碎的发展趋势,国外Tesla、BMW i3、通用Volt等车型电池包已采用电池液冷技术,运转波动、可靠。国内车企均在开发,但批量运用较少,在此情况下,我司拟开展液冷动力电池研发项目,完成以下目标:

(1)液冷電池模塊達成各種失效模式下熱失控被動平安;單體熱失穩不會惹起模組及電池包熱失控。

(2)熱管理功能相對風冷系統大幅提升,在極端放電工況、高溫快充、高溫慢充、低溫加熱在方面設定提升目標:

(3)完成整車空調與電池熱管理系統功能婚配與標定。

(4)液冷系統數模凍結,具備下發開模告诉函條件。

(5)完成關鍵部件量産可行性評估及供應商選點。

2、項目措施

針對既定的開發目標,依據NAM流程,確立了提出熱管理系統設計概念方案發布-設計方案發布,A樣結構狀態和初始控制方案發布-熱管理控制策略和功能驗證試驗大綱發布-熱管理功能等確認-SOP的開發流程:

熱管理系統設計概念方案發布:根據系統仿真分析及理論計算,充分對標標杆車型,完成熱管理系統概念方案設計,同時完成熱管理部件的選型;

A樣結構狀態和初始控制方案發布:依托iEV7S整車空間架構,布置各熱管理部件的空間地位;依據動力電池內部結構,布置模組及液冷管路。根據動力電池的运用工況和功能及溫度需求發布初始控制方案;

熱管理控制策略和功能驗證試驗大綱發布:根據整車試驗工況和前期開發積累的試驗經驗,學習德國大衆相關車型的驗證方式,發布功能驗證試驗大綱及熱管理控制策略。

熱管理功能等確認:依據前期發布的試驗大綱,進行充分的試驗驗證及參數標定,直至確認各項功能滿足設計需求。

SOP:完成各項功能確認;各項技術文件如:技術協議、三維數模、二維圖紙、數據確認函、開模告诉函、EV試驗報告等凍結下發,完成SOP。

(三)技術優勢及新技術運用效果

1、技術優勢

相比于上一代的風冷熱管理方式,雖然其技術複雜度與開發難度均有所提升,但是達成效果顯著,系統換熱效率大幅提升。換熱效率地提升能夠確保電池組的工作溫度區間由之前的0~55℃縮短到10~35℃,溫差由17℃縮小到5℃;有效地控制溫差、抑制溫升,對電池組的平安、壽命、充電功能都有極大程度地改善。與此同時,液冷系統與風冷系統相比,在電池包所占的體積更小,電池單體空間利用率更高,能夠實現電池組能量由29kwh提升至40kwh。

液冷技術的具有三大核心優勢:

第一,液冷電池組能夠確保100%的熱失控平安性,電池單體內短路不會形成電池組起火,保障人車平安。

第二,電池工作在更適宜的溫度區間,電池組的壽命能夠提升6%,高低溫充電時間縮短1h。

第三,液冷電池的體積比能量密度更高,整車續駛裏程能夠打破260Km。

2、技術實施效果

(1)平安性

通過優化液冷方案模組,塗覆集流板絕緣漆、添加保險絲、增強模組端板及正極絕熱-片等措施,確保各種失效模式下熱失控被動平安;開發電池平安毛病診斷策略,及時有效的識別和化解潛在平安失效風險,避免電池失火。開展100次模組熱失控平安試驗,全部通過。液冷電池模塊達成各種失效模式下熱失控被動平安,單體熱失穩不會惹起模組及電池包熱失控。

(2)熱功能

熱管理功能相對風冷系統大幅提升,100%達成設計目標,表現在以下方面:

1)極端放電工況

目標:最高車速130km/h,環境溫度40℃,電池包起始溫度35±2℃,整車滿電放電至保護,電池包最高溫度由風冷65℃降低至45℃以內,溫差由10℃降低至5℃。

實際:最高車速130km/h,環境溫度40℃,電池包起始溫度35℃,整車滿電放電至SOC4%,電池包最高溫度降低至45℃,溫差5℃。

2)高溫快充工況

目標:環境溫度爲35±2℃,電池包最高溫度45℃,充電結束電池最高溫度控制在35℃以內,溫差控制在5℃以內,由于熱管理需求導致空調開啓時間由原來的4小時縮短至1小時。

實際:環境溫度爲36℃,電池包溫度40~42℃,充電結束電池最高溫度30℃,溫差0℃,空調開啓時間1小時。

3)高溫慢充工況

目標:環境溫度爲35±2℃,電池包最高溫度45℃,充電結束電池最高溫度控制在35℃以內,溫差控制在5℃以內,由于熱管理需求導致空調開啓時間由原來的4小時縮短至30分鍾。

實際:環境溫度爲35℃,電池包溫度40~42℃,充電結束電池最高溫度30℃,溫差2℃,空調開啓時間21min。

4)低溫加熱工況

目標:環境溫度爲-10℃,電池包溫度爲-8±2℃,加熱速率由風冷系統15min溫升1℃提升至15min溫升7℃,溫差由17℃降低至5℃。

實際:環境溫度爲-15℃,電池包溫度爲-10℃,加熱速率爲10min溫升7℃,溫差5℃。

(3)空調系統婚配

完成整車空調與電池熱管理系統功能婚配與標定:車速最高車速130km/h,環境溫度40℃,電池包起始溫度35±2℃,整車滿電放電至保護,電池包最高溫度控制在45℃以內,溫差5℃,乘員艙制冷滿足Q/JQ8101.11,出風口平均溫度≤15℃。

(4)NVH功能

水泵按照最大占空比開啓,運轉乐音值測試值<39dB(A)。

(5)氣密性

完成電池包內部冷卻管路總成設計開發,針對液冷管21根,快插接頭46個,泄露風險大的風險。通過識別液冷管焊接-量、表面粗糙度等影響要素,實施快插插頭選型、側拉力測試和精度控制攻關,制定零部件進出廠測試標准;確認系統氣密性檢測標准爲2.5bar,走漏量0.5ml/min。

(6)數據凍結

通過電池包試制及整車裝配驗證,完成膨脹水壺、電池冷卻器、水加熱器、内部管路總成、模組總成、殼體總成、液冷管總成及快插管路8個部件數據凍結,具備下發開模告诉函條件。

(7)量産可行性確認

完成電池冷卻器、水加熱器、模組總成、殼體總成、液冷管總成及快插管路6個次要部件量産可行性評估及供應商選點。

曆經概念方案-加熱器更換及進出口地位調整-電池冷卻器更換-水泵地位調整-膨脹水壺設計優化,超過多達20多次的優化,確認液冷系統結構設計方案;通過2套電池包及4輛整車驗證,完成各部件裝配、總成裝配等工藝驗證,確認工藝可行;通過重點開展9項30多次專項試驗驗證,確定系統及部件功能滿足設計需求;通過在試驗開發過程中逐渐優化控制策略和標定參數閥值,策略及軟件已發布;通過5輪CFD仿真分析,有效的指導了結構開發的正常進行,並對試驗驗證結果進行確認;通過溫度分布試驗及開展熱管理功能試驗,已確認高低溫冷卻功能符合設計要求。

构成交付物89份,撰写科技论文八篇:《动力轿车电池包液冷零碎设计》(CN61-1394/TH 汽车适用技术);《一种电动汽车电池组箱体轻量化设计》(CN61-1394/TH 汽车适用技术)等;申请专利十三项:其中一种电动汽车动力电池液冷加热安装、一种电动汽车动力电池液冷板、一种液冷电池包安装、一种液冷电池模块结构设计、一种电池组防撞梁设计等已获受理授权,其它项正在审核中。

 


企業介紹

        安徽江淮汽車集團股份有限公司(簡稱江淮汽車或JAC),是一家集全系列商用車、乘用車及動力總成等研産銷和服務于一體的“先進節能汽車與新能源汽車並舉的綜合型汽車企業集團”。國家火炬計劃重點高新技術企業、國家級創新型企業。位居中國企業500強、中國百強工業企業。目前,包含江淮和安凱兩大整車品牌。
        2017年1-11月銷售47萬輛,其中純電動乘用車同比增長超66.35%,國際出口同比上升14.76%。
        公司現有主導産品包括:重、中、輕、微型卡車、多功能商用車、MPV、SUV、轎車、客車、專用底盤及變速箱、發動機、車橋等核心零部件。
        公司1990年開發出的填補國內空白的客車專用底盤,改寫了中國客車由貨車底盤改裝的曆史。江淮輕卡銷量位居國內第二,出口量連續十幾年位居行業同類産品第一。格爾發重卡在載貨車細分市場進入前三甲。瑞風商務車連續多年榮獲“年度最佳MPV”稱號;小型SUV构成優勢,瑞風S3蟬聯2015、2016小型SUV銷量冠軍;2017年4月19日,江淮汽車的旗艦SUV——瑞風S7開啓預售,24小時訂單破千台;首款中高端技術座駕瑞風A60,開啓江淮汽車品牌向上之道;和悅A30打破中國拉力錦標賽18年記錄,成爲CRC賽史上首個八連冠。作爲我國新能源汽車産業的先行者,江淮汽車三大電、六小電技術日趨成熟,處于行業領先程度。江淮汽車的新能源業務涵蓋乘用車、輕型商用車、多功能商用車、客車等産品,走在了行業前列。自2009年起共9款自主研發的發動機榮獲“中國心”十佳發動機。自主研發的變速箱于2015年順利通過國家“863”專家組鑒定,品-達到國內領先、國際先進程度,也是中國品牌第一個批量市場化的濕式雙離合自動變速箱産品。
        公司堅持以客戶爲中心,以誠信爲基礎,專注爲客戶創造價值,持續追求客戶滿意,目前累計用戶超510萬。公司現有國內2000多家一級經銷商、1600多家服務站、1000多家備件供應商;國外擁有近千家銷售網點及700余家服務網點。
        公司始終將-量視爲企業生存發展之本,先後通過ISO9001-量管理體系,環境管理體系、職業健康管理體系、TS16949-量管理體系認證。因在-量管理領域的杰出成就,公司2010年榮膺中國-量管理領域最高獎項——全國-量獎,成爲独一獲得此獎項的中國品牌車企。2012年榮獲出口免驗企業,成功樹立國際知名品牌笼统。
        江淮汽車擁有一支近5000人的高程度研發團隊;構築了一主四輔研發體系,分別在意大利都靈、日本-京設立海外研發中心,國內擁有國家級企業技術中心、國家級工業設計中心。截至目前江淮汽車累計擁有授權專利10037件,其中發明專利授權1013件。擁有各類先進生産設備5200余台/套,包括亞洲最大的6000噸壓力機、尖端技術的德國KUKA、瑞典ABB焊接機器人、德國數控加工中心、自動噴塗機器人等國際一流精大稀設備,從硬件上保證高品-的滿足市場需求。
        江淮汽車國際市場涵蓋南美、歐洲、非洲、中-、-南亞等130多個國家和地區,截至2016年底累計出口超45萬輛,位居行業第五位。其中,江淮輕卡已連續14年蟬聯行業出口第一;2014年成功與委內瑞拉簽訂6159輛重卡出口訂單,創下近年來中國重卡出口第一大單。
        江淮汽車全面踐行“敬客經營、-量爲本、求真務實”的核心價值觀,矢志追求爲全球客戶制造更好的産品,創建世界知名汽車品牌。用中國品牌,講中國故事,造江汽好車,譜江汽新篇。讓環境因我們的不斷進步而變得愈加和諧,讓社會因我們的不懈努力而變得愈加美好。

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