解析江淮iEV系电动汽车动力电池液冷技术

2017年先后上市的多款江淮iEV系列电动汽车，动力电池总成均配备水冷高温散热低温预热功能。这种“动力电池液冷”技术，有助于平衡整车极寒和高温工况下的续航里程和充电速度等状态标定，并成为提升车辆安全性最关键的配置。

江淮汽车，自2012年首款iEV4上市以来，先后推出多款iEV系列电动汽车。至2018年，江淮iEV系电动汽车，全系引入“动力电池液冷高温散热低温预热”系统，使得以18650电芯构成的动力电池，具备更好的低温活性和高温冷却能力。而标配这种“动力电池液冷高温散热低温预热”技术（后文简称动力电池液冷技术）的iEV系列电动汽车，更好的平衡了续航里程、充电速度和整车安全性。

本文将对江淮iEV系电动汽车动力电池液冷技术深度解析。

1、为什么要配置动力电池液冷技术？


作为电动汽车最关键的“3电（电机、电池和控制）”系统，动力电池总成受内部和外部温度变化，会影响续航里程、充电速度以及整车安全性能。

动力电池总成，由电芯、以及电芯构成的模组构成，并且由BMS（电池管理系统）控制。一旦电池电芯或PACK过热，产生的热量不能迅速排出，极有可能造成动力电池总成燃烧。然而，动力电池总成在极低温度下使用，也会出现放电效率低下，动力输出不稳定，影响电动汽车正常使用。

根据车辆技术需求，为动力电池总成适配主动风冷、被动风冷以及液冷散热系统。根据过去4年（2014年-2018年），中国市场销售和使用的电动汽车综合表现看，配置动力电池液冷技术，可以有效提升高温散热和低温预热效能。使得电动汽车，始终如一的处于正常温度范围内行驶和充电。

2、江淮iEV动力电池液冷技术工作原理：


动力电池液态高温散热低温预热技术，实际由两套散热/预热管路构成。导热液态物质多为可满足散热需求最高沸点的专用冷却液（多为乙二醇类）。动力电池内部有1套主链接管路，以及多条围绕电芯的分管路构成，N套温度传感器和控制线缆由BMS系统检测，以控制散热循环管路，达到所有电芯都处于预设定范围内的温度。

如上图所示，江淮iEV系动力电池液冷技术，是用一套管路将冷却和加热部件串联起来（动力舱内）和动力电池内部1套管路。

膨胀水壶：存储因压力影响“溢出”的冷却液同时具备排气功能

电子水泵：电驱动可变泵推压力，调节散热管路冷却液流动速度，配合BMS控制系统，达到精确控制电池内部温度

电池冷却器：引入空调系统中的冷媒，在膨胀阀节流并蒸发，吸收动力电池散热管路冷却液的热量，已达到散热降温目的

水加热器：基于PTC技术的水加热器占用动力电池电量较低，且不易出现功率输出极高或极低工况，对整车能量输出影响小，同时具备多档调节功能。

液冷扁管：动力电池内部围绕18650型电芯的散热管路，因为圆柱形18650型电芯自身的弧度，散热管路必须贴合才可达到散热效率最大化导致数节电芯并排布置

可变流量的电子水泵，依靠动力电池输出并转化的低压电驱动。较内燃机适配的传统水泵（通过曲轴链接）最大不同，电子水泵可以通过调节电流，无级输出不同泵推力。在散热或预热需求并不强烈时，电子水泵泵推力降低，在维持动力电池温度正常工况同时，节省电子水泵对电量输入需求，间接降低能耗。




当动力电池使用温度高于设计温度时，电池冷却器与空调系统“互动”。空调系统产生的制冷能量，交互动力电池散热管路降温。输出给动力电池内部管路温度更低的冷却液，将电芯产生的热量，通过液冷偏管进行充分“热交换”，将热量从出水口带出。



当外部温度低于动力电池最低使用温度时，液态预热功能开启。电子水泵开始全速运行，将冷却液泵入水加热器。水加热器产生的热量，在通过加温后的冷却液进入动力电池内部，通过液冷偏管，将电芯热量带走进入外部大循环管路。


实际上，无论散热还是预热模式，都是BMS系统控制策略一部分。为的是保证动力电池通过液冷管路，将冷和热两种能量，通过偏管影响电芯，使其保证在预设的温度范围使用。

动力电池内部管路主要由冷却偏管和多通阀体构成，布设在动力舱的管路串联了电子水泵、补水壶、电池冷却器和水加热器。

散热模式下，冷却液经过电子水泵，泵入运行的电池冷却器，经过未启动的水加热器（保持管路畅通），为动力电池散热。

预热模式下，冷却液经过电子水泵，泵入未启动的电池冷却器（保持管路畅通），经过启动的水加热器，为动力电池预热。

3、江淮iEV系动力电池液冷技术特点：


极寒环境使得动力电池电芯活性降低，放电效率变差，导致续航里程缩短，以及快充电流降低，影响了驾乘感受。而为了保证驾驶舱内处于合适的温度，开启制热空调，消耗更大的电池电量，加速续航里程缩短程度。

高温环境使得动力电池电芯温度骤然升高，虽然不影响放电效率，但全负载使用，电芯产生的热量不能快速排出，导致电池电芯活性激增，容易出现燃烧或自燃事故。


以适配了动力电池液冷技术的江淮iEV7S电动汽车为例。

使用18650型电芯的江淮iEV系电动汽车的动力电池液冷系统，有别于采用方形电芯的热管理系统。与每组由圆柱形18650电芯构成的PACK都由1组液冷偏管伺服和温度传感器（信号反馈至BMS系统），保证每只电芯温度都可以得到均衡的预热或散热支持。




江淮iEV7S电动汽车的动力电池总成，由18560型电芯构成，装载电量39度电。在适配液冷偏管技术后，在极寒环境的负20摄氏度时开启电池预热模式，各个电芯之间最终温差5摄氏度左右；在高温环境的急加速和急减速等最恶劣工况，开启制冷模式各电芯之间温差7摄氏度左右；车辆正常行驶工况，各电芯之间温差处于3摄氏度以内。

江淮iEV7S电动汽车的电子水泵需求功率90瓦,预热模式下水加热器耗电量约2度电左右，占总能量5%左右，制冷模式下电池冷却器耗电量约1.2度，占总能量的3%左右。

江淮iEV7S的动力电池电芯的预热速率0.6度电/分钟，50分钟左右可以从负20度极寒环境加热到10摄氏度以上，散热速率为0.5度/分钟，预计在40摄氏度的高温环境下，10分钟即可降到35摄氏度以内。


液冷扁管装配具有一定贴合冗错设计，即便在在极端装配扁差下，也可保证电池和电芯的贴合面积，保证热量及时带走每一个电芯的热量。


引入了动力电池液冷散热技术后，动力电池总成内部的数千节18650型电芯温度处于10-35摄氏度范围，系统内各单体电芯之间温差小于5摄氏度。


但是，受到18650型电芯布局影响，上下前后两侧的电芯，散热和预热效率高于中间布置的电芯。因此才生的散热能力的不均衡，甚至会导致“热失控”，由此引发严重事故。因此，为数百节根据电池总成形状串并联18650型电芯，布设“半包裹”的液冷偏管极有必要。


相对主动风冷散热系统，靠近风道边缘的电芯降温效果明显，而处于“中间”位置的电芯降温效能不高。甚至可能出现高达19摄氏度。


适配动力电池液冷技术后，电池电芯温度处于10-35摄氏度，较最合理的23摄氏度更贴合。

有研究数据表明：

在环境温度23摄氏度时，6238余天后，电池剩余容量为80%。但是电池在55摄氏度环境下，272天后电池剩余容量已达到80%。温度升高至32摄氏度，电芯平均寿命下降95%以上。


在江淮iEV系多款电动汽车上，标配的动力电池液冷系统之前，都要根据不同车型自重、电机功率、续航里程以及快充电流等参数进行仿真测试。


尤其在不同工况（开/闭空调、环境温度、电池温度）对制冷剂不同流量精准计算，最终获得电池内部偏管布设数量、形状和结构。保证在散热模式开启后3分钟，带走70%的电芯热量。并根据所有处于BMS系统监控下的电芯温度，决定制冷剂在管路内流动速度，平衡动力电池分配给电子水泵的耗电量和续航用耗电量。

至2018年，以iEV7S为代表的多款以上市的江淮电动汽车配备动力电池液冷技术，在克服18650型电池固有的短板（电芯数量大，对散热需求数量多布置复杂）后，细化动力电池散热和预热温度控制效能，降低电池总成除电芯外附属分系统重量，以此提升电驱动效率。

可以说，动力电池液冷技术的适配，且与整车的有效集成，满足iEV7S及其他江淮系列电动汽车，在不增加整车自重前提下，满足极寒和高温万搏体育手机登录 工况的续航里程真实性，拉升快充电流缩短充电周期，并具备更好的整车安全性能。