以特斯拉V3超充桩为例,浅析基于加热的快充电池热管理
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发布时间：2022-05-23 18:21
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时间：2023-11-05 14:57
作者简介：朱玉龙，资深电动汽车三电系统和汽车电子工程师，目前从事新能源汽车电子化工作，10年以上的新能源汽车专业从业经验，在电池系统、充电系统和电子电气架构方面有较深的认识和实践，著有《汽车电子硬件设计》，开设《汽车电子设计》公众号。
车企在做不同的充电策略的时候，*因素主要有电池在不同温度和不同SOC下的允许功率，因此在特斯拉Super Charging V3出来以后，以及“On-Route Battery Warmup（在途电池预热）”功能的推出，与我们传统基于电池寿命+电池安全的热管理策略有一些不同，这个应用的范围和软包&方壳电芯的差异，需要我们仔细比对。
1） Super Charging的充电情况
在AVL的Benchmark报告里面，有以下的这组数据：Model 3的充电功率提升是在电芯温度达到26度以后，然后电池的温度持续上升，达到49度，在前后这段时间电池冷却系统开始启动。从下面这张图中，我们可以看到Model 3对于快充的功率是建立在较高的温度提升上面的。
在Bj?rn Nyland做的一些实验中，我发现了一个更奇怪的事情：在持续的直流充电过程中，电芯在快充产热，在一定的温度范围内之内，前后两个电机的温度不断提升，不断产生热量加热电池。
如下图所示，这个实验是在Ionity的350kW的快充桩上做的，所以最高的Model 3的功率可以达到近200kW，电芯的温度一直在提升，到峰值的54度。
在这个过程中，前后电机的转子温度、电池冷却液的输入温度和电芯温度一览无余，大家看看这个策略。
而在监控中，最高温度达到了54.5度。需要强调的是，特斯拉的温度传感器的布置和我们预想的不太一样，所以如此小的温度差异是布置的均一性造成的，而不是实际的温度差异——在长模组里面，真实的温度差异不会只有1度。所以某种意义上，在这个直流快充的逻辑设计里面，是容忍电芯达到相当高的温度，然后在充电后期使用冷却系统再把电池的温度降下来。
2） 50kW下的电池温度管理
个人觉得最最不可思议的事情，是Bj?rn Nyland在50kW做的实验也呈现了一个惊人的相似：在50kW的直流快充桩上的功率、SOC和温度曲线，描绘出来以后如下图所示，把电池的温度管理和我们常规的管理策略对比来看有非常大的差异，电池的温度一直被加热到40°左右的时候才停止，虽然这个更低的许用功率已经能够满足50kW的需求。
前后电机的温度如下图所示，分别在90度和70度左右，这是可以看到控制策略里面有意采取了加温的措施，所以在SOC达到65%左右之前，电池的冷却液（这时候该叫加热液）的温度比电芯的平均温度来得高。
所以能够确认，特斯拉把整体快充的温度设置在了26度以上才开始加功率，在较低功率下也使用较高的温度策略来充电，这个设计其实和我们之前在30-35度开始进行冷却的想法是完全不一样的。温度这个参量，在这里面有了更多的意义，只能从电芯的微观层面去解释了。
这时又要回到电芯层面了——在较高温度下的快充，如何保证温升在一定范围内，同时要保障安全性。
小结：
通过Scan My Tesla这个软件可以获得不少的信息，真是能从里面的软件参数反推出一些细思极恐的策略。
文｜朱玉龙
图｜朱玉龙 网络及相关截图
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