Model 3 基于加热的快充电池热管理策略
时间:2019-12-29 16:05来源:汽车电子设计 作者:朱玉龙
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在我们说做不同的充电策略的时候，限制的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Super Charging v3出来以后，再加入“On-Route Battery Warmup”功能之后，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。
01
Super Charging的充电
热管理的策略Benchmark
在AVL的Benchmark报告里面，有以下的这个数据，我们可以看到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。从这个图里面，我们可以Model3里面对于快充的功率是建立在较高的温度提升上面的。
图1 Benchmark的拐点温度
在Bjørn Nyland做了一些实验种，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。
图2 充电桩（Max194kw）下的温度情况
在这个过程里面，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。
图3 在电池温度25度的时候，电机加热一直开
而在监控中，最高的温度达到了54.5度。特斯拉的温度传感器的布置和我们想的不太一样，所以这个温度的差异是布置的均一性造成的，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冷下来。
02
50kW充电也这么干？
整体的温度提升
我觉得最最不可思议的事情，Bjørn Nyland在50kW做的实验也到了一个惊人的相似，在50kW的直流快充桩上的功率、SOC和温度的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来看有非常大的差异，电池的温度一直在被加热到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。
图4 50kW充电温度也要提升那么高
前后电机的温度如下图所示，分别在90度和70度左右，这个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。
图5 50kW的条件下前后电机继续加热
所以这么一来，特斯拉把整体快充的温度就是放在了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。
这个事情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，但是要有安全性。
小结：通过Scan My Tesla这个软件可以拿到不少的信息，真是从里面得软件参数反推一些细思极恐的策略。不知道说啥好，肯定对于软包和方壳的管理策略要重新思考。
(责任编辑：子蕊)
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