Porsche Taycan电池系统技术(1):水冷板设计

今天来看下Porsche Taycan液冷系统的水冷板设计。分3个部分:(1)冷板与下箱体的集成;(2)冷板的结构设计;(3)电芯与冷板的导热路径。
Taycan是基于J1平台开发的一款高端BEV,J1平台与Audi e-tron所使用的MLB evo平台类似,均是基于燃油车平台改造的,是一个过渡阶段的平台技术,二者最终都会采用PPE平台技术。
因此,Taycan和Audi e-tron的电池系统设计存在许多的共性技术,但又会有细小的差异,这里我们就具体来比较下它们在水冷板设计上的差异。
首先,二者都是采用的冷板集成到下箱体的方案,这是近些年水冷系统设计的一个主流方向。

这个方案最具优势的一点就是将冷却液与电芯/模组隔绝了,消除了一个安全隐患。Taycan的模组布置分上、下层,所以它的水冷系统也是分上下层,总共有13个冷却支路,如下图所示。与e-tron相同,整个水冷板通过结构导热胶与下箱体粘接在一起,冷却液的进、出水口在电池包的同一端,所有13个支路均从一侧进水,另一侧出水。

第二,每个冷却支路有2个水冷管并联,水冷管采用口琴管的方案。从冷管的横截面图可以看出,每根冷管共有10个并联流道,每个流道的尺寸为3mm*2mm;整个冷管的厚度约为4mm,宽度约为35mm。

Taycan冷管横截面

这点与e-tron是不同的,e-tron每个支路就是一个水冷管,这单根水冷管的宽约为84mm,共有28个流道,流道的尺寸约为2.6mm*1.7mm;整个冷管的厚度约为2.5mm,比Taycan薄得多。390模组的宽度大约为151mm,按此估计,Taycan的冷板面积大约占整个模组底面的46.4%,e-tron的冷板面积大约占整个模组底面的55.6%;如下图所示。
我觉得大众在这里尝试了两种方案,同样是390模组,对比下来后,可以为后续的水冷设计做下积累。如果我们再把横向比较的范围拉长些,比如把MEB的590模组考虑进来,再对比MEB的整块大的水冷板,就可以提取出很多更有价值的东西。我们就能够看到大众在同一代技术(390)中的方案演变,和到下一代技术(590)中的迭代。这也间接告诉我们大众是如何来进行大模组水冷设计的。
最后,我们来看下冷板和电芯之间的导热路径。
上面这个图很清晰地展示了电芯-模组-冷板之间的连接关系,电芯的热在横向上,会通过电芯大面之间的胶相互传导,然后在纵向传递到模组壳体的蓝色结构导热胶,蓝色胶再传递给模组的铝壳体,模组壳体再通过粉色的导热胶传递给PACK箱体,PACK箱体再通过结构导热胶传递给冷板。概况如下:
电芯→蓝色结构导热胶→模组壳体→粉色导热胶→PACK下箱体→结构导热胶→水冷板
漫长的一个路径。
包括冷板在内,Taycan的整个电池系统技术是比较传统和保守的,与国内并没有太大的差距,德国企业目前的电气化的方案往往都还是比较成熟的解决方案。
明天我们再对比下Taycan与e-tron的模组设计。

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