奥迪 e-tron电池包的液冷系统

e-tron电池包液冷系统也是采用了三明治的结构,即模组-箱体底部-水冷板。

模组与箱体底部涂有导热胶,水冷板则位于PACK最底面防护板与箱体底部之间。在制热或冷却时,箱体底部也会被加热或冷却,从而耗损掉电能,这是e-tron 和捷豹I-PACE续航里程短的一个原因。带来的好处是水冷板与模组物理隔离开,冷却液泄漏等不会造成直接影响。整车的整个冷却液约22升,总的冷却管长40米。

奥迪希望将电芯的温度维持在25-35℃之间,全天侯在这个水平,是不是对电量的使用太奢侈了。

水冷板

水冷板主要由冷却流道和进出口管路组成,通过冲压和钎焊工艺加工而成。冷却流道共有13个,其分布的方式与模组的布置相同(e-tron共36个模组,13排,每排的模组数量2-3-3-3-3-3-3-3-3-3-2-3-2);所以,对于冷却板来讲,其流道为1P13S。

第1-11个冷却流道在第一层,12-13在第二层;第2-10,以及12冷却通知的长度应该相同;1,11,13的冷却流道长度相同,较短些。每一个冷却流道上放一排模组,因此冷却流道的宽度应该与模组的宽度相当,e-tron的这个模组和奥迪A6有可能是同一款390模组,就此推知冷却流道的宽度应该在151mm,年初奥迪专家在讲演中展示流道横截面的示意图如下。图示共28个孔,假定每个孔5mm,则流道宽140mm,如30个孔,则流道宽150mm,综合来看应该就在150mm左右;水冷板的厚度在3mm左右;长度的话,3个模组的长度为1161mm,模组间间隙假定10mm,则冷却的长度应该大于1361mm,整个PACK的宽度在1630mm,所以,冷却板长度应该在1361mm-1630mm之间。

总结下水冷板的尺寸:1361mm-1630mm(长)*140-150mm(宽)*3mm(高)

水冷板的整个重量在5kg左右,整个PACK重700kg,可知,冷却板占比0.7%。

液冷系统的整体性能

依靠这个水冷板,e-tron整个电池包液冷系统温差控制在5度以内,电芯间的温差控制在5度以内,电芯本体的温差控制在10度以内,这个水平还是较领先的,国内电芯本体的温差要在20度左右。

整个液冷系统的压降在350-400mbar,为避免压降过高致使不同流道内的流速不同,在进水管路一侧有'阻流’性质的baffle,用以提升baffle前液体的流速。

导热界面材料

主要在于模组与箱体底板的热传导,是通过一种双组份导热胶gapfiller来实现。有别于导热垫片,gapfiller更容易实现自动化,热阻会更低,导热系数达3-4W/m·K,也相对较高;此外,gapfiller由于是起始液态,可以与模组贴合地更好。不过,gapfiller固化的时间较长,常温25℃情况下,也要差不多24小时;国内外为数不多的几家企业在做。

这个导热方案的技术点在于两个层面:一是材料,即胶本身的特性需要能满足需求;二是工艺,包括涂胶的速率,胶的长宽,厚薄,固化时间等,后者则需要不断调试,know-how的经验比较多。从e-tron的这个图来看,工艺过程应该是先将胶涂在箱体底部,然后将模组放上面,在压力作用下,胶扩散开来,均匀布在整个模组底部,e-tron胶的覆盖率可达95%。

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