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广汽Aion LX的液冷系统散热效率分析

Aion LX是广汽埃安品牌在2019年推出的首款纯电SUV,采用了590模组技术,整个电池系统的组成和布置如下图:




共计14个模组,每人模组由8个电芯构成,模组上布置有2个温度传感器,它的位置如下图所示:



Aion LX的液冷系统选择的是当时比较主流的口琴管方案,整个冷板部件的设计如下图所示:



整个管路设计是由一侧进水,另一侧出水,每个模组的下方有8根并联的口琴管,从电芯到冷板之间的传热路径是:电芯-模组底部(绝缘贴膜,为无底板方案)-导热垫-冷板,如下所示。



由于采用的是口琴管,它这里采用了橡胶支撑结构,以保证口琴管与电芯表面有可靠、紧密的接触。


为了能够对整个系统的热管理效率进行分析,还需要将电芯的基本热性能确认,如下表所示,这里分析的是180Ah电芯的短续航版。



对整个电池包进行热仿真与测试验证的对比,如下图,可以看出,仿真与测试的结构基本一致,最高的温度出现在第8个模组M8的1号温度采样点NTC1为53.9℃,仿真与测试的最大温差为1.4℃。

有了这样一个仿真,便可以对电池包内各环节的产热、散热情况进行定量地探讨。从下图的产热-散热功率图能够看出:



(1)电芯和Busbar是主要的产热源,其中电芯为4715W,模组上的busbar为177W,模组间的busbar为60W;

(2)导热垫+端板+侧板是电芯的主要散热路径,总的散热功率为3483+90+99=3672W;而连接电芯所用的busbar由于温度高,还向电芯进行传热,所以电芯的总产热为4715+164=4879W;基于此,可以推算液冷系统的冷却效率为75.3%(3672/4879);

(3)所有散热路径中,通过冷却散热的比率为91.6% (3365/3672),其它则通过热传导的方式散到了外环境中。


冷板系统的技术已经有了很多的演变和迭代,核心的还是如何提高散热效率,其次是减少整个冷板系统的体积占用和重量。