「芝能報告」電池冷媒直冷技術(shù)的發(fā)展趨勢

芝能汽車目前和汽車館主聯(lián)合一起在做行業(yè)月度報告，我們摘選一部分信息供大家參考。

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電池冷媒直冷技術(shù)

冷媒直冷技術(shù)的原理是通過壓縮機將制冷劑氣體壓縮成高溫高壓的氣體，然后進入前端冷凝器后，將制冷劑氣體被冷凝成高溫中壓的液體，高溫中壓的液體通過膨脹閥碰撞，將低溫低壓的兩相流進入蒸發(fā)器，蒸發(fā)器通過車艙空調(diào)蒸發(fā)器或是電池包內(nèi)的冷板，制冷劑吸收熱然后不斷蒸發(fā)，最后變成氣體通過膨脹閥回到壓縮機完成整個循環(huán)。

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電池系統(tǒng)使用冷媒直冷技術(shù)

在電池里面使用直冷系統(tǒng)的，有BMW、Benz等企業(yè)，隨著和液冷系統(tǒng)的不斷比較，目前除了在插電混動系統(tǒng)內(nèi)使用以外都是使用液冷系統(tǒng)。

在全球來看，電池直冷系統(tǒng)做的有規(guī)模較大的只有比亞迪。比亞迪海豚車型集中了比亞迪一直探索應(yīng)用的兩個技術(shù)，一個是熱泵，一個是直冷，通過這兩個技術(shù)組成 熱管理集成系統(tǒng)。

將電機電控處產(chǎn)生的余熱再被利用起來，用于低溫時對電池的加熱。熱泵有助于進一步提高整車電能的利用率，節(jié)省電量；直冷進一步提高對電池的冷卻效果，在同等條件下，直冷技術(shù)的效果遠遠比液冷技術(shù)更高，尤其是均溫性上。

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如何看待行業(yè)的技術(shù)趨勢

冷媒直冷技術(shù)最大的技術(shù)難點是電池蒸發(fā)器的均溫設(shè)計非常困難，需要滿足電池的均溫要求，對于汽車企業(yè)來說，由于質(zhì)保時間越來越長，所以一般要求是電池系統(tǒng)內(nèi)電芯之間溫差不超過5℃（冷卻工況+加熱工況）。

加熱怎么辦？一般需要額外的直接式加熱裝置用于低溫加熱，直接式加熱目前為了保證安全，加了很多冗余的安全設(shè)計，反而畫蛇添足。

現(xiàn)在這個階段冷媒直冷往往是配合電池自家熱算法一起推廣的，目前來看還沒有成為行業(yè)主流的設(shè)計方案。

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BMW的冷媒直冷

BMW的工程師，是在第一代BMW I3上嘗試探索了冷媒直冷技術(shù)，但是在后續(xù)的產(chǎn)品中，都限制在插電式混合動力中使用，BMW大部份的插電混動車型都使用了冷媒直冷技術(shù)。

寶馬目前使用的PHEV 中使用的冷媒直冷的電池熱管理系統(tǒng)，采用水冷冷凝器，通過冷媒管路將冷凝后的冷媒分為兩路供應(yīng)。一路通過管路進入乘員艙蒸發(fā)器，另一路則經(jīng)過一段較長的管路到達電池包，并通過電池冷媒直冷板來進行冷卻。過熱后的冷媒與乘員艙蒸發(fā)器的過熱冷媒會合并，然后進入壓縮機。

設(shè)計中冷媒管路采用鋁管，并通過法蘭連接。法蘭設(shè)計中有導(dǎo)向柱，并且采用了環(huán)形的徑向密封?？刂齐姵匕睦涿街崩浒宀捎昧藷崃ε蛎涢y來控制熱管理。

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比亞迪的冷媒直冷 PHEV

BYD DMI混動車型首先采用了冷媒直冷的熱管理技術(shù)，通過通用的冷媒直冷電池組平臺，應(yīng)用于多個平臺和車型，如秦、宋、唐等。

BYD DMI電池冷媒直冷技術(shù)的工作性能要求是，在電池起始溫度38℃、SOC 100%的情況下，冷媒蒸發(fā)溫度控制在10℃左右，以確保電池最高溫度不超過40℃，溫差在5K以內(nèi)。測試包括換熱功率、壓縮機功耗、電池出口冷媒干度、質(zhì)量流量和膨脹閥開度等參數(shù)。

冷媒直冷板的換熱功率約為2kW左右。DMI電池包的結(jié)構(gòu)包括冷媒直冷板和沖壓板。冷板結(jié)構(gòu)簡單高效，采用一進兩出的流路設(shè)計，內(nèi)部分流為兩路。

DMI電池包的具體結(jié)構(gòu)取決于不同車型和電池容量。電池包中的冷板布置在電芯上層，與刀片電芯通過導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)和粘接連接。加熱方面，一開始采用了加熱膜，隨著自加熱技術(shù)成熟，取消了加熱膜的應(yīng)用。

比亞迪是首家大批量應(yīng)用冷媒直冷技術(shù)的車企，在降低成本、減少部件、降低整車重量和提高冷卻、加熱效率方面具有優(yōu)勢。

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冷媒直冷技術(shù)的長遠發(fā)展

冷媒直冷技術(shù)，需要把電池的測試要求和整車設(shè)計結(jié)合起來，通過圍繞CTC技術(shù)的開發(fā)，部分企業(yè)可能在長刀或者短刀片電池上使用此種技術(shù)。

但是我們發(fā)現(xiàn)隨著大功率快充技術(shù)的導(dǎo)入，快充階段的均溫是一個巨大的挑戰(zhàn)。

冷媒直冷是一種從整車來看的低成本方案，具備散熱效果好，價格較低的特點。

對于高端的車型，特別是具備3C/4C要求的純電動汽車，這種設(shè)計并不滿足要求。