本田從PHEV過渡到BEV里面的熱管理差異

本田從 Clarity PHEV（Clarity BEV 是一款試驗(yàn) BEV），到后續(xù)的 Honda e 的 BEV，間隔的時(shí)間差不多是兩年。這兩臺(tái)車在整車熱管理和電池系統(tǒng)的加熱和冷卻方面有大部分的繼承關(guān)系，也有好多地方的改進(jìn)。備注：本田的工程師喜歡在 SAE 上發(fā)布技術(shù)文章，兩個(gè)主要內(nèi)容來源為 2018 年的《Integrated Cooling System for Underfloor High Voltage Devices in PHEV》，2020 年的《Powertrain Thermal System Development for Small BEV》

01 兩款車總體熱管理相似的地方

如下圖所示，Clarity 和 Honda e 兩款車的布局都是采用電池地板化的布置，Clarity PHEV 是把 DCDC 集成在電池系統(tǒng)內(nèi)，OBC 后置，PCU 和前部的引擎進(jìn)行集成化布置；而 Honda e 是后驅(qū)方式，OBC 和 DCDC 是分離的，放在了前艙；PCU/Motor 部分后置。

圖 1 Clarity 和 Honda e 的布置?

從總體要求來看，兩款車的基本需求是沒有差異的，電池的目標(biāo)溫度區(qū)間在 25-35°左右，其他功率電子的目標(biāo)溫度在 55°左右。?

表 1 PHEV 和 BEV 的主要部件熱管理需求?

而相應(yīng)的相似的電池溫度和冷卻液溫度的管控區(qū)間，都可以分為五個(gè)區(qū)間。在高溫區(qū)，兩個(gè)系統(tǒng)是完全相似的，在低溫區(qū)由于 PHEV 有很大的優(yōu)勢，就是電芯的工作模式可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的特性來調(diào)整，所以低溫的時(shí)候加熱并不是一個(gè)很重要的討論范疇。而在 BEV 里面，在電池溫度低和冷卻液溫度同時(shí)低的時(shí)候，就需要很細(xì)致的采用電池加熱器，并且把加熱的回路控制在一個(gè)最小的范圍內(nèi)，以保證有限的能量最大化利用。?

圖 2 本田定義的溫度管理（電池溫度和冷卻液溫度為變量）的區(qū)域?

02 總體熱管理加出來的模式

因此在設(shè)計(jì)中，如下圖所示，整體的差異在這幾個(gè)方面：?

1）PHEV 里面由于 DCDC 布置在電池系統(tǒng)內(nèi)，DCDC 和 OBC 的管路是并聯(lián)的，然后和電池進(jìn)行串聯(lián)；而在 BEV 里面，兩個(gè)上下布置直接就串在了一起；?

2）BEV 里面比 PHEV 多了一個(gè)冷卻水路的閥，最主要的目的是在不同的低溫環(huán)境下，調(diào)節(jié)電池升溫的速度；

圖 3 PHEV 和 BEV 整體熱管理的差異?

在下面兩個(gè)表格里面，我們可以看到?

1)PHEV 的電池工作模式比較簡單，最惡劣的兩種模式是在電池大功率輸出和 DCDC 工作的時(shí)候，整體的耗散功率也只有約 550W 的狀態(tài)；在慢沖狀態(tài)下，所以跳過電池冷卻就可以了，讓電芯自然升溫?

2)BEV 的工作模式就比較復(fù)雜了，也同時(shí)借鑒了之前 PHEV 管控模式，在充電和工作模式下也是同樣采取把電池 Bypass 的做法；由于有了電池加熱的模式，通過 EMW2 和 EMW2 的控制，讓整個(gè)加熱回路最小化。

圖 4 兩款車不同控制的模式?

本田在 PHEV 里面基本沒怎么考慮電池的加熱，而在 BEV 里面分別考慮了：

1)預(yù)熱：車在出去之前，電池溫度開始快速加熱，這個(gè)是在有沒有充電條件下，系統(tǒng)啟動(dòng)以后都立即進(jìn)行的設(shè)計(jì)?

2)充電加熱：在低溫充電下的快速加熱?

3)停車加熱：這個(gè)很特殊的，如果把車長期停在寒冷的區(qū)域，這臺(tái)車能自己運(yùn)行整個(gè)系統(tǒng)讓電池的溫度保持在一定的范圍內(nèi)，這個(gè)是在插電狀態(tài)的設(shè)計(jì) 4)行車加熱：在行車過程中，電池通過兩種不同的模式加熱，這種一般分為快熱和慢熱?

表 2?不同模式的運(yùn)行區(qū)分?

圖 5 電池在不同模式下的加熱?

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小結(jié)：在整車熱管理方面，其實(shí)純電動(dòng)汽車提出了更高的要求，特別是在低溫環(huán)境適應(yīng)性和大功率充電的條件下，我覺得一定是需要把 BEV 平臺(tái)和 PHEV 平臺(tái)在熱管理部件的規(guī)格上做一些區(qū)分，然后做整體的優(yōu)化，很難兼容兩個(gè)需求差異比較大的東西。當(dāng)然有一些部分是兼容和相似的，明天我們重點(diǎn)看一下本田的電池內(nèi)部冷卻的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)。