Rivian皮卡的整车热管理策略

Rivian最近发布了一段小视频,主要阐述了他们如何在保证在极恶劣的环境中,依然能提供良好的整体性能,这其中就包括在高温、低寒环境中整车表现。

对于电池包内Rivian的冷却方式,我们已经知道,它是第一个采用了对21700电芯底部冷却的企业,这种冷却方式的效率相对于圆柱电芯的侧面冷却要高些。

对于如何来管理电池包的温度,以及如何来根据外界不同的温度、整车不同的状态来调整控制策略,我们可以从Rivian的专利US20180086224A1中来详细了解。我们知道,电池包是一个非常大的热容量部件,Rivian则特别利用了这一点。

与大部分的电动汽车类似,Rivian将整个热管理区域分为3块:乘员舱、电池包以及前后电驱动系统,它的热管理内视图如上图所示。

这里点下几个零部件,便于大家理解:

乘员舱102 、车身103 、车轮104、前驱系统106 、后驱系统108 、前驱动温度传感器110、前驱动控制器112、后驱动温度传感器114 、后驱动控制器116、电池包118、电池包温度传感器120、OBC +DCDC 124、电池加热器PTC 125

HVAC 126、乘员舱热交换器(热泵)128、PTC 130、空调蒸发器132

进风136、乘员舱温度传感器140、人机交互界面142、AGS 154进气格栅

散热器 150、冷却液存储器 156、空气157、冷凝器170、风扇174、176压缩机EAC、膨胀阀178

对应上图的整车热管理框图如下所示:

在这个方案中,Rivian采用了两个3向阀来控制冷却液的流向,也可以使用1个5向阀来实现同样的功能。

整车的热管理分为两个方面:一个是冷却,另一个是加热。冷却分为3个回路,电池包回路、电驱动回路(Powertrian,PT),以及乘员舱回路。整个冷却回路分为4个不同的状态,

比如,第一种状态如下:

可以看出,这种状态下,电池包回路与前后电驱动系统回路的冷却是分开的,二者互不干涉,但均没有通过车辆前端的散热器LTR和冷凝器等。

第二种状态,是电驱动系统回路与散热器、冷凝器接通;但与电池包回路仍是独立的:

第三种状态,是电池包回路与电驱动系统回路连通。

第四种状态,是电池包回路与电驱动系统回路连通、与前端的散热器、冷凝器也连通。

以上只是冷却部分,对于加热部分,根据是否高热需求、是否启动电池包的PTC加热器等,将加热部分又分成了7个状态,这里不一一阐述。

上面只是对整个热管理系统进行了介绍,包括冷却和加热两大块,并简单地切分了不同的热管理状态,这离具体的热管理策略(什么情况下,阀的开关、加热器的启停等)还差很多。而这块往往就是每家车企的核心了,很少是对外公开的。

比较幸运的是,Rivian在专利中对这块进行了部分披露,把不同温度下的热管理系统动作给出了一个矩阵表,如下所示:

这个矩阵表至少对不同温度下,整车的热管理策略进行了一个较明确的示例。当然,实际产品中,热管理的策略要比这复杂的多,还包括不同电量下,当乘员舱的温度控制、电池包热管理控制相冲突时,如何决定优先级的问题,等等。


Backup data

这个专利英文共计63页,中文68页,描述地比较详细,感兴趣的可以回复热管理0625,自行下载研究。


前沿培训|电动汽车换电技术与Pack冷却管路设计


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