大众82kWh的MEB电池系统与集成液冷板
关于大众MEB平台电池系统的配置与设计,之前写过两篇文章《大众MEB的电量配置策略》,《大众MEB电池系统:电芯/模组到Pack集成的探讨》基本把大众平台化电池系统的思路做了一个总体介绍。随着信息的披露,更多的设计细节得到确认。
上周大众在《In brief: Key components for a new era - the battery system》展示了最新的MEB电池系统构成图,如下,这里据此更新下分析,主要是两方面内容,一是82kWh的配置方案,二是探讨下液冷板的集成设计。
这个图为82kWh电量的电池系统,按照大众的划分,续航里程会达到550km(WLTP工况)。整个包有12个模组,每个模组有24个电芯,电池包的总电压最大为408V。据此推断,这个设计方案应该是LG软包的3P96S,共计288个电芯,每个电芯为78Ah,电芯沿模组的纵向排布。
对于方形电芯,将沿模组的横向进行排布,之前根据CATL电芯来推测其有两个方案,一种是已有的156Ah,采用1P12S;另外一个为1P8S,电芯要在200Ah以上,目前CATL正在推它的234Ah(=78Ah*3)电芯产品,这个方案看起来也可行了。以下图中两电芯为大众在推出48kWh电池系统时所展示的电芯样品。
大众目前已经公布的MEB车型ID.3按电量分为3类,2种不同的箱体,其中,48kWh和62kWh共用一个箱体,82kWh用一个箱体。前面3类将首先推出,配置如下图所示,可以看出,大众在可用SOC方面取值约为94%。
48kWh的电池系统如下所示:
在82kWh的方案中,每个模组上分别有BMU,BMS和高压连接器组件(Connector Strip)集中到PACK的一端,48kWh和62kWh,则是留有专门的一个模组空间来布置。
整个下箱体由一个中央纵梁和6个横梁组成,这个设计与Model S的有些类似,让高低压线束走中央纵梁。下箱体集成了液冷系统,从描述来看,是由铝材制造而来:
The aluminium battery housing with an integrated crash frame protects the battery andprovides optimal stability as well as significant weight saving。
这里,我觉得大众有可能会采用两种不同的箱体材料,在48kWh电池系统披露时,看到箱体的材料为高强度钢即低端车型会采用该种方案,高端车型采用铝合金。这里主要是成本考虑,统一采用铝合金,当然可以获得更低材料采购成本;但高强度钢本身+相对简单的工艺,成本会低于铝合金方案,不同车型分开采购,总成本可能会更低,毕竟箱体本就有两种类型。
对于热管理方案,至今MEB也有过不小的变动。在2018年我了解到的开发方案配置为:
55kWh(低配风冷);
62kWh(低配液冷);
82kWh(高配液冷)。
现在,可以看到55kWh调整为了48kWh(国内有可能会采用55kWh的方案),热管理均改为了液冷。这个改动如果是基于高镍电芯来进行的话,是非常有必要的。猜想大众在最初高估了电芯的安全性。
液冷系统我们知道它是集成在下箱体底板下面,但大众还没正式公布过详细的产品图,因此,还无法一睹真容。不过,从大众的专利来看,与以下的两组设计很接近,如下两图所示液冷板的正面视图、底面视图。整个液冷系统采用多个流道并联设计,以保证每个模组下均有一个流道分支。
这是底部冷却的设计思路,模组与下箱体底板内表面有导热胶改善导热效率;大众似乎同时也在开发电芯侧面冷却的方案,即冷却板是竖立着而非平铺。
无论是箱体材料还是冷却方案等,都需要在性能和成本之间取得一个最佳的平衡点,这个是大众所擅长的,后续待有进一步拆解时将重点探讨下MEB如何来权衡性能和成本,这会是一个有趣的话题。