動(dòng)力電池系統(tǒng)熱管理設(shè)計(jì)規(guī)范1范圍本設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定了動(dòng)力電池系統(tǒng)熱管理開發(fā)的設(shè)計(jì)輸入和輸出、開發(fā)流程、基本參數(shù)要求、主要元器件的選型布置要求、主要參數(shù)的計(jì)算。本標(biāo)準(zhǔn)適用于公司動(dòng)力電池系統(tǒng)熱管理設(shè)計(jì)開發(fā)和驗(yàn)證。2術(shù)語(yǔ)和定義下列術(shù)語(yǔ)和定義適合于本標(biāo)準(zhǔn)。2.1比熱容單位質(zhì)量物質(zhì)的熱容量，即單位質(zhì)量物體改變單位溫度時(shí)吸收或放出的熱量。2.2導(dǎo)熱系數(shù)在穩(wěn)定傳熱條件下，1m厚的材料，兩側(cè)表面的溫差為1度（K，℃），在1秒鐘內(nèi)（1S），通過1平方米面積傳遞的熱量，單位為瓦/米·度（W/(m·K)。2.3充放電電倍率充放電倍率=充放電電流/額定容量；例如：額定容量為100Ah的電池用20A放電時(shí)，其放電倍率為0.2C。電池放電C率，1C,2C,0.2C是電池放電速率：表示放電快慢的一種量度。2.4TG0數(shù)據(jù)粗略的三維數(shù)模。表明零件在整車位置上的基本外形和尺寸。數(shù)模包含有主要的特征、邊緣和界面，以及中心線（線束和管狀物），可用于零部件定點(diǎn)。2.5TG1數(shù)據(jù)數(shù)模包含有所有零件界面、過渡面、緊固件孔和位置?？捎糜谲浤Ｖ圃?。2.6TG2數(shù)據(jù)最終的三維數(shù)模。表明了在整車位置上的完整的零件設(shè)計(jì)意圖。數(shù)模可用于正式模具和零件制造。2.7工程樣車FP/EP根據(jù)工程設(shè)計(jì)發(fā)布的信息，采用相應(yīng)工程樣件、制造工藝制造出的滿足設(shè)計(jì)要求的零件，在公司試制車間和/或總裝廠裝配出的樣車。具體分類如下：工程樣車分類零部件供貨狀態(tài)試驗(yàn)?zāi)康墓δ軜榆嘑PCar（FunctionPrototypeCar）手工/簡(jiǎn)易工裝在試制車間完成在項(xiàng)目早期（G7項(xiàng)目啟動(dòng)前）支持新能源汽車電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)初始驗(yàn)證和標(biāo)定工作。工程樣車EP1(EngineeringPrototypeCar)手工/簡(jiǎn)易工裝在試制車間完成為支持整車/系統(tǒng)方案進(jìn)一步的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證，包括整車布置、電氣原理、電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)匹配、電輔助系統(tǒng)及全車通信的聯(lián)合驗(yàn)證。工程樣車EP2(EngineeringPrototypeCar)架構(gòu)件-硬模非架構(gòu)件-軟模在試制車間和總裝車間完成整車設(shè)計(jì)方案的全面優(yōu)化，滿足整車及零部件設(shè)計(jì)規(guī)范和整車產(chǎn)品技術(shù)條件要求，零件調(diào)試、公告法規(guī)驗(yàn)證，總裝順序驗(yàn)證等，生產(chǎn)線的早期工藝驗(yàn)證。3設(shè)計(jì)輸入和輸出設(shè)計(jì)輸入3.1.1電池系統(tǒng)開發(fā)計(jì)劃，包括各階段時(shí)間點(diǎn)、樣車數(shù)量、技術(shù)路線。3.1.2整車VTS所包含的基本性能需求，主要包括充放電使用環(huán)境溫度范圍、整車設(shè)計(jì)的驗(yàn)收工況以及各工況條件下需求的充放電功率、充電時(shí)間要求、整車可提供加熱冷卻功率，見附表A。3.1.3整車與電池系統(tǒng)接口要求（液冷車型），主要包括液冷接口位置、接口標(biāo)準(zhǔn)。3.1.4電池系統(tǒng)性能參數(shù)，主要包括串?dāng)?shù)、并數(shù)、電壓、充放電功率矩陣表。3.1.5電芯熱物理參數(shù)，主要包括電芯密度、比熱容、導(dǎo)熱系數(shù)、發(fā)熱功率以及電芯尺寸。3.1.6電池系統(tǒng)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，主要包括電池系統(tǒng)的三維模型、總成圖、BOM表、材料清單。設(shè)計(jì)輸出3.2.1熱管理系統(tǒng)技術(shù)要求。3.2.2熱管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。3.2.31D仿真分析模型。3.2.4CFD仿真分析網(wǎng)格模型。3.2.5熱管理系統(tǒng)BOM及圖紙。3.2.6系統(tǒng)性能仿真分析報(bào)告。3.2.7系統(tǒng)流場(chǎng)仿真分析報(bào)告。3.2.8熱管理系統(tǒng)方案驗(yàn)證報(bào)告。3.2.9熱管理系統(tǒng)開發(fā)總結(jié)報(bào)告。4設(shè)計(jì)流程4.1開發(fā)流程4.2開發(fā)階段及輸出文件序號(hào)開發(fā)階段主要工作輸出文件備注1概念開發(fā)整理熱管理系統(tǒng)性能需求參數(shù)及電芯性能參數(shù)；初步計(jì)算熱管理系統(tǒng)基本參數(shù)；根據(jù)TGO模型布置熱管理概念方案?！稛峁芾硐到y(tǒng)技術(shù)要求》《熱管理系統(tǒng)概念方案》《熱管理系統(tǒng)概念方案評(píng)審報(bào)告》2FP階段根據(jù)概念方案完成FP熱管理方案設(shè)計(jì)工作；低溫加熱功能性熱模擬分析；高溫大倍率充放電冷卻功能性熱模擬分析?！禙P熱管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案》熱管理系統(tǒng)BOM及圖紙《熱管理系統(tǒng)DVP》《加熱功能性仿真分析報(bào)告》《冷卻功能性仿真分析報(bào)告》《熱管理系統(tǒng)方案評(píng)審報(bào)告》3EP階段功能性DV測(cè)試；EP熱管理方案設(shè)計(jì)；低溫加熱功能性熱模擬分析；常溫大倍率循環(huán)工況模擬分析；常溫?zé)崞胶庋h(huán)工況模擬分析；高溫?zé)崞胶庋h(huán)工況模擬分析；工況DV測(cè)試?！豆δ苄訢V測(cè)試報(bào)告》《EP熱管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案》《加熱功能性仿真分析報(bào)告》《常溫大倍率循環(huán)工況仿真分析報(bào)告》《常溫?zé)崞胶庋h(huán)工況仿真分析報(bào)告》《高溫?zé)崞胶庋h(huán)工況仿真分析報(bào)告》《熱管理系統(tǒng)方案評(píng)審報(bào)告》《熱管理系統(tǒng)工況DV測(cè)試報(bào)告》如果EP方案發(fā)生較大變動(dòng)，需要對(duì)系統(tǒng)功能性重新分析。4小批量生產(chǎn)試驗(yàn)問題解決完畢后，準(zhǔn)備小批量生產(chǎn)的相關(guān)工作。《熱管理系統(tǒng)開發(fā)總結(jié)報(bào)告》5熱管理系統(tǒng)參數(shù)要求序號(hào)項(xiàng)目參數(shù)1加熱速率（-20℃）≮48K/h2系統(tǒng)電芯溫差≯10K3電芯最高溫度限制≯55℃4冷卻效率≮70%5加熱效率≮70%6主要元器件選型及布置1.加熱裝置可以使用電阻絲、印制電路、PTC、WTC等形式；2.冷卻裝置可以使用風(fēng)機(jī)、蒸發(fā)器、水冷板等形式；3.加熱冷卻裝置布置位置要盡量保證熱流方向與電芯高導(dǎo)熱率方向一致；4.加熱冷卻裝置布置要盡量接觸到電芯的大面面積；5.加熱冷卻裝置不能承載過大壓力，嚴(yán)禁使用其作為支撐部件；6.空間允許的須在加熱冷卻裝置和電芯或模組之間增加高導(dǎo)熱率材料，以保證導(dǎo)熱均勻性和效率；7.加熱冷卻裝置須采用阻燃材料。7主要參數(shù)計(jì)算7.1加熱功率式中：為加熱功率，為電芯比熱容，為溫升速率，為加熱效率因數(shù)，為電芯總質(zhì)量。式中：為最低允許充電溫度，為最低使用環(huán)境溫度，為充電加熱時(shí)間。7.2冷卻功率式中：加熱功率，為電芯比熱容，為電芯發(fā)熱功率，為冷卻效率因數(shù)，為電芯總質(zhì)量，為系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間，為電芯允許溫升。7.3混合壁面導(dǎo)熱系數(shù)式中：k為混合壁面導(dǎo)熱系數(shù)，h1為高溫側(cè)熱對(duì)流系數(shù)，為實(shí)體導(dǎo)熱系數(shù)，為壁面厚度，h2為低溫側(cè)對(duì)流系數(shù)。

附錄A

（規(guī)范性附錄）

附表表A.1初始電芯性能參數(shù)表項(xiàng)目參數(shù)電芯熱物理參數(shù)導(dǎo)熱系數(shù)（W/m*K，X、Y、Z方向）密度（kg/m3）比熱容（J/kg*K）40℃電芯最大持續(xù)放電倍率發(fā)熱功率（W）40℃電芯最大持續(xù)充電倍率發(fā)熱功率（W）地面充電最低允許充電溫度（℃）溫差要求（K）車載充電最低允許充電溫度（℃）溫差要求（K）放電最高允許放電溫度（℃）溫差要求（K）表A.2整車性能需求表項(xiàng)目參數(shù)地面充電使用最高環(huán)境溫度/℃使用最低環(huán)境溫度/℃充電加熱時(shí)間（初始溫度低于充電允許溫度）/min充電冷卻時(shí)間（初始溫度高于充電允許溫度）/min整車可提供最大加熱功率/W整車可提供最大冷卻功率/W持續(xù)充電電流/A車載充電使用最高環(huán)境溫度/℃使用最低環(huán)境溫度/℃充電加熱時(shí)間（初始溫度低于充電允許溫度）/min充電冷卻時(shí)間（初始溫度高于充電允許溫度）/min整車可提供最大加熱功率/W整車可提供最大冷卻功率/W持續(xù)充電電流/A放電使用最高環(huán)境溫度/℃使用最低環(huán)境溫度/℃30min最高車速放電電流/ANEDC工況放電時(shí)間—電流表（1s）整車可提供最大加熱功率/W整車可提供最大冷卻功率/W表A.3電芯性能參數(shù)表項(xiàng)目參數(shù)電芯熱物理參數(shù)導(dǎo)熱系數(shù)（W/m*K，X、Y、Z方向）密度（kg/m3）比熱容矩陣表見附表1電芯充放電發(fā)熱功率矩陣表見附表2、附表3地面充電最大允許充電電流矩陣表見附表4溫差要求矩陣表車載充電最大允許充電電流矩陣表見附表4溫差要求矩陣表放電最大允許放電電流矩陣表見附表5溫差要求矩陣表附表1：比熱容矩陣表測(cè)試樣品名稱：樣品類型：質(zhì)量（kg）：溫度（℃）-20-100102030405060比熱容（J/kg*K）比熱容平均值（J/kg*K）附表2：電芯放電發(fā)熱功率矩陣表（W）測(cè)試樣品名稱：樣品類型：質(zhì)量（kg）：放電倍率溫度/℃-25-22.5-20-17.5-15-12.5……60Imin10.1C0.33C0.5C0.66C1.0CImax1Imin1是最小允許放電電流；Imax1是最大允許放電電流。附表3：電芯充電發(fā)熱功率矩陣表（W）測(cè)試樣品名稱：樣品類型：質(zhì)量（kg）：充電倍率溫度/℃-20-17.5-15-12.5……55Imin20.1C0.33C0.5C0.66C1.0CImax2Imin2是最小允許充電電流；Imax2是最大允許充電電流。附表4最大允許充電電流與溫差要求矩陣表-20℃-5℃15℃25℃45℃55℃地面充電充電電流/A最大溫差/K車載充電充電電流/A最大溫差/K附表550%SOC時(shí)最大允許放電電流與溫差要求矩陣表-25℃-20℃-10℃0℃10℃20℃40℃50℃60℃放電電流/A最大溫差/K附表6效率因素表冷卻效率因數(shù)風(fēng)冷比表