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摘要:分析電動汽車常用的電池熱管理設備的選型和布置的基本原則及布置方式。
關鍵詞:電動汽車;電池熱管理;簡易機組;獨立機組;非獨立機組
電動汽車電池熱管理系統是通過外部設備來調節電池的工作溫度，使電池始終能在合適的溫度范圍內工作。對于鋰電池來說，其溫度在20～35℃工作狀態最佳。溫度較低時其容量衰減，功率性能下降;溫度較高時自放電風險增加，內部副反應增多，影響電池的可用容量，降低電池的使用壽命和效率［1－2］。電池熱管理包括:在夏天，當電池溫度過高時，給電池降溫，避免電池產生不可逆的熱反應而發生安全事故;在冬天，當電池溫度過低時，能夠給電池加熱，保證電池的充放電性能，同時避免電池低溫工作時在電池負極產生析鋰而造成電池內部短路等風險［3－4］。
1電池熱管理設備的選型
電池熱管設備的選型需要結合車輛使用場景及電池布置位置進行，以滿足車輛對電池熱管理的要求，確保電池處于“舒適”的工作環境中，從而提高電池使用壽命。下面介紹幾種客車常見的電池熱管理設備的選型。1)簡易機組。制冷時將空調冷氣引入機組內與循環防凍液進行熱交換;制熱時是電液體式加熱器加熱循環防凍液。防凍液冷卻或加熱后進入電池箱，對電池進行熱管理，確保電池在控制的溫度范圍內。與獨立機組和非獨立機組相比，簡易機組成本最低、系統最簡單，同時因簡易機組無蒸汽壓縮式制冷循環，相對來說也最安全。但其冷氣來自車輛制冷設備，因此必須安裝制冷設備，同時制冷設備剛開始工作時，冷氣溫度較高，簡易機組的制冷能力較差，制冷功率較小，一般小于2kW。適合安裝于充放電倍率較低的慢充型電池的混合動力客車。2)獨立機組。獨立機組自帶的壓縮機、冷凝器和板式換熱器組成制冷循環，其產生的低溫低壓冷媒在板式換熱器內與進入機組內的循環防凍液進行熱交換［5］;制熱時通過電液體式加熱器加熱循環防凍液。防凍液冷卻或加熱后進入電池箱，對電池進行熱管理。與非獨立機組相比，多了一套單獨制冷用的壓縮機和冷凝器，成本較高。但由于其系統為一個單獨系統，控制邏輯相對于非獨立機組較簡單，同時冷媒接頭數量少，相對也較為安全。獨立機組制冷能力可根據需要選擇，一般在2kW以上。適合安裝于充放電倍率較高的快充型電池的混合動力和純電動客車上。3)非獨立機組。通過將另外的制冷設備產生的低溫低壓的冷媒在板式換熱器內與進入機組內的循環防凍液進行熱交換;制熱時通過電液體式加熱器加熱循環防凍液，防凍液冷卻或加熱后進入電池，對電池進行熱管理。因此，必須安裝制冷設備，且由于變頻壓縮機的頻率有最低值，造成非獨立機組產生的功率大，一般在6kW以上。與獨立機組相比，存在電池熱管理和整車制冷的需求相沖突，因此，其控制邏輯最為復雜。適合安裝于充放電倍率較高的快充型電池的純電動客車。
2電池熱管理設備的布置
2.1電池熱管理設備布置的基本原則
電池熱管理設備的布置與電池布置密切相關，在實際布置時要遵循如下原則:1)根據電池頂置、底置和后置狀態就近布置電池熱管理設備，并盡量避免在所布置狀態下存在的缺點。2)對于獨立式電池熱管理設備，安裝時要增加減振膠墊，并且要確保冷凝器的進風和出風要通暢，不允許回流現象發生;對于簡易熱管理設備，冷空氣要從整車制冷設備的風道引取，從冷風道引風的位置應盡可能靠近整車制冷設備的蒸發器出口處。3)加快電池箱水冷板內部防凍液循環的水泵進水口要盡可能靠近定壓和為水冷卻循環系統加防凍液的膨脹水箱，膨脹水箱要位于電池冷卻系統的最高位置，且需要增加排氣管裝置，用于排除防凍液在加熱或者降溫過程中釋放出來的空氣，避免加防凍液困難。4)對于多組電池冷卻，為了減小不同電池內部分溫差，流經電池箱的水路要盡量采用并聯方式，且單一支路最大不能超過3塊電池箱。5)如選裝PTC電液體加熱器，需要將其布置在水泵之后水路循環較低位置，禁止置于水路循環的最高點。6)水管路要盡可能短，且盡量大的轉彎半徑;管路增加保溫措施，減少防凍液在管路運輸中的熱損失;管路接頭應采用不銹鋼或尼龍材料，不使用銅材，避免銅銹腐蝕電池箱內的冷卻板，確保電池不發生泄漏。7)要考慮熱管理設備檢修方便性。
2.2不同布置方式的優缺點
2.2.1頂置
圖2是某純電動客車安裝獨立機組型式的電池熱管理設備頂置的布置狀態。電池熱管理設備包括制冷機組、水冷循環系統、電液體式加熱器和水泵，與電池箱一起安裝在車頂支架上，車頂支架通過頂蓋骨架的預埋螺栓固定在車頂上。在設計時要注意水泵盡量位于水路最低點，膨脹水箱與水路的高度差盡量大。由于支架是可拆卸的，因此電池熱管理設備及相關管路的布置安裝可以在地面上進行，布置安裝完成后再與支架一起吊上車頂固定，這樣現場裝配時有相對大的操作空間，有助于提高裝配效率。同時，設備布置在車頂還有以下好處:空氣相對干凈，減少了熱管理設備因為水冷機組的冷凝器表面灰塵積累而導致的換熱效率下降;不用改變車身基本結構，系統空間不受影響，布置更為靈活;可以保證冷卻管路基本在同一個平面，減少了由于管路布置高低不平帶來的水路阻力，提高了流經各個電池箱水流量的一致性，有利于電池溫差在要求的范圍內［6－7］。當然，頂置式布置也有一些缺點:增加了頂蓋骨架和側圍骨架的負荷，對車身骨架強度有更高的要求;提高了整車的重心，對車輛穩定性有一定影響;增加了車輛超高的風險。
2.2.2底置
圖3是某純電動客車安裝獨立機組型式的電池熱管理設備底置的布置狀態，電池熱管理設備包括制冷機組、水冷循環系統和水泵，均固定在底架上，管路也布置在底架下面。電池熱管理設備底置布置的優點從整車電池布置的合理性考慮，主要是車輛重心低，穩定性好，車輛外形美觀，不影響空調頂機和天窗的布置等［8］。但從電池熱管理設備布置的合理性角度考慮，底置有如下一些劣勢:一方面，水路需要穿過底架，不可避免會造成冷卻水管路高度不一致，產生額外的阻力和降低了經各個電池箱水流量的一致性，如布置不當非常容易造成電池溫差;其次，水冷機組及相關部件布置空間受限，車身、底架改動大;再次，由于熱管理設備有高壓部件，布置在底部需要考慮車的涉水深度;最后，由于空間限制，后期的檢修也相對不便。
2.2.3后置
圖4是某混合動力客車安裝簡易機組型式的電池熱管理設備后置的布置狀態。電池熱管理設備的制冷機組、水冷循環系統、電液體式加熱器水泵集成一體與電池一起布置在車輛后部上面的艙內。電池熱管理設備布置于后艙不影響整車造型，設備后期檢修方便;另外，相對于底置布置系統接近于地面溫度較高，而頂置布置系統受到太陽輻射面溫度較高，電池和熱管理設備布置于后艙其外部熱負荷相對較小;最后，設備布置于后艙不會像底置一樣影響車的涉水深度。電池熱管理設備布置于后艙的缺點主要體現在減少了乘客區使用空間，對車輛軸荷分配也有一定影響。
3結束語
目前，電動客車上常見的電池熱管理設備的型式及布置主要有本文介紹的幾種，作為電動客車重要組成部分的電池熱管理系統時刻扮演著電池“保姆”的角色，保證動力電池使用性能、安全性和壽命［9－10］。因此，在實際應用中，充分了解電池熱管理設備的型式及布置非常重要。
參考文獻:
［1］徐洋，呂玲．關于純電動客車電池熱管理的探討與研究［J］．化工管理，2017(8):35．
［2］趙衛兵．電動車鋰電池熱管理系統研究［D］．長春:吉林大學，2014．
［3］吳澤民，潘香英，馮超．純電動汽車電池組熱管理系統設計［J］．汽車電器，2013(1):10－12．
［4］王秋霞．鋰動力電池管理系統熱管理策略研究［J］．機電工程技術，2016，45(9):65－67．
［5］王泰華．動力電池熱管理及其系統開發［J］．汽車縱橫，2011(9):72－76．
［6］陳大分．動力鋰離子電池系統熱管理研究［D］．北京:北京交通大學，2017．
［7］劉博淵．純電動客車動力電池熱管理系統開發［D］．長春:吉林大學，2016．
［8］王文清．純電動汽車用鋰動力電池熱管理系統開發研究［D］．長沙:湖南大學，2016．
作者:馮還紅 單位:廈門金龍聯合汽車工業有限公司