轻型纯电动商用车动力电池冷却性能分析.pdf

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1、32内燃机与配件2015年第11期轻型纯电动商用车动力电池冷却性能分析黄文雪杜雪伟李文(上海汽车集团股份有限公司)[摘要]以国内某轻型客车用电池包为研究对象，对现有电池冷却方案进行了性能试验对比和数据分析，分析结果表明：单一试验X-．况自然冷却温升缓慢，前后两箱温升趋势一致，温差小，一致性好。强制冷却方式风道进口处因受到舱内较冷空气流影响，温度最低点出现在进口侧，且前箱出风口不顺畅，后箱产生的热量带到前箱后不能及时排出，导致前箱比后箱温度普遍要高些，电池最高温度点在前箱的总正、总负极柱点；温差大，

2、一致性差。J4页序试验工况电池最高温度自然冷却比强制冷却高4℃，温差自然冷却比强制冷却低10℃左右。通过分析，确定了电池最终的冷却形式，为后续同类纯电动车型电池冷却设计提供了考核方法和相关参考依据。[关键词]纯电动车动力电池冷却性能分析Keywords：EVBatteryCoolingsystemPerformanceAnalyse1概述电池作为纯电动车的动力元件，直接影响到车辆的续驶里程、寿命和整车性能。对于纯电动车来说，动力电池的充放电可能随时进行。充放电是典型的电化学过程，其伴生的反应热很容

3、易引起电池组内100℃以上的温差，如不及时散热，对充放电过程、电池的可靠性和寿命都有极大的负面影响，电池热效应问题也会影响到整车的性能和寿命。rlo目前对动力电池冷却主要是：保证充放电时产生的热量及时散出；各模块间温度分布均匀。因此，本文以国内某轻型商用纯电动车用磷酸铁锂电池包为研究对象，对现有电池冷却方案进行了性能试验对比和数据分析，确定了电池包冷却的最终方案。2动力电池冷却方案动力电池的冷却主要有风冷、制冷剂冷却和水冷三种方式；与其他两种冷却技术相比，风冷方式技术更成熟，其研发、制造成本相对较

4、低，周期短，目前被广泛采用口J，国内目前市场上的纯电动汽车也主要以风冷为主。风冷方式又分自然冷却和强制冷却。因此，某轻型商用纯电动车型动力电池也选择风冷方式，设计了强制冷却和自然冷却两种风冷方式。强制冷却是由鼓风机将乘员舱内被空调冷却的25～30℃空气抽进电池箱体，通过电池箱体内部强制对流带走电池散发的热量，最后排入环境中。自然冷却无单独冷却系统，仅依靠自然对流散热，该方式电池温度高，但成本低。为满足车辆总重量大、续驶里程长的要求，该车型选用磷酸铁锂电池电容量达75kWh。因在现有成熟车型上进行动

5、力总成改型设计，受车体空间影响，电池必须安放在地板下，且电池模块必须分别放置在前后两电池箱内才能满足安装要求。电池包冷却方案结构示意图如图1。由图1所示，经过计算流体力学(CFD)分析后确定下来的强制冷却方式为：风道入口布置在车厢内第三排座椅下，通过冷却风道引入电池后箱，靠近后箱进口处电池通过引风板迫使气流下行，后箱再通过8个胶管与前箱相连，热空气由布置在发动机舱的鼓风机通过4个胶管从前箱抽出来，排人到大气中。自然冷却方式是取消电池冷却风道、鼓风机，后箱人口、前箱出气口封堵，电池箱内结构和强制冷却

6、相同。3电池冷却性能分析3．1性能设计目标动力电池的冷却性能的好坏，直接影响电池的效率，同时也会影响到电池寿命和使用安全。根据黄文雪杜雪伟李文：轻型纯电动商用车动力电池冷却性能分析33圆臣回图1电池包冷却方案不意图电池不同温度下循环寿命次数、和该车型动力电池质保要求，该车型磷酸铁锂电池冷却必须满足如下性能目标：(1)各工况下，电池最高温度Tmax<55℃；(2)各工况下，电池单体之间的温差△T≤7℃。3．2冷却性能考核工况和要求3．2．1工况确定原则无论是电池哪种冷却方式，都必须通过车辆相关的试验

7、验证，这就涉及到评价准则、试验规范和要求。目前，国内尚无较成熟的纯电动车动力电池的整车冷却性能试验工况和方法。在设计试验工况时，既需考虑电池充放电时的发热特性，即满足电池充放电状态下的工作状态，则应选择整车电能消耗最大的工况进行考核；且同时充分考虑该车型目标市场需求(国内城市物流车、通勤车、园区短驳车、公务用车)。根据上述原则，性能试验工况设计成由单一试验工况和顺序试验工况组成。试验条件要求环境温度38℃，湿度40—50％，光照1000W／K．m2，如路试，要求光照充足，平直路面，风速小于10km

8、／h。3．2．2单一试验工况3．2．2．1充电：以80A进行快速充电，荷电状态(SOC)从电量最小状态充到满电状态；充电需求时间2．5h。3．2．2．2放电工况：放电工况一般是车辆从满电状态按以下既定工况运行到最小荷电状态。路试时车辆尽可能以最短时间耗电最少状态行驶到指定路线按既定工况进行试验。(1)爬坡工况：以50km／h在7．2％坡度路面行驶，路试时，通常用负荷拖车加载力模拟坡度进行；(2)高速工况：根据车辆30rain最高车速制定，确定100km／h匀速行驶；(3)城市城郊工