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48V混動(dòng)汽車動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)

2020-05-04 23:17:26·  來(lái)源：電動(dòng)學(xué)堂  
　
作者單位：上汽通用五菱汽車股份有限公司技術(shù)中心DOI:10.19466/j.cnki.1674－1986.2019.06.0180引言隨著全球各個(gè)國(guó)家越來(lái)越嚴(yán)苛的油耗指標(biāo)的發(fā)布，迫于難以突破
作者單位：上汽通用五菱汽車股份有限公司技術(shù)中心
DOI:10.19466/j.cnki.1674－1986.2019.06.018
 
0引言
隨著全球各個(gè)國(guó)家越來(lái)越嚴(yán)苛的油耗指標(biāo)的發(fā)布，迫于難以突破的汽油機(jī)技術(shù)以及純電動(dòng)汽車高成本的事實(shí)，48V混合動(dòng)力系統(tǒng)的低成本以及高節(jié)油性能得到各個(gè)整車廠及系統(tǒng)供應(yīng)商的認(rèn)同。48V動(dòng)力蓄電池總成作為48V系統(tǒng)中提供啟停、驅(qū)動(dòng)功能、能量回收的能源存儲(chǔ)裝置，其發(fā)展障礙是使用可靠性受溫度影響很大，高溫環(huán)境會(huì)限制電池電流及功率的輸出，直接影響48V系統(tǒng)的正常使用。在高功率電池技術(shù)很難獲得突破性進(jìn)展的前提下，如何最大限度地發(fā)揮電池的使用性能，減小使用過(guò)程中溫度所造成的影響顯得尤為重要。
 
1電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)設(shè)計(jì)
 
電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)根據(jù)提供的能量來(lái)源不同可分為被動(dòng)式和主動(dòng)式兩種冷卻方式，其中被動(dòng)式冷卻是只利用汽車行駛環(huán)境的方式進(jìn)行電池冷卻;主動(dòng)式冷卻則是利用組裝在電池系統(tǒng)內(nèi)部或外部的風(fēng)扇、蒸發(fā)器、冷凝器、液冷管等強(qiáng)制將電池內(nèi)部的熱量帶走的方式對(duì)電池進(jìn)行冷卻。目前使用較多的幾種主動(dòng)式冷卻方式有風(fēng)冷冷卻、水冷冷卻、空調(diào)制冷、熱電制冷等，幾種主動(dòng)式冷卻方式的比較如表1所示。
 
根據(jù)表1的分析及對(duì)比，對(duì)某公司48V混合動(dòng)力汽車的動(dòng)力蓄電池總成進(jìn)行研究，決定對(duì)電池的熱管理系統(tǒng)采用主動(dòng)式風(fēng)冷冷卻方式。圖1所示為主動(dòng)式風(fēng)冷冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理，風(fēng)扇將外部空氣引入電池內(nèi)部加快電池內(nèi)熱量的散發(fā)，風(fēng)扇的運(yùn)行(開啟、關(guān)閉及調(diào)速)由電池管理系統(tǒng)控制。
 
風(fēng)冷冷卻的結(jié)構(gòu)如圖2所示，是在電池的側(cè)邊安裝一個(gè)離心式風(fēng)扇(離心式風(fēng)扇的基本參數(shù)如表2所示)，在電池的下殼體底面布置風(fēng)道(散熱片及散熱槽)，風(fēng)道入口的氣體為外部空氣，風(fēng)道出口在電池的兩側(cè)，通過(guò)將外部空氣引入電池內(nèi)部，強(qiáng)制將電池內(nèi)部熱量帶走，通過(guò)電池管理系統(tǒng)的控制將電池控制在工作溫度范圍內(nèi)。此冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉。
 
 
2電池?zé)峁芾砜刂撇呗?/div>
為保證48V混合動(dòng)力汽車48V系統(tǒng)的正常運(yùn)行，48V動(dòng)力蓄電池總成的工作溫度為－30～60℃，電池溫度過(guò)高會(huì)限制電池電流及功率的輸出，影響車輛48V系統(tǒng)的正常運(yùn)行，所以電池?zé)峁芾淼闹饕饔迷谟诳焖俳档碗姵販囟?，保證電池溫度維持在可工作溫度范圍內(nèi)。電池冷卻風(fēng)扇的運(yùn)行通過(guò)電池管理系統(tǒng)進(jìn)行控制，其控制策略如圖3所示。
 
當(dāng)電池工作過(guò)程中溫度達(dá)到37℃時(shí)，觸發(fā)風(fēng)扇的開啟條件，控制系統(tǒng)控制風(fēng)扇開始工作。當(dāng)電池工作過(guò)程中溫度回到34℃時(shí)，觸發(fā)風(fēng)扇的開啟條件，控制系統(tǒng)控制風(fēng)扇停止工作。同時(shí)風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的噪聲會(huì)直接影響NVH性能，車輛40km/h以下的噪聲最為明顯，所以車輛低速時(shí)需要控制風(fēng)扇的運(yùn)行轉(zhuǎn)速。風(fēng)扇的控制條件應(yīng)該同時(shí)滿足表3中的條件1及條件2。
 
3基于NEDC循環(huán)工況的熱管理效果分析
 
電池?zé)峁芾淼男Ч猿掷m(xù)運(yùn)行NEDC循環(huán)工況時(shí)的電池溫升作為指標(biāo)。對(duì)裝有此48V動(dòng)力蓄電池總成的48V混合動(dòng)力汽車進(jìn)行NEDC循環(huán)測(cè)試，測(cè)試48V動(dòng)力蓄電池總成工作電流如圖4所示。以初始環(huán)境溫度分別為25、35、45℃，用圖4中的電池電流作為電池每個(gè)NEDC循環(huán)的工作電流，對(duì)電池做連續(xù)10個(gè)NEDC循環(huán)的試驗(yàn)后，電池的溫升曲線如圖5所示。不難看出:各個(gè)不同環(huán)境溫度下電池運(yùn)行10個(gè)NEDC循環(huán)均達(dá)到了溫度平衡，電池溫升在13℃以內(nèi)，且在電池的工作溫度范圍內(nèi)，有效保證了48V系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
 
4結(jié)語(yǔ)
對(duì)于48V混合動(dòng)力汽車使用的48V動(dòng)力蓄電池總成，采用主動(dòng)式風(fēng)冷的熱管理技術(shù)可有效控制電池工作狀態(tài)時(shí)的溫升，電池溫升可控制在13℃以內(nèi)，保證電池的溫度在工作溫度范圍內(nèi)，保證了48V混合動(dòng)力汽車48V系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
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