本文關(guān)鍵詞：純電動汽車熱泵空調(diào)與電池交互熱管理系統(tǒng)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

摘 要
動力電池?zé)峁芾砑夹g(shù)的提高將有利于電動汽車的發(fā)展。車室內(nèi)的冷熱需求和電池組
的冷熱需求既存在相互矛盾又存在相互協(xié)調(diào)的關(guān)系。本文對電池組的產(chǎn)熱量和車用空調(diào)
的制冷量、制熱量進行整體考慮和交互利用，研究純電動汽車磷酸鐵鋰動力電池組的生
熱和傳熱特性，通過計算和實驗測試相結(jié)合的方法獲取磷酸鐵鋰動力電池組分別在恒倍
率放電和變工況放電條件下的產(chǎn)熱特性，通過實車測試獲取純電動汽車在制冷工況和制
熱工況下的車內(nèi)動態(tài)熱負(fù)荷特性曲線。在此基礎(chǔ)上，對純電動汽車在不同車速和環(huán)境溫
度下的車內(nèi)制冷、制熱需求和電池組散熱需求、余熱利用潛力和加熱需求特性進行交叉
匹配分析，得到了純電動汽車熱泵空調(diào)制冷、制熱量和電池組產(chǎn)熱量的交互利用特性，
并根據(jù)二者的可交互利用特性對純電動汽車熱泵空調(diào)和動力電池組交互熱管理系統(tǒng)進
行了設(shè)計。最后，通過 Fluent 軟件對電池組分別在自然空氣強制對流散熱和利用熱泵空
調(diào)循環(huán)介質(zhì)散熱/加熱的條件下的溫度場進行了對比分析。

通過研究磷酸鐵鋰動力電池組在恒倍率放電和變工況放電條件下的產(chǎn)熱行為，可以
對電池組在循環(huán)工況下的產(chǎn)熱量進行預(yù)測。研究發(fā)現(xiàn) E6 純電動汽車電池組在 120km/h
的行駛車速和 40℃的高溫環(huán)境下的峰值產(chǎn)熱功率為 3100W，峰值散熱功率為 2500W。
通過實車測試獲得了 E6 純電動汽車在制冷和熱工況下的車內(nèi)動態(tài)負(fù)荷特性曲線。
測試結(jié)果表明：在制冷工況下，通過車窗傳入車內(nèi)的熱負(fù)荷約為 2092W，是形成車內(nèi)熱
負(fù)荷的主要組成部分，占比達(dá)到 44.2%；在制熱工況下，通過車體外圍結(jié)構(gòu)的瞬間散熱
能力比較均勻，太陽輻射對車內(nèi)熱負(fù)荷的影響較小。

在此基礎(chǔ)上，對 E6 純電動汽車在不同車速和環(huán)境溫度下的車內(nèi)制冷、制熱需求和
電池組散熱需求、余熱利用潛力和加熱需求特性進行交叉匹配分析，得到了純電動汽車
熱泵空調(diào)制冷、制熱量和電池組產(chǎn)熱量的交互利用特性。其中，車內(nèi)的冷熱需求分為三
種：制冷，既不需要制冷也不需要制熱，制熱。磷酸鐵鋰電池組的冷熱需求分為三種：
散熱，即無散熱需求也無加熱需求和需要加熱。特別的是，在環(huán)境溫度為 28℃時，電池
組的峰值散熱功率為 1066W，在 40℃的高溫環(huán)境下的峰值散熱功率為 2500W，，車內(nèi)制
冷需求為 4800W，熱泵空調(diào)的壓縮機匹配制冷量為 7300W；在制熱工況時，電池組可
利用峰值加熱功率為 2500W，車內(nèi)制熱需求設(shè)計為 5000W，熱泵空調(diào)的壓縮機匹配制
熱量為 7500W；電池組在 16℃的環(huán)境溫度和 120km/h 的行駛車速下，理想余熱利用功
率約為2020W，但經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，電池組的余熱利用時間較短，且在行駛車速低于82km/h時，
沒有多余熱量可供利用。因此，磷酸鐵鋰電池組的余熱利用潛力較小。

根據(jù)二者的可交互利用特性對純電動汽車熱泵空調(diào)和動力電池組交互熱管理系統(tǒng)
進行了設(shè)計。最后，通過 Fluent 軟件對電池組分別在自然空氣強制對流散熱和利用熱泵
空調(diào)循環(huán)介質(zhì)散熱/加熱的條件下的溫度場進行了對比分析。模擬結(jié)果顯示，在熱泵空調(diào)
系統(tǒng)循環(huán)介質(zhì)的熱管理下，電池組的溫度場能夠保持在較佳的溫度范圍內(nèi)，且電池組的
溫度均勻性更好。

關(guān)鍵詞：純電動汽車；磷酸鐵鋰電池組；交互熱管理；熱泵空調(diào)

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2014-7-13 22:19

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