本文關(guān)鍵詞：純電動(dòng)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(dòng)力電池?zé)峁芾砑夹g(shù)的提高將有利于電動(dòng)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(duì)電池組的產(chǎn)熱量和車用空調(diào)
的制冷量、制熱量進(jìn)行整體考慮和交互利用，研究純電動(dòng)汽車磷酸鐵鋰動(dòng)力電池組的生
熱和傳熱特性，通過計(jì)算和實(shí)驗(yàn)測(cè)試相結(jié)合的方法獲取磷酸鐵鋰動(dòng)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(shí)車測(cè)試獲取純電動(dòng)汽車在制冷工況和制
熱工況下的車內(nèi)動(dòng)態(tài)熱負(fù)荷特性曲線。在此基礎(chǔ)上，對(duì)純電動(dòng)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(jìn)行交叉
匹配分析，得到了純電動(dòng)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(duì)純電動(dòng)汽車熱泵空調(diào)和動(dòng)力電池組交互熱管理系統(tǒng)進(jìn)
行了設(shè)計(jì)。最后，通過 Fluent 軟件對(duì)電池組分別在自然空氣強(qiáng)制對(duì)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(chǎng)進(jìn)行了對(duì)比分析。

通過研究磷酸鐵鋰動(dòng)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(duì)電池組在循環(huán)工況下的產(chǎn)熱量進(jìn)行預(yù)測(cè)。研究發(fā)現(xiàn) E6 純電動(dòng)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(shí)車測(cè)試獲得了 E6 純電動(dòng)汽車在制冷和熱工況下的車內(nèi)動(dòng)態(tài)負(fù)荷特性曲線。
測(cè)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(duì)車內(nèi)熱負(fù)荷的影響較小。

在此基礎(chǔ)上，對(duì) E6 純電動(dòng)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(jìn)行交叉匹配分析，得到了純電動(dòng)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(shí)，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(jī)匹配制冷量為 7300W；在制熱工況時(shí)，電池組可
利用峰值加熱功率為 2500W，車內(nèi)制熱需求設(shè)計(jì)為 5000W，熱泵空調(diào)的壓縮機(jī)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(shí)間較短，且在行駛車速低于82km/h時(shí)，
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(duì)純電動(dòng)汽車熱泵空調(diào)和動(dòng)力電池組交互熱管理系統(tǒng)
進(jìn)行了設(shè)計(jì)。最后，通過 Fluent 軟件對(duì)電池組分別在自然空氣強(qiáng)制對(duì)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(chǎng)進(jìn)行了對(duì)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(chǎng)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(dòng)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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