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48V混动汽车动力电池热管理系统
2020-05-04 23:17:26· 来源：电动学堂
作者单位：上汽通用五菱汽车股份有限公司技术中心DOI:10.19466/j.cnki.1674－1986.2019.06.0180引言随着全球各个国家越来越严苛的油耗指标的发布，迫于难以突破
作者单位：上汽通用五菱汽车股份有限公司技术中心
DOI:10.19466/j.cnki.1674－1986.2019.06.018
0引言
随着全球各个国家越来越严苛的油耗指标的发布，迫于难以突破的汽油机技术以及纯电动汽车高成本的事实，48V混合动力系统的低成本以及高节油性能得到各个整车厂及系统供应商的认同。48V动力蓄电池总成作为48V系统中提供启停、驱动功能、能量回收的能源存储装置，其发展障碍是使用可靠性受温度影响很大，高温环境会限制电池电流及功率的输出，直接影响48V系统的正常使用。在高功率电池技术很难获得突破性进展的前提下，如何最大限度地发挥电池的使用性能，减小使用过程中温度所造成的影响显得尤为重要。
1电池热管理系统设计
电池热管理系统根据提供的能量来源不同可分为被动式和主动式两种冷却方式，其中被动式冷却是只利用汽车行驶环境的方式进行电池冷却;主动式冷却则是利用组装在电池系统内部或外部的风扇、蒸发器、冷凝器、液冷管等强制将电池内部的热量带走的方式对电池进行冷却。目前使用较多的几种主动式冷却方式有风冷冷却、水冷冷却、空调制冷、热电制冷等，几种主动式冷却方式的比较如表1所示。
根据表1的分析及对比，对某公司48V混合动力汽车的动力蓄电池总成进行研究，决定对电池的热管理系统采用主动式风冷冷却方式。图1所示为主动式风冷冷却系统的设计原理，风扇将外部空气引入电池内部加快电池内热量的散发，风扇的运行(开启、关闭及调速)由电池管理系统控制。
风冷冷却的结构如图2所示，是在电池的侧边安装一个离心式风扇(离心式风扇的基本参数如表2所示)，在电池的下壳体底面布置风道(散热片及散热槽)，风道入口的气体为外部空气，风道出口在电池的两侧，通过将外部空气引入电池内部，强制将电池内部热量带走，通过电池管理系统的控制将电池控制在工作温度范围内。此冷却系统的结构简单、成本低廉。
2电池热管理控制策略
为保证48V混合动力汽车48V系统的正常运行，48V动力蓄电池总成的工作温度为－30～60℃，电池温度过高会限制电池电流及功率的输出，影响车辆48V系统的正常运行，所以电池热管理的主要作用在于快速降低电池温度，保证电池温度维持在可工作温度范围内。电池冷却风扇的运行通过电池管理系统进行控制，其控制策略如图3所示。
当电池工作过程中温度达到37℃时，触发风扇的开启条件，控制系统控制风扇开始工作。当电池工作过程中温度回到34℃时，触发风扇的开启条件，控制系统控制风扇停止工作。同时风扇转动产生的噪声会直接影响NVH性能，车辆40km/h以下的噪声最为明显，所以车辆低速时需要控制风扇的运行转速。风扇的控制条件应该同时满足表3中的条件1及条件2。
3基于NEDC循环工况的热管理效果分析
电池热管理的效果以持续运行NEDC循环工况时的电池温升作为指标。对装有此48V动力蓄电池总成的48V混合动力汽车进行NEDC循环测试，测试48V动力蓄电池总成工作电流如图4所示。以初始环境温度分别为25、35、45℃，用图4中的电池电流作为电池每个NEDC循环的工作电流，对电池做连续10个NEDC循环的试验后，电池的温升曲线如图5所示。不难看出:各个不同环境温度下电池运行10个NEDC循环均达到了温度平衡，电池温升在13℃以内，且在电池的工作温度范围内，有效保证了48V系统的正常运行。
4结语
对于48V混合动力汽车使用的48V动力蓄电池总成，采用主动式风冷的热管理技术可有效控制电池工作状态时的温升，电池温升可控制在13℃以内，保证电池的温度在工作温度范围内，保证了48V混合动力汽车48V系统的正常运行。
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