发布于 05-26 15:28:51
动力电池的工作状态包括：
（1）电池在充、放电时会释放一定的热量，故需要对电池进行冷却。
（2）在低温环境下，需要对电池进行加热处理，以提高运行效率。
冷却系统的作用是：通过对动力电池冷却或加热，保持动力电池较佳的工作温度，以改善其运行效率并提高电池寿命。
动力电池冷却系统有空调制冷剂冷却式、水冷式和风冷式。
1．空调制冷剂冷却式
在高端电动汽车中动力电池内部有与空调系统连通的制冷剂循环回路。宝马i8/i3空调系统的制冷剂循环回路由两个并联支路构成：一个用于车内冷却，一个用于动力电池单元冷却。每条支路都有一个膨胀和截止组合阀，用于相互独立地控制冷却功能。蓄能器管理电子装置可通过施加电压控制并打开动力电池单元上的膨胀和截止组合阀，使制冷剂流入动力电池单元内，在此膨胀、蒸发和吸收环境热量。车内冷却同样根据需要进行。蒸发器前的膨胀和截止组合阀同样可以电气方式进行控制，但由电机电子装置EME进行控制。
宝马i8动力电池冷却系统原理图如图5-2-1所示，其动力电池冷却系统部件位置图如图5-2-2所示。
图5-2-1 宝马i8动力电池冷却系统原理图
图5-2-2 宝马i8动力电池冷却系统部件位置图
将液态制冷剂喷入热交换器内时制冷剂蒸发，蒸发的制冷剂通过这种方式吸收环境空气的热量并使其冷却。之后电动空调压缩机将气态制冷剂压缩至较高压力水平，然后通过冷凝器将热量排放到环境空气中并使制冷剂重新变为液态聚集状态。
宝马i8/i3上根据动力电池单元的安装位置采用了两个上下叠加的电池模块。为了确保通过制冷剂可使电池充分冷却，采用了一个两件式热交换器。热交换器分别位于三个上部和三个下部电池模块下方，它由铝合金平管构成，与内部冷却液管路相连。动力电池内的冷却管路如图5-2-3所示。
图5-2-3 动力电池内的冷却管路
2．水冷式
水冷式动力电池冷却系统是使用特殊的冷却液在动力电池内部的冷却液管路中流动，将动力电池产生的热量传递给冷却液，从而降低动力电池的温度。
荣威E50冷却系统分为2个独立的系统，分别是逆变器（PEB）/驱动电机冷却系统、高压电池包冷却系统（ESS）。
冷却系统利用热传导的原理，通过冷却液在各个独立的冷却系统回路中循环，使驱动电机、逆变器（PEB）和动力电池包保持在最佳的工作温度。冷却液是50%的水和50%的有机酸技术（OAT）的混合物。冷却液要定期更换才能保持其最佳效率和耐腐蚀性。
荣威E50动力电池冷却系统结构如图5-2-4所示，主要由膨胀水箱、软管、冷却液泵、动力电池冷却器等组成。
图5-2-4 荣威E50动力电池冷却系统结构
（1）膨胀水箱装有泄压阀，安装在逆变器（PEB）托盘上，溢流管连接到电池冷却器的出液管上，出液管连接在冷却液管三通上。膨胀水箱外部带有“MAX”和“MIN”刻度标示，便于观察冷却液液位。
（2）橡胶冷却液软管在各组件间传送冷却液，弹簧卡箍将软管固定到各组件上。动力电池冷却系统（ESS）软管布置在前舱内和后地板总成下。
（3）动力电池冷却系统冷却液泵通过安装支架，并由2个螺栓固定在车身底盘上，经其运转来循环动力电池冷却系统。
（4）动力电池冷却器是动力电池冷却系统的一个关键部件，它负责将动力电池维持在一个适当的工作温度，使动力电池的放电性能处于最佳状态。动力电池冷却器主要由热交换器、带电磁阀的膨胀阀（TXV）、管路接口和支架组成。热交换器主要用于动力电池冷却液和制冷系统的制冷剂的热交换，将动力电池冷却液中的热量转移到制冷剂中。
动力电池冷却系统冷却液循环如图5-2-5所示，其系统控制图如图5-2-6所示。
图5-2-5 动力电池冷却系统冷却液循环
图5-2-6 动力电池冷却系统控制图
如图5-2-5和图5-2-6所示，BMS负责控制电动冷却液泵，电动冷却液泵会在动力电池温度上升到32.5 ℃时开启，在温度低于27.5 ℃时关闭，BMS发出要求动力电池冷却器膨胀阀关闭和冷却液泵运转的信号。
ETC收到来自BMS的膨胀阀电磁阀开启的信号，ETC首先打开动力电池冷却器膨胀阀的电磁阀，并给EAC（电动空调压缩机）发起动信号。动力电池最适宜温度为20 ℃～30 ℃。
正常工作时，当动力电池的冷却液温度在30 ℃以上时，ETC会限制乘客舱制冷量；当冷却液温度在48 ℃以上时，ETC会关闭乘客舱制冷功能，但除霜模式除外。
ETC只控制冷却液温度，BMS控制冷却液与BMS动力电池内部的热量交换。
当车辆进入快速充电模式时，ETC会被网关模块唤醒，此时动力电池冷却系统进入正常工作状态。
宝马X1 xDrive 25Le（F49 PHEV）和吉利帝豪EV300动力电池冷却系统也采用水冷式冷却形式。不同的是动力电池冷却液通过冷却单元与车内空调系统进行并联，将动力电池冷却液吸收的热量释放出去，动力电池冷却液变冷再次在动力电池冷却管路中循环。宝马X1 xDrive 25Le（F49 PHEV）动力电池冷却系统如图5-2-7所示。
图5-2-7 宝马X1 xDrive 25Le（F49 PHEV）动力电池冷却系统
3．风冷式
风冷式动力电池冷却系统是利用散热风扇将来自车厢内部的空气吸入动力电池箱，以冷却动力电池以及动力电池的控制单元等部件。
丰田普锐斯、凯美瑞（混动版）、卡罗拉双擎、雷凌双擎采用风冷式动力电池冷却系统。丰田混合动力车型风冷式动力电池冷却系统如图-2-8所示。
图5-2-8 丰田混合动力车型风冷式动力电池冷却系统
车厢内部的空气通过位于后窗装饰板上的进气管流入，向下流经动力电池或DC/DC转换器（混合动力车辆转换器），以降低动力电池和DC/DC转换器（混合动力车辆转换器）的温度，空气通过排气管从车内排出。
广汽传祺AG电动汽车同样采用风冷式动力电池冷却系统，如图5-2-9所示。
图5-2-9 广汽传祺AG电动汽车动力电池冷却系统
车厢内部的空气通过位于后窗装饰板上的进气管流入，向下流经动力电池，以降低动力电池温度，然后经过BMS、总正负继电器等电气元件，降低自身温度后，通过排气管将空气排出车内。
散热风扇为直流低电压风扇，配备独立的DC/DC转换器；当散热风扇工作时，电流从动力电池流出经过DC/DC转换器将350V直流高压转换成12～16V的直流低压，提供给散热风扇。
动力电池A和B的冷却路径如图5-2-10所示。
图5-2-10 动力电池A和B的冷却路径
（a）动力电池A;（b）高压电池B
动力电池A冷却路径：车厢内部的空气通过位于后窗台装饰板上的进气管流入，向下流经动力电池，以降低动力电池的温度，然后经过BMS、总正负继电器等，降低电气元件的温度后，空气被冷却风扇抽出通过排气管从车内排出。
动力电池B冷却路径：车厢内部的空气通过位于后窗装饰板上的进气管流入，向下流经动力电池，以降低动力电池的温度，然后经过BMS、总正负继电器等，降低电气元件的温度后，空气被冷却风扇抽出通过排气管从车内排出。
