本文關鍵詞：純電動汽車熱泵空調與電池交互熱管理系統研究，由筆耕文化傳播整理發布。

摘 要
動力電池熱管理技術的提高將有利于電動汽車的發展。車室內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調的關系。本文對電池組的產熱量和車用空調
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
熱工況下的車內動態熱負荷特性曲線。在此基礎上，對純電動汽車在不同車速和環境溫
度下的車內制冷、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制冷、制熱量和電池組產熱量的交互利用特性，
并根據二者的可交互利用特性對純電動汽車熱泵空調和動力電池組交互熱管理系統進
行了設計。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
調循環介質散熱/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熱行為，可以
對電池組在循環工況下的產熱量進行預測。研究發現 E6 純電動汽車電池組在 120km/h
的行駛車速和 40℃的高溫環境下的峰值產熱功率為 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動態負荷特性曲線。
測試結果表明：在制冷工況下，通過車窗傳入車內的熱負荷約為 2092W，是形成車內熱
負荷的主要組成部分，占比達到 44.2%；在制熱工況下，通過車體外圍結構的瞬間散熱
能力比較均勻，太陽輻射對車內熱負荷的影響較小。

在此基礎上，對 E6 純電動汽車在不同車速和環境溫度下的車內制冷、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
熱泵空調制冷、制熱量和電池組產熱量的交互利用特性。其中，車內的冷熱需求分為三
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，在環境溫度為 28℃時，電池
組的峰值散熱功率為 1066W，在 40℃的高溫環境下的峰值散熱功率為 2500W，，車內制
冷需求為 4800W，熱泵空調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，車內制熱需求設計為 5000W，熱泵空調的壓縮機匹配制
熱量為 7500W；電池組在 16℃的環境溫度和 120km/h 的行駛車速下，理想余熱利用功
率約為2020W，但經過分析發現，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。

根據二者的可交互利用特性對純電動汽車熱泵空調和動力電池組交互熱管理系統
進行了設計。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
空調循環介質散熱/加熱的條件下的溫度場進行了對比分析。模擬結果顯示，在熱泵空調
系統循環介質的熱管理下，電池組的溫度場能夠保持在較佳的溫度范圍內，且電池組的
溫度均勻性更好。

關鍵詞：純電動汽車；磷酸鐵鋰電池組；交互熱管理；熱泵空調

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2014-7-13 22:19

  本文關鍵詞：純電動汽車熱泵空調與電池交互熱管理系統研究，由筆耕文化傳播整理發布。