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续航|纯电动车热管理系统构建研究( 四 )


续航|纯电动车热管理系统构建研究
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图6 第3代温控系统代表回路
续航|纯电动车热管理系统构建研究
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图7 电机余热利用说明
通过图7可知 ， 电机冷却液温度与电池温度温差大于20℃ ， 热量利用率较高 ， 同时可见电池在-7℃环境电池在无余热利用时仅靠自身发热温升不明显 。
针对第3代温控系统 ， 详细整理工作模式 ， 如表2所示 ， 其中Tbat为电池实际温度 ， Tmin为电池制暖开启限值温度 ， Tmax为电池制冷开启限值温度 。
表2 第3代温控系统工作模式
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工作模式包括行驶和充电工况 ， 概括如下 。
5.1 行驶工况
（1）Tbat＜Tmin：这种情况出现在环境温度和电池本体温度较低的情况 ， 这个工况可以将电机的余热用于电池加热或保温 ， 结合电池放电自发热情况 ， 这个工况下水加热器只有在极低温度下才会启动；
（2）Tmin≤Tbat≤Tmax：电池温度在合适的工作温度下 ， 只需要给电机/电控系统制冷 ， 但考虑到电池内部均温要求 ， 针对电池温控系统设定的电子水泵考虑部分时间开启；
（3）Tbat＞Tmax（散热器出水温度＜25℃）：这种情况一般出现在环境温度较低 ， 同时整车在高负荷工作 ， 如长时间爬坡、高速、堵车等工况 。 此时电池放电功率大 ， 温度逐渐上升需要制冷；由于环境温度较低 ， 低温散热器的换热效率较高（前置散热器的布置方案尤为明显） ， 经过低温散热器的冷却液温度低于25℃以下 ， 这样的低温冷却液可以流入到电池冷板给电池包进行制冷；
（4）Tbat＞Tmax（散热器出水温度＞25℃）：当环境温度较高 ， 经过低温散热器的冷却液温度较高（一般大于35℃）时 ， 电池制冷需要借用空调系统 ， 启动压缩机 ， 通过电池冷却器为电池制冷 。
5.2 充电工况
（1）Tbat＜Tmin：当电池温度较低情况下 ， 电池活性会降低 ， 电池充电时间大大增加 ， 需要开启水加热器为电池制暖再进行充电 ， 通过实验数据得知有主动制暖功能的电池温控系统会缩短50%的充电时间；
（2）Tmin≤Tbat≤Tmax：充电过程中电池温度持续在合适工作温度 ， 只需要关注电池温差 ， 决定是否启动电子水泵；
（3）Tbat＞Tmax（散热器出水温度＜25℃）：这个工况类似于走行时环境温度较低的情况 ， 可以利用低温散热器对电池进行制冷 。 但考虑到大电流快充电 ， 电池温升较快时可以考虑开启压缩机和电池制冷器 ， 提升制冷效率；
（4）Tbat＞Tmax（散热器出水温度＞25℃）：当环境温度较高 ， 特别是大电流快充的情况 ， 需要启动压缩机 ， 利用电池制冷器进行系统制冷 。
第3代温控系统最大的优势在于降低了压缩机和水加热器的开启频率 ， 降低了整车能耗 ， 增加了续航里程 。
6 结论
随着电机/电控和电池热管理要求的不断提高 ， 基于水冷方式构建的电机/电控和电池温控系统成为主流的冷却技术方案 。 同时由于法律法规对电动车续航里程要求不断提高 ， 兼顾节能、电机电控系统热能再利用的高效的热管理系统的构建是今后发展趋势 。 当热泵技术逐步产业化后 ， 纯电动车热管理系统需要将电机/电控温控、动力电池温控、乘客舱温控进行全面考虑 ， 构建更加高效节能的热管理系统 。 同时会推动针对三代热管理系统零件的产业化进程 ， 如流量调节水阀、高功率电子水泵、集成化的热管理模块等零件的开发 。


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