纯电动客车电池冷却系统的设计与研究

黄叶明 李敏

摘 要：纯电动客车电池的性能直接关系到客车行驶里程，为进一步优化提升纯电动客车行驶里程，本文根据纯电动客车电池特性，创新设计了一种电池冷却系统，现就具体内容做如下介绍。

关键词：冷却系统;纯电动客车;设计与研究

1 背景技术

纯电动客车电池在安装后往往需要配备对其进行降温冷却的系统，利用冷却系统对纯電动客车电池进行降温处理，确保电池的安全性能，但是，现有的纯电动客车电池冷却系统在使用时仍存在一定缺陷，首先冷却性能不佳，其次，缺乏在紧急情况如电池过载而自燃时进行紧急处理的部件，从而存在一定的安全隐患，并且冷却系统在与电池之间进行组装后，整体结构的稳定性能不佳。

2 产品设计

针对上述问题，我们设计了一种纯电动客车电池冷却系统及其控制方法，可以解决现有的纯电动客车电池冷却系统冷却性能不佳，并且缺乏在紧急情况如电池过载而自燃时进行紧急处理的部件，从而存在一定的安全隐患，并且冷却系统在与电池之间进行组装后，整体结构的稳定性能不佳。

纯电动客车电池冷却系统包括支架、冷却架和固定机构，冷却架固定在支架上，固定机构固定在支架顶部，冷却架三侧内壁上均安装有若干个喷头，且冷却架内部中空并装有水，冷却架其中一侧内壁上固定安装有水泵，水泵通过一根接入冷却架内部的管道与冷却架相连接，且水泵通过若干根单独的管道分别与每个喷头相连接，水泵顶部固定安装有温度传感器，且水泵一侧固定安装有PLC控制器，冷却架底部内壁边缘设置有凹槽，凹槽内部安装有一块挡板，挡板朝向水泵的侧壁上同样安装有若干个与水泵管道连接的喷头，挡板底部连接有两根底部气动伸缩杆，两根底部气动伸缩杆的底端均与位于凹槽内部的底部气缸相连接。

固定机构包括左端座、右端座、底架和固定架，左端座、右端座均固定在支架顶部，且左端座侧壁上固定安装有驱动电机，驱动电机侧壁上连接有一根贯穿左端座、固定架的转轴，转轴的一端与右端座相连接，固定架底部内壁上设置有若干个均匀分布的风孔，且固定架内壁四个拐角处均安装有一个可活动的插板，每个插板的一端均连接有一个侧边气动伸缩杆，每个侧边气动伸缩杆均与一个侧边气缸相连接，四个侧边气缸分别固定在固定架的四边拐角处，固定架上固定安装有电池箱，电池箱底部边拐角处均设置有一个插槽，电池箱在固定时插板插入插槽内部，且固定架底部固定连接有一个底架，底架中部设置有一个滑架，滑架上安装有一个可滑动的散热扇，固定架两侧外壁上均设置有一个与底架之间固定连接的连接架，两个连接架底部均固定有一个液压缸，液压缸侧壁上连接有一根液压伸缩杆，液压伸缩杆一端与散热扇相连接。

3 控制方法介绍

纯电动客车电池冷却系统的控制方法主要分为三步，具体步骤为：

步骤一：首先，将PLC控制器、驱动电机、液压缸、侧边气缸、散热扇、底部气缸、水泵和温度传感器均与外部电源相连接，紧接着将电池箱放置在固定架顶部，随后，利用PLC控制器启动所有的侧边气缸，利用侧边气缸驱动侧边气动杆伸长，从而将四个插板推入插槽内部，利用四个插板来将电池箱固定，插板以及插槽的存在，使得电池箱的固定更加方便，随后，利用PLC控制器启动驱动电机，利用驱动电机驱动转轴转动，从而带动固定架、底架以及电池箱翻转180°，电池箱翻入冷却架内部，并且固定架、底架翻转朝下;

步骤二：利用PLC控制器启动散热扇和两个液压缸，利用散热扇往固定架鼓风，风从风孔吹向电池箱来对电池箱进行冷却散热，在鼓风过程中散热扇在液压缸驱动液压伸缩杆不断伸缩作用下在滑架上来回滑动，电池箱翻入冷却架后，利用PLC控制器启动底部气缸，底部气缸驱动底部气动伸缩杆伸长，从而将挡板从凹槽内部顶出，利用挡板从而侧面固定电池箱的位置;

步骤三：温度传感器时刻检测电池箱的温度，当遇到紧急情况如电池箱因过载即将自燃时，此时温度传感器检测到电池箱即将自燃时的温度，通过PLC控制器启动水泵、底部气缸，利用水泵往所有的喷头送水，所有的喷头一同往电池箱方向喷水，并且底部气缸驱动底部气动伸缩杆伸缩，挡板上下移动并且带着其侧壁上的喷头上下活动来均匀喷水，达到快速降温和避免自燃的目的。

4 有益效果

纯电动客车电池冷却系统可以很好的解决目前现有的问题，主要优势体现在以下几个方面。第一、由于固定架内壁的四个拐角处均安装有与侧边气动伸缩杆相连接的插板，并且电池箱底部四边拐角处均设置有与插板相适配的插槽，使得电池箱在固定时，能够通过启动所有的侧边气缸，利用侧边气缸驱动侧边气动杆伸长，从而将四个插板推入插槽内部，利用四个插板来将电池箱固定，使得电池箱的固定更加方便;第二、由于散热扇的存在，并且散热扇通过两根液压伸缩杆与滑架之间滑动连接，使得散热扇在往固定架鼓风时，能够利用液压缸驱动液压伸缩杆不断伸缩来带动散热扇在滑架上来回滑动，从而确保散热扇鼓风均匀;第三、由于冷却架内部中空并装有水，从而能够时刻为电池箱进行冷却，并且电池箱在翻入冷却架后温度传感器时刻检测电池箱的温度，当遇到紧急情况如电池箱因过载即将自燃时，此时温度传感器检测到电池箱即将自燃时的温度，通过PLC控制器启动水泵、底部气缸，利用水泵往所有的喷头送水，所有的喷头一同往电池箱方向喷水，并且底部气缸驱动底部气动伸缩杆伸缩，挡板上下移动并且带着其侧壁上的喷头上下活动来均匀喷水，达到快速降温的目的，避免电池箱自燃造成更加严重的损失。

5 结束语

纯电动客车电池冷却系统及其控制方法已经在我司的纯电动客车上进行了批量应用，目前应用情况良好，相比其他电池冷却系统，此系统可以提高客车5%以上的客车续航里程。为后期的电池的进一步发展指明了方向。

参考文献：

[1]汽车底盘构造与维修[M].电子工业出版社，2004（08）.

[2]余志生.汽车理论[M].机械工业出版社，1989.

[3]编辑委员会.汽车工程手册设计篇[M].高等教育出版社，1997（07）.

[4]陈祯福.汽车底盘控制技术的现状和发展趋势[J].汽车工程，2006（02）：105-113.

[5]安徽安凯汽车股份有限公司.一种客车冷却模块：中国，ZL 2014 20504009.1.2014-12-31[2015-05-28].