某纯电动公交的电池舱散热仿真分析

陈慧清　孙荣军

摘 要：对某纯电动公交的电池舱开展仿真计算，结合空气动力学的相关模型，分析电池布局及舱门格栅的合理性，并提出整车电池舱的整改方案。

关键词：纯电动公交 电池舱 格栅 仿真

Simulation Analysis of the Heat Dissipation of the Battery Compartment of a Pure Electric Bus

Chen Huiqing，Sun Rongjun

Abstract：The article carries out simulation calculation on the battery compartment of a pure electric bus， and analyzes the rationality of the battery layout and door grille combined with related aerodynamic models， and proposes a rectification plan for the battery compartment of the vehicle.

Key words：pure electric bus， battery compartment， grille， simulation

随着纯电动公交的发展，电池舱散热问题越发突出;其中动力电池的布置、电池舱格栅开口方向和数量是影响散热的主要因素。为此本项目选取10.5米纯电动公交作为建模车型（如图1）。

1 高温高速环境下的侧舱及后舱散热情况

本项目首先完整的还原全车模型，并进行网格化，网格总数高达3500万左右。之后借助Fluent仿真软件开展计算工作。边界条件如下：

（1）车辆行驶速度为50km/h，环境温度为35℃。（2）PACK箱入口风速为0.5m/s，PACK箱内电池为均匀发热体，电池壁面温度为45℃。（3）电池舱的壁面、PACK 箱的壁面为绝热壁。

不考虑PACK箱连接线和支架对气流组织的影响。

整车电池舱的温度分布如图2所示：

由图2可知，侧舱的前后端温度都比较高，后仓的前端温度明显高于后端;后舱临近格栅处的温度低于侧舱临近格栅处的温度。

1.1 侧舱的温度、压力和速度矢量图

侧舱采用竖直格栅，侧舱的速度矢量图与温度分布三维图以及俯视图（见图3）。

侧舱的进风方式遵循后进前出的规则。左侧舱中的后两节PACK箱排布方式。

和右侧舱后一节PACK箱排布方式不利于两个电池舱的散热。靠近车头的PACK箱散热较好。

侧舱的压力分布图（见图4）所示：左侧舱内的压力比右侧舱压力高约23pa。压力数据显示，进入侧舱的风量较小。

1.2 后舱的压力、温度和速度矢量图（见图5、图6）

由于后舱的侧面开有散热格栅，空气经侧面的散热格栅进入后舱内，经后舱门的散热格栅散出。较多的空气直接略过 PACK 箱，经侧面散热格栅较近的后舱散热格栅散出。后舱中间的风量较少，风速较低，不能较好的散热。

温度云图分布（见图7）显示，后舱的中间的温度高，且下部的温度要高于上部;电池舱里侧温度要高于格栅处的温度;后舱下部的电池相对更容易出现高温报警。虽然后舱已经是较优的设计形式，但是后舱的风道不利于PACK箱散热。

2 超高温低速环境下的侧舱及后舱散热情况分析

将环境温度设置为40℃，车辆行驶速度设置为40km/h，侧舱及后舱的温度分布如图8所示。

由图8可见，后舱温度明显高于侧舱温度;且后舱（由图9可见）内某一点的最高温度可达 43.5℃。速度矢量图如下，舱内的空气依据就近原则出风。与 50km/h 的车速对比，后舱高温区域较多。

其空气流动形式基本上同案例一（车速50Km/h、外温35℃）相似。

3 结语

侧舱 PACK 箱的竖向排布形式有利于散热，且侧舱各电池要互相连通，形成较大的对流;可在高温区域（電池排热风扇端）进行有效导流或引冷风对冲。因为侧舱的进风为后进前出状态，故侧舱格栅应改为后迎风前逆风结构。

后舱的温度显示为前高后低，且后舱温度明显高于侧舱温度;故应对后舱电池前端进行有效的导流降温，即引进车厢内的冷空调或后侧舱两端开迎风格栅。后舱的风道布置不合理，易导致PACK箱热量在后舱中下部积累。若后舱中的PACK箱排列方式与车辆行驶方向一致，左后舱和右后舱应与后舱联通，有利于形成完整的空气流道（前进后出），强化散热。

参考文献：

[1]FLUENT流体分析及仿真实用教程[M].人民邮电出版社，朱红钧，2010.