电池冷却系统与空调制冷系统的协调控制策略

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摘要：摘 要：电动汽车电池冷却系统和空调制冷系统共用压缩机的制冷剂实现电池的冷却功能 ，针对这一系统提出了电池冷却系统和空调制冷系统协调控制的方法。在满足乘员舱空调制冷需求的条件下，通过调节电池冷却回路电子膨胀阀的开度来实现电池的冷却功能。试验结

　　摘 要：电动汽车电池冷却系统和空调制冷系统共用压缩机的制冷剂实现电池的冷却功能 ，针对这一系统提出了电池冷却系统和空调制冷系统协调控制的方法。在满足乘员舱空调制冷需求的条件下，通过调节电池冷却回路电子膨胀阀的开度来实现电池的冷却功能。试验结果表明提出的控制策略既满足了电池的冷却需求也有效防止了乘员舱的温度的突变，保证了乘员舱的舒适性。

　　关键词：电动汽车 动力电池 冷却系统 空调制冷系统 协调控制

　　1 前言

　　2019中國电动汽车的销量达到120.6万辆，电动汽车已经遍布全国各地。动力电池作为电动汽车的动力源，其性能的好坏直接影响到电动汽车的整车性能。但是在我国南方以及新疆等地区的炎热夏季动力电池长期工作在高温的环境下，其寿命会大大缩短并且存在高温热失控的风险。因此在高温环境下需要对动力电池进行冷却，这对提高动力电池寿命和整车运行安全具有重要的意义。

　　目前电池的冷却方式主要分为：风冷式、液冷式、相变材料冷却和空调制冷剂冷却。风冷式主要是通过流动的空气带走电池表面的热量，该方式控制简单并且成本低廉，但是容易造成电池冷却不均匀，在环境温度比较高时换热效果也会变差。液冷式是通过水泵运转带动冷却液流经电池内部，之后冷却液将电池的热量带出到车辆前端的散热器。液冷式可以均匀冷却电池有利于电池温度的一致性，并且整体散热效果要远好于风冷方式，但是在外界坏境温度高的情况下，高温冷却液带走的热量也很难散发出去。相变材料冷却是利用相变材料的特性实现电池的散热，但是成本很高，在汽车上应用较少。空调制冷剂冷却是在液冷式的基础上采用空调制冷剂通过热交换器实现冷却液的降温，该制冷方式不再依赖于外界环境温度，即使在外界环境温度高的情况下也可以带走冷却液的热量，从而实现电池的降温。

　　本文的电池冷却系统采用的是空调制冷剂式冷却，压缩机产生的制冷剂流经电池冷却回路通过热交换器带走电池冷却液的热量。

　　2 电池高温冷却系统介绍

　　本文设计的电池高温冷却系统主要是由动力电池、水泵、热交换器、压缩机、电子膨胀阀(Electronic Pxpansion Valve，EXV)以及配套的温度传感器(Temperature Sensor，T)和压力传感器(Pressure Sensor，P)组成，见图1。空调压缩机出来的制冷剂分成两条支路，一条流经乘员舱空调制冷回路给乘员舱制冷，另外一条流经电池冷却回路用来冷却电池。当电池温度升高进入冷却模式后，电池冷却系统请求水泵运转，冷却液流经电池内部带走电池的热量，同时根据电池温度请求压缩机的制冷功率，压缩机产生的制冷剂流经电池冷却回路通过热交换器带走电池冷却液的热量。

　　在电池冷却回路和空调制冷回路同时工作时，通过P、T传感器采集到的压力值和温度值计算出当前过热度，以过热度为控制目标调节电池冷却支路EXV的开度，进行空调制冷回路和电池冷却回路制冷剂的分配，从而实现对空调制冷系统和电池冷却系统的协调控制，在满足乘员舱空调需求的前提下实现电池的冷却功能。

　　3 EXV介绍

　　EXV已经成为新型制冷系统的重要元件，被应用在了很多领域中。本文采用的EXV集成了LIN接收器和步进电机驱动模块，量程是0-480步，具体参数见表1。在EXV通过LIN线接收到开度指令后，控制步进电机驱动针阀上升或者下降，实现不同开度的调节。

　　推荐阅读：《制冷与空调》(月刊)创刊于1990年，由科学技术部主管，中国制冷空调工业协会、中国科学技术交流中心联合主办的专业性期刊。

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