三、RAV-4電動汽 車中電池組冷卻方式

　　按照傳熱介質(zhì)分類，熱管理系統(tǒng)中對電池的冷卻方式可分為氣冷、液冷及相變材料冷卻3種。RAV-4電動汽車中電池的冷卻是氣冷。

　　目前空冷散熱通風(fēng)方式一般有串行和并行兩種，如圖2所示：

　　某一工況下，選擇不同通風(fēng)方式時電池組的溫度場分布比較見圖3。其中，圖3a表明從外側(cè)到中央溫度從35～140℃遞增；圖3b表明從左側(cè)到右側(cè)溫度從40～60℃遞增；圖3c表明溫度均為45℃左右。

　　由圖3可知，采用并行通風(fēng)方式是最有效的。這種方法的最大優(yōu)勢是每個模塊都可以吹到等量的冷空氣，保證了模塊間溫度的一致性。這樣，電池組的溫度就可以用幾個特定位置的模塊溫度來表示。

　　四、RAV-4電動汽車電池組冷卻方式的研究

　　由于本文中氣流速度比較低，所以電池包中不同點的氣體流量氣流速度基本能夠說明那里冷卻效果的好壞。

　　（一）RAV-4電動汽車電池組結(jié)構(gòu)分析

　　豐田的RAV-4電動汽車電池組采用的是風(fēng)冷方式。它具有特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計，電池包中放置24塊鎳氫電池模塊，電池包由底座和上蓋組成，整體材料主要是纖維復(fù)合材料，厚度3mm，通過高壓沖壓成型，具有良好的機械強度，排氣系統(tǒng)中的排氣孔均勻地分布于電池箱的底部，設(shè)計上充分考慮到汽車前進時在電池箱底部形成的負(fù)壓區(qū)，對箱內(nèi)氣體起引射作用。

　　電池包中尾端裝有二臺風(fēng)機，可對電池進行強制性吹風(fēng)冷卻，送風(fēng)管道由電池包的上蓋結(jié)構(gòu)形成，風(fēng)機送出的風(fēng)可到達(dá)24塊電池模塊的上端。

　　電池模塊的特殊結(jié)構(gòu)：電池模塊是由10只單體鎳氫電池組成，在單體電池的側(cè)面，留有通風(fēng)冷卻通道，每面有7條。由10只單體電池組成的電池模塊就有9條通風(fēng)通道，這些通道能夠?qū)﹄姵毓ぷ鬟^程中進行通風(fēng)冷卻作用。

　　電池包底座安裝24塊電池模塊，在每塊電池下面開有2個通風(fēng)孔，直徑為30mm，總共有48個通風(fēng)孔。通風(fēng)孔入口處設(shè)置有通風(fēng)導(dǎo)流板，導(dǎo)流板讓氣流流動朝著一個方向。

　　下圖是RAV-4電池包內(nèi)電池的通風(fēng)路線的示意圖：

　　當(dāng)汽車行駛時，它是采用自然對流冷卻法將外界空氣吸入從電池包底部小孔排出，而不使用風(fēng)機。停車充電時，開啟風(fēng)機對電池包進行強迫制冷，屬于強迫空氣對流冷卻法。從整個通風(fēng)線路來看，它屬于并行通風(fēng)。此設(shè)計保證了最大限度的冷卻面積，使冷卻效果保持最佳。

　　為了研究它的冷卻性能，可以分別利用仿真和試驗兩種方法。

　　（二）仿真技術(shù)的應(yīng)用

　　通過建立整個電池包的模型在GAMBIT中用網(wǎng)格把它細(xì)分并最終在FLUENT中進行流場的模擬仿真。每一個電池模塊都是由10個單體電池并聯(lián)組成的。電池模塊風(fēng)道系統(tǒng)的模型在Gambit中建立，同時進行網(wǎng)格劃分，如圖5所示。給定進風(fēng)口壓力為大氣壓力，電池組采用1C倍率進行充放電循環(huán)，進風(fēng)口溫度標(biāo)定為環(huán)境溫度25℃，出風(fēng)口試驗測得溫度為32℃，速度5m/s。電池模塊的產(chǎn)熱功率為489.1W，由于κ-ε湍流模型能提供流動的真實情況，計算時采用該模型。

　　仿真結(jié)果中風(fēng)扇出口附近及正對風(fēng)扇的一片區(qū)域流速較快，而遠(yuǎn)離風(fēng)扇的地方和電池包中間以及兩側(cè)氣體流速較小。