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1 電池的冷卻系統(tǒng)
水冷系統(tǒng)以及空調(diào)系統(tǒng)是當(dāng)前現(xiàn)有電動(dòng)汽車主要的電池冷卻系統(tǒng)，但是這兩種方式必須要經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)以及水泵等來(lái)實(shí)現(xiàn)。為了能夠進(jìn)一步的降低電動(dòng)汽車?yán)鋮s系統(tǒng)中的能耗，可采用無(wú)動(dòng)力電池冷卻，將熱管原理充分利用，在常溫的條件中，通過(guò)自然驅(qū)動(dòng)冷卻的方式促使電池達(dá)到冷卻效果，從而降低了汽車的冷卻水泵工作。
在熱管原理的基礎(chǔ)下研發(fā)出了無(wú)動(dòng)力電池冷卻系統(tǒng)，現(xiàn)如今在電信、電力等各種電氣機(jī)房節(jié)能中都可以見(jiàn)到熱管技術(shù)的身影，在純電動(dòng)汽車等領(lǐng)域也逐漸開(kāi)始使用。其運(yùn)行原理見(jiàn)圖1，其中上升管、蒸發(fā)器、上位冷凝器以及下降管等各個(gè)方面構(gòu)成了無(wú)動(dòng)力電池冷卻系統(tǒng)，通過(guò)高度差以及溫度差，降管路中工質(zhì)的蒸發(fā)以及冷凝循環(huán)進(jìn)行了封閉，使其產(chǎn)生動(dòng)態(tài)熱力平衡，由驅(qū)動(dòng)力將熱量快速并高密度的向外界環(huán)境傳遞，保證了電池的冷卻。其具體過(guò)程：電池組自身產(chǎn)生熱量之后會(huì)直接傳遞到蒸發(fā)器中，液態(tài)工質(zhì)在吸收熱量后進(jìn)行蒸發(fā)，從而降低了電池組的溫度。壓力會(huì)隨著高溫氣態(tài)工質(zhì)密度的變小而增大，受到冷凝器和蒸發(fā)器的壓差，工質(zhì)從上升管當(dāng)中進(jìn)入到冷凝器；外部空氣可將在上位冷凝器中的氣態(tài)工質(zhì)進(jìn)行冷卻，工質(zhì)冷凝放熱；同時(shí)由于受到壓差以及重力的影響，通過(guò)下降管流回到蒸發(fā)器當(dāng)中。通過(guò)這種循環(huán)的方式使得熱量被*的輸送到外部環(huán)境里。
圖1 無(wú)動(dòng)力電池冷卻系統(tǒng)原理
2 蓄能式的制冷系統(tǒng)
2.1 蓄冷式冷藏柜
汽車上對(duì)于冷藏柜或者冷凍柜以及保險(xiǎn)柜的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，常用的技術(shù)有三種：一是利用汽車電能以及半導(dǎo)體技術(shù)來(lái)制冷，但其制冷能力較低，只能小規(guī)模應(yīng)用；二是利用空調(diào)系統(tǒng)的壓縮機(jī)并聯(lián)管路使冷藏柜的蒸發(fā)器工作制冷，但對(duì)于電能燃油的消耗較大，會(huì)降低車的整體動(dòng)力性能；三是在空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)道的中央通道設(shè)計(jì)微型冷藏箱，但是冷藏容量小，效果不持久。為了解決這些技術(shù)中存在的缺陷，可以嘗試一種蓄冷式冷藏柜，在純電動(dòng)汽車停駛的過(guò)程中，將獨(dú)立的外接插頭連接到電源，通過(guò)控制面板打開(kāi)蓄冷模式，電動(dòng)壓縮機(jī)會(huì)在220V 電源的驅(qū)動(dòng)下運(yùn)行，通過(guò)制冷循環(huán)就能夠在停駛期間完成蓄冷式冷藏柜的制冰儲(chǔ)冷和空調(diào)制冷。通常來(lái)說(shuō)，蓄冷式冷藏柜的位置會(huì)設(shè)置在后備箱內(nèi)或者車頂行李架上。
2.2 蓄冷式的空調(diào)系統(tǒng)
蓄冷式空調(diào)系統(tǒng)是通過(guò)在停駛期間進(jìn)行冰蓄冷，然后行使時(shí)蓄冷水箱釋放儲(chǔ)存冷量的方式，達(dá)到制冷要求，降低電動(dòng)汽車的電能消耗。蓄冷式空調(diào)系統(tǒng)新增了蓄冷柜、冰水泵和冰水散熱器之類的部件，蓄冷柜一般設(shè)置在后排座椅或者儀表臺(tái)右方位置，設(shè)置在后排座椅位置可以滿足里程需求的蓄冷水箱體積設(shè)計(jì)，設(shè)置在儀表臺(tái)右方則可以減小管路阻力損失。
2.3 混合蓄能式的空調(diào)系統(tǒng)
混合蓄能式空調(diào)系統(tǒng)新增了壓縮空氣儲(chǔ)存系統(tǒng)，其中包含電動(dòng)空氣壓縮機(jī)、壓縮空氣儲(chǔ)存系統(tǒng)以及空氣瓶和電池閥等，可以降低冰蓄冷中冰水循環(huán)所需要的電能消耗，以及*消除傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)壓縮機(jī)產(chǎn)生的電能消耗，這種系統(tǒng)的兩種設(shè)置方式都會(huì)將220V 的交流電動(dòng)壓縮機(jī)放置到前艙，地板下方則放置空氣瓶，而不和蓄冷水箱的設(shè)置位置相同。
3 電動(dòng)汽車的熱管理節(jié)能集成方案
熱管理節(jié)能集成方案是在汽車停駛充電期間，在外接220V 電源的情況下可以驅(qū)動(dòng)電動(dòng)空氣壓縮機(jī)，然后儲(chǔ)存高壓壓縮空氣到空氣瓶中，在空氣瓶蓄能的過(guò)程中，壓縮空氣會(huì)驅(qū)動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)渦輪式壓縮機(jī)運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)空調(diào)制冷，且于蓄能水箱里進(jìn)行冰漿蓄冷。在冰漿蓄冷滿足蓄能要求后，制冷工作會(huì)停止，待空氣瓶?jī)?chǔ)存壓縮空氣到滿足了設(shè)定要求時(shí)，壓縮空氣蓄能也會(huì)停止。要注意的問(wèn)題是，車載動(dòng)力電池的冷卻的需求主要由冰蓄冷維持，所以控制策略必須要預(yù)留足夠的電能滿足電池冷卻需求。通過(guò)利用熱管原理、壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)以及冰蓄冷技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車空調(diào)系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)的無(wú)電能消耗。
圖2 混合蓄能式空調(diào)系統(tǒng)構(gòu)造圖
4 結(jié) 語(yǔ)
通過(guò)對(duì)空調(diào)和冷卻系統(tǒng)供能方式的改善措施，可以更好的降低純電動(dòng)汽車的電能消耗，可以讓電動(dòng)汽車的行使里程突破當(dāng)前的瓶頸限度，也開(kāi)啟了純電動(dòng)汽車尋找新型蓄能技術(shù)的路線，對(duì)未來(lái)的電動(dòng)汽車研究發(fā)展有著一定的推進(jìn)作用。
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