純電動客車電池冷卻系統的設計與研究

黃葉明 李敏

摘 要：純電動客車電池的性能直接關系到客車行駛里程，為進一步優化提升純電動客車行駛里程，本文根據純電動客車電池特性，創新設計了一種電池冷卻系統，現就具體內容做如下介紹。

關鍵詞：冷卻系統;純電動客車;設計與研究

1 背景技術

純電動客車電池在安裝后往往需要配備對其進行降溫冷卻的系統，利用冷卻系統對純電動客車電池進行降溫處理，確保電池的安全性能，但是，現有的純電動客車電池冷卻系統在使用時仍存在一定缺陷，首先冷卻性能不佳，其次，缺乏在緊急情況如電池過載而自燃時進行緊急處理的部件，從而存在一定的安全隱患，并且冷卻系統在與電池之間進行組裝后，整體結構的穩定性能不佳。

2 產品設計

針對上述問題，我們設計了一種純電動客車電池冷卻系統及其控制方法，可以解決現有的純電動客車電池冷卻系統冷卻性能不佳，并且缺乏在緊急情況如電池過載而自燃時進行緊急處理的部件，從而存在一定的安全隱患，并且冷卻系統在與電池之間進行組裝后，整體結構的穩定性能不佳。

純電動客車電池冷卻系統包括支架、冷卻架和固定機構，冷卻架固定在支架上，固定機構固定在支架頂部，冷卻架三側內壁上均安裝有若干個噴頭，且冷卻架內部中空并裝有水，冷卻架其中一側內壁上固定安裝有水泵，水泵通過一根接入冷卻架內部的管道與冷卻架相連接，且水泵通過若干根單獨的管道分別與每個噴頭相連接，水泵頂部固定安裝有溫度傳感器，且水泵一側固定安裝有PLC控制器，冷卻架底部內壁邊緣設置有凹槽，凹槽內部安裝有一塊擋板，擋板朝向水泵的側壁上同樣安裝有若干個與水泵管道連接的噴頭，擋板底部連接有兩根底部氣動伸縮桿，兩根底部氣動伸縮桿的底端均與位于凹槽內部的底部氣缸相連接。

固定機構包括左端座、右端座、底架和固定架，左端座、右端座均固定在支架頂部，且左端座側壁上固定安裝有驅動電機，驅動電機側壁上連接有一根貫穿左端座、固定架的轉軸，轉軸的一端與右端座相連接，固定架底部內壁上設置有若干個均勻分布的風孔，且固定架內壁四個拐角處均安裝有一個可活動的插板，每個插板的一端均連接有一個側邊氣動伸縮桿，每個側邊氣動伸縮桿均與一個側邊氣缸相連接，四個側邊氣缸分別固定在固定架的四邊拐角處，固定架上固定安裝有電池箱，電池箱底部邊拐角處均設置有一個插槽，電池箱在固定時插板插入插槽內部，且固定架底部固定連接有一個底架，底架中部設置有一個滑架，滑架上安裝有一個可滑動的散熱扇，固定架兩側外壁上均設置有一個與底架之間固定連接的連接架，兩個連接架底部均固定有一個液壓缸，液壓缸側壁上連接有一根液壓伸縮桿，液壓伸縮桿一端與散熱扇相連接。

3 控制方法介紹

純電動客車電池冷卻系統的控制方法主要分為三步，具體步驟為：

步驟一：首先，將PLC控制器、驅動電機、液壓缸、側邊氣缸、散熱扇、底部氣缸、水泵和溫度傳感器均與外部電源相連接，緊接著將電池箱放置在固定架頂部，隨后，利用PLC控制器啟動所有的側邊氣缸，利用側邊氣缸驅動側邊氣動桿伸長，從而將四個插板推入插槽內部，利用四個插板來將電池箱固定，插板以及插槽的存在，使得電池箱的固定更加方便，隨后，利用PLC控制器啟動驅動電機，利用驅動電機驅動轉軸轉動，從而帶動固定架、底架以及電池箱翻轉180°，電池箱翻入冷卻架內部，并且固定架、底架翻轉朝下;

步驟二：利用PLC控制器啟動散熱扇和兩個液壓缸，利用散熱扇往固定架鼓風，風從風孔吹向電池箱來對電池箱進行冷卻散熱，在鼓風過程中散熱扇在液壓缸驅動液壓伸縮桿不斷伸縮作用下在滑架上來回滑動，電池箱翻入冷卻架后，利用PLC控制器啟動底部氣缸，底部氣缸驅動底部氣動伸縮桿伸長，從而將擋板從凹槽內部頂出，利用擋板從而側面固定電池箱的位置;

步驟三：溫度傳感器時刻檢測電池箱的溫度，當遇到緊急情況如電池箱因過載即將自燃時，此時溫度傳感器檢測到電池箱即將自燃時的溫度，通過PLC控制器啟動水泵、底部氣缸，利用水泵往所有的噴頭送水，所有的噴頭一同往電池箱方向噴水，并且底部氣缸驅動底部氣動伸縮桿伸縮，擋板上下移動并且帶著其側壁上的噴頭上下活動來均勻噴水，達到快速降溫和避免自燃的目的。

4 有益效果

純電動客車電池冷卻系統可以很好的解決目前現有的問題，主要優勢體現在以下幾個方面。第一、由于固定架內壁的四個拐角處均安裝有與側邊氣動伸縮桿相連接的插板，并且電池箱底部四邊拐角處均設置有與插板相適配的插槽，使得電池箱在固定時，能夠通過啟動所有的側邊氣缸，利用側邊氣缸驅動側邊氣動桿伸長，從而將四個插板推入插槽內部，利用四個插板來將電池箱固定，使得電池箱的固定更加方便;第二、由于散熱扇的存在，并且散熱扇通過兩根液壓伸縮桿與滑架之間滑動連接，使得散熱扇在往固定架鼓風時，能夠利用液壓缸驅動液壓伸縮桿不斷伸縮來帶動散熱扇在滑架上來回滑動，從而確保散熱扇鼓風均勻;第三、由于冷卻架內部中空并裝有水，從而能夠時刻為電池箱進行冷卻，并且電池箱在翻入冷卻架后溫度傳感器時刻檢測電池箱的溫度，當遇到緊急情況如電池箱因過載即將自燃時，此時溫度傳感器檢測到電池箱即將自燃時的溫度，通過PLC控制器啟動水泵、底部氣缸，利用水泵往所有的噴頭送水，所有的噴頭一同往電池箱方向噴水，并且底部氣缸驅動底部氣動伸縮桿伸縮，擋板上下移動并且帶著其側壁上的噴頭上下活動來均勻噴水，達到快速降溫的目的，避免電池箱自燃造成更加嚴重的損失。

5 結束語

純電動客車電池冷卻系統及其控制方法已經在我司的純電動客車上進行了批量應用，目前應用情況良好，相比其他電池冷卻系統，此系統可以提高客車5%以上的客車續航里程。為后期的電池的進一步發展指明了方向。

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