純電動(dòng)客車電池冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究

黃葉明 李敏

摘 要：純電動(dòng)客車電池的性能直接關(guān)系到客車行駛里程，為進(jìn)一步優(yōu)化提升純電動(dòng)客車行駛里程，本文根據(jù)純電動(dòng)客車電池特性，創(chuàng)新設(shè)計(jì)了一種電池冷卻系統(tǒng)，現(xiàn)就具體內(nèi)容做如下介紹。

關(guān)鍵詞：冷卻系統(tǒng);純電動(dòng)客車;設(shè)計(jì)與研究

1 背景技術(shù)

純電動(dòng)客車電池在安裝后往往需要配備對(duì)其進(jìn)行降溫冷卻的系統(tǒng)，利用冷卻系統(tǒng)對(duì)純電動(dòng)客車電池進(jìn)行降溫處理，確保電池的安全性能，但是，現(xiàn)有的純電動(dòng)客車電池冷卻系統(tǒng)在使用時(shí)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(guò)載而自燃時(shí)進(jìn)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(tǒng)在與電池之間進(jìn)行組裝后，整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性能不佳。

2 產(chǎn)品設(shè)計(jì)

針對(duì)上述問(wèn)題，我們?cè)O(shè)計(jì)了一種純電動(dòng)客車電池冷卻系統(tǒng)及其控制方法，可以解決現(xiàn)有的純電動(dòng)客車電池冷卻系統(tǒng)冷卻性能不佳，并且缺乏在緊急情況如電池過(guò)載而自燃時(shí)進(jìn)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(tǒng)在與電池之間進(jìn)行組裝后，整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性能不佳。

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

固定機(jī)構(gòu)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(cè)壁上固定安裝有驅(qū)動(dòng)電機(jī)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)側(cè)壁上連接有一根貫穿左端座、固定架的轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸的一端與右端座相連接，固定架底部?jī)?nèi)壁上設(shè)置有若干個(gè)均勻分布的風(fēng)孔，且固定架內(nèi)壁四個(gè)拐角處均安裝有一個(gè)可活動(dòng)的插板，每個(gè)插板的一端均連接有一個(gè)側(cè)邊氣動(dòng)伸縮桿，每個(gè)側(cè)邊氣動(dòng)伸縮桿均與一個(gè)側(cè)邊氣缸相連接，四個(gè)側(cè)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(shè)置有一個(gè)插槽，電池箱在固定時(shí)插板插入插槽內(nèi)部，且固定架底部固定連接有一個(gè)底架，底架中部設(shè)置有一個(gè)滑架，滑架上安裝有一個(gè)可滑動(dòng)的散熱扇，固定架兩側(cè)外壁上均設(shè)置有一個(gè)與底架之間固定連接的連接架，兩個(gè)連接架底部均固定有一個(gè)液壓缸，液壓缸側(cè)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(dòng)客車電池冷卻系統(tǒng)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(qū)動(dòng)電機(jī)、液壓缸、側(cè)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(dòng)所有的側(cè)邊氣缸，利用側(cè)邊氣缸驅(qū)動(dòng)側(cè)邊氣動(dòng)桿伸長(zhǎng)，從而將四個(gè)插板推入插槽內(nèi)部，利用四個(gè)插板來(lái)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(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，利用驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)固定架、底架以及電池箱翻轉(zhuǎn)180°，電池箱翻入冷卻架內(nèi)部，并且固定架、底架翻轉(zhuǎn)朝下;

步驟二：利用PLC控制器啟動(dòng)散熱扇和兩個(gè)液壓缸，利用散熱扇往固定架鼓風(fēng)，風(fēng)從風(fēng)孔吹向電池箱來(lái)對(duì)電池箱進(jìn)行冷卻散熱，在鼓風(fēng)過(guò)程中散熱扇在液壓缸驅(qū)動(dòng)液壓伸縮桿不斷伸縮作用下在滑架上來(lái)回滑動(dòng)，電池箱翻入冷卻架后，利用PLC控制器啟動(dòng)底部氣缸，底部氣缸驅(qū)動(dòng)底部氣動(dòng)伸縮桿伸長(zhǎng)，從而將擋板從凹槽內(nèi)部頂出，利用擋板從而側(cè)面固定電池箱的位置;

步驟三：溫度傳感器時(shí)刻檢測(cè)電池箱的溫度，當(dāng)遇到緊急情況如電池箱因過(guò)載即將自燃時(shí)，此時(shí)溫度傳感器檢測(cè)到電池箱即將自燃時(shí)的溫度，通過(guò)PLC控制器啟動(dòng)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(qū)動(dòng)底部氣動(dòng)伸縮桿伸縮，擋板上下移動(dòng)并且?guī)е鋫?cè)壁上的噴頭上下活動(dòng)來(lái)均勻噴水，達(dá)到快速降溫和避免自燃的目的。

4 有益效果

純電動(dòng)客車電池冷卻系統(tǒng)可以很好的解決目前現(xiàn)有的問(wèn)題，主要優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。第一、由于固定架內(nèi)壁的四個(gè)拐角處均安裝有與側(cè)邊氣動(dòng)伸縮桿相連接的插板，并且電池箱底部四邊拐角處均設(shè)置有與插板相適配的插槽，使得電池箱在固定時(shí)，能夠通過(guò)啟動(dòng)所有的側(cè)邊氣缸，利用側(cè)邊氣缸驅(qū)動(dòng)側(cè)邊氣動(dòng)桿伸長(zhǎng)，從而將四個(gè)插板推入插槽內(nèi)部，利用四個(gè)插板來(lái)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(guò)兩根液壓伸縮桿與滑架之間滑動(dòng)連接，使得散熱扇在往固定架鼓風(fēng)時(shí)，能夠利用液壓缸驅(qū)動(dòng)液壓伸縮桿不斷伸縮來(lái)帶動(dòng)散熱扇在滑架上來(lái)回滑動(dòng)，從而確保散熱扇鼓風(fēng)均勻;第三、由于冷卻架內(nèi)部中空并裝有水，從而能夠時(shí)刻為電池箱進(jìn)行冷卻，并且電池箱在翻入冷卻架后溫度傳感器時(shí)刻檢測(cè)電池箱的溫度，當(dāng)遇到緊急情況如電池箱因過(guò)載即將自燃時(shí)，此時(shí)溫度傳感器檢測(cè)到電池箱即將自燃時(shí)的溫度，通過(guò)PLC控制器啟動(dòng)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(qū)動(dòng)底部氣動(dòng)伸縮桿伸縮，擋板上下移動(dòng)并且?guī)е鋫?cè)壁上的噴頭上下活動(dòng)來(lái)均勻噴水，達(dá)到快速降溫的目的，避免電池箱自燃造成更加嚴(yán)重的損失。

5 結(jié)束語(yǔ)

純電動(dòng)客車電池冷卻系統(tǒng)及其控制方法已經(jīng)在我司的純電動(dòng)客車上進(jìn)行了批量應(yīng)用，目前應(yīng)用情況良好，相比其他電池冷卻系統(tǒng)，此系統(tǒng)可以提高客車5%以上的客車?yán)m(xù)航里程。為后期的電池的進(jìn)一步發(fā)展指明了方向。

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