对于动力电池冷却方法,比较常用的空冷方案在电池组处于高温、高倍率放电工况时,已较难满足其散热。为达到安全使用电池的目的,对于电动汽车开发有效的电池热管理系统愈发受到业内重视。本文分析了动力电池的充放电温度特性、放电效率和放电容量特性。基于GT-SUITE软件建立纯电动汽车动力电池直冷式热管理系统仿真模型,研究分别设置单/双热力膨胀阀系统冷却方案的热管理性能、系统的性能规律;利用基于整车动力系统的电池组与驾驶舱协同热管理模型,仿真研究汽车在NEDC行驶工况下热管理系统影响因素,为电动汽车热管理系统优化提供支撑。主要的研究成果和结论如下:(1)研究了分别设置单/双热力膨胀阀系统冷却方案的热管理性能。电池组温度从30℃降至25℃时,双热力膨胀阀方案冷却耗时比单热力膨胀阀方案降低了67.01%,双阀方案降温更快;在一个循环周期内,单阀方案功率消耗平均值为0.55k W、双阀方案功率消耗平均值为0.92k W,后者较前者增加了67.27%,双阀方案耗能更高;同一个周期内,单/双阀方案的制冷效能平均值分别为4.48和4.38,后者仅低2.23%,两方案差别不大。若系统处于长时间运行,双阀方案在电池冷却速率方面占据优势,更利于电池组安全运行。(2)研究了环境温度变化对双热力膨胀阀直冷系统性能的影响规律。环境温度分别为30℃、35℃、40℃三个变化梯度状态下:汽车定速行驶时,电池组冷却至设定温度的耗时随环境温度的升高而增加,温度每上升5℃,冷却耗时分别增加68.75%和53.70%。系统压缩机功率呈现周期性脉冲规律,电池组冷却时,功率和功耗都较高;在一个脉冲周期内,功率峰值和功耗均随环境温度升高而增大,且增幅随温升而提高,前者单位温升平均增幅为21.06%,后者单位温升平均增幅为25.75%。系统制冷效能COP呈周期性变化规律,在一个周期内,制冷效能随环境温度升高而降低,且降幅随温升而降低,平均降幅为15.11%。环境温度变化对电池组温度、压缩机功率以及COP有不同程度的影响。(3)研究了车速变化对双热力膨胀阀直冷系统性能的影响规律。车速分别为40km/h、80km/h、120km/h三个变化梯度状态下:环境温度一定时,汽车在120km/h行驶工况下的电池冷却耗时较长,且电池温升较快,此工况下的温升速率达到0.441℃/min。压缩机峰值功率变化受车速影响不大,但其功耗受车速变化影响较大,模拟可知,汽车在速度为80km/h行驶时的压缩机功耗最小,比40km/h时低27.73%,比120km/h时低16.75%。短时间内制冷效能COP受车速影响较低,长时间运行,40km/h工况下的制冷效能更高,分别比80km/h、120km/h高5.01%、27.35%。(4)研究了NEDC汽车行驶工况下双热力膨胀阀协同热管理系统性能规律。市区工况下,电池组降至25℃耗时随环境温度升高而加长,30～40℃温度变化区间内,单位(5℃)温升耗时分别增加59.06%、45.72%;市郊工况电池组温升速率相对市区工况更快,市郊工况的最高温度达到43.61℃。舱内温度因受环境温度影响,实际温度与预设温度会产生一定的误差,对应的稳态误差在1℃内。压缩机转速在驾驶舱和电池组同时被降温时比驾驶舱单独被降温时更高,相比增加了211.17%;压缩机功率受环境温度的影响较小,受车速的影响较大。电池组冷却系统开启瞬间会增加舱内蒸发器制冷剂流量,造成舱内温度短暂下滑0.2℃;市郊工况电池组换热量较大,环境温度增高会使制冷剂流量上升,上升13.83%;峰值换热量会下降,下降7.40%。电池组的换热器和舱内蒸发器出入口温差随环境温度升高而降低,且降幅越来越大。