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[摘 要]动力电池组的寿命直接影响混合动力汽车的产业化， 而电池组的寿命与其散热性能息息相关。以6.5A·h/144V镍氢电池组为对象， 对电池的生热机理进行了分析， 建立了电池的生热温度模型， 搭建了混合动力汽车镍氢电池组热性能试验台；对电池箱的散热性能进行了试验研究；分析了变电流充放工况对电池组温度场的影响。试验结果表明，使用的电池组能够满足混合動力汽车对电池散热性能的要求。
[关键词]混合动力汽车；镍氢电池；散热系统；温度场
中图分类号：TP527 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）10-0295-01
Experimental study on cooling system of battery pack of hybrid electric vehicle
Yang Jian-hong
（R&D Center of Great Wall Motor Company Hebei baoding 071000）
[Abstract]The life of the power battery pack has a direct impact on the industrialization of hybrid vehicles， and the life of the battery pack is directly related to its heat dissipation performance.Taking the 6.5a ·h/144V nickel-metal hydride battery pack as the object， the heat generation mechanism of the battery was analyzed， the heat generation temperature model of the battery was established， and the thermal performance test bench of the hybrid car nickel-metal hydride battery pack was set up.The heat dissipation performance of battery box is studied experimentally.The influence of variable current charging and discharging condition on the temperature field of the battery was analyzed.The test results show that the used battery pack can meet the requirements of the battery heat dissipation performance of hybrid cars.
[Key words]hybrid car；Nickel hydrogen battery；Heat dissipation system；The temperature field
随着排放法规的日益严格，节能环保的新能源汽车越来越受到各大汽车生产商的青睐。其中混合动力汽车在新能源汽车领域具有广泛的发展前景。电池组作为混合动力汽车（HEV）中主要的蓄能部件，直接影响到HEV的性能。在常用的电池组中，锂电池虽然充放电性能好，但其成本过高，难以量产；而镍氢蓄电池以其高比能量、高比功率、长寿命、无污染等优势，成为HEV蓄电池的首选。在电池组工作过程中，由于充放电电池内部温度升高，从而影响到电池组的很多特定参数，进而影响电池组的使用寿命与性能。因此，研究电池组散热方案对提高电池使用寿命与性能至关重要。本文以HEV用镍氢电池组为对象，设计了模拟整车实际工况的电池试验台架，对电池组生热机制进行了分析，并对电池组在整车实际工况下的充放电进行了试验。根据试验结果，对现有的电池组散热结构进行了分析。
1 电池箱的结构
电池组的散热方案如图1，长度为10列，宽度为6排的电池组被固定在一个壳体当中，壳体的上部设有10列用于导流的进风口，而壳体的下方对应位置装有4个排气风扇用于散热。
2电池的温度模型
2.1电池生热机理
Noboru Sato等人利用镍氢电池电化学反应原理分析了镍氢电池在充放电过程中的生热因素主要有：电池化学反应生热、电池极化生热、过充电副反应生热、内阻焦耳热。
2.2电池实际温度的换算
AhmadA.Pesaran将电池简化为电池内部与电池外壳2个独立的等温体电池内部所有的物质如活性物质、正极和负极、隔板等被假定为一个具有相同特性的整体。由于电池壳体基本不产生热量，因而其温度与电池内部的温度非常接近。
3实际工况下的电池试验
3.1电池试验台架原理
为了检测电池实际工况下电池箱内部的温度场变化情况。搭建了模拟整车实际工况的电池试验台架，测试方案原理如图2。该台架包括电池箱、Arbin电池测试系统、电池温度场测试系统、温度场采集软件。其中，Arbin电池测试系统负责控制电池的充放电，并对电池组的总电压和总电流进行采集；电池温度场测试系统负责采集电池箱内数字温度传感器DS18B20发出的温度AD值，经过AD转换后通过RS232串口上传到带有VC++软件编写的温度采集软件PC机中。
3.2电池试验结果分析
为了考察整车实际工况中，电池箱内部初始和结束的温度场变化，分析电池箱的散热情况。本文模拟电池组实际工作环境，对电池进行了0-100A范围内的变电流充放电试验，过程如图3。首先用6.5A的电流对电池充电1h，放置0.5h后，分别用-100，-6.5，6.5，-70，-6.5，6.5，-50，-100，-6.5，6.5，40，-6.5以及6.5A的变电流进行充放电，每次充放电间0.5h。
图1为电池变电流工况初期与终期的温度场分布图，横坐标是电池的排数，纵坐标是电池列数。图1（a）是工况之前的电池箱电池温度场分布图；图1（b）是电池经过变电流充放电工况后，电池箱内电池温度场分布图。两者进行比较。
可以看出，电池经过变电流充放工况后，电池的最高温度和最低温度与电池平均温度之差在1.6℃左右，电池的最高温度在35℃左右，符合混合动力汽车动力电池组实际工况的需求。
4 结论
1）本文对镍氢蓄电池的生热机理进行了分析，建立了电池的生热温度模型，为其温度场的进一步研究提供了理论支持；
2）本文搭建了混合动力汽车镍氢电池散热性能试验台，并对电池进行了模拟整车实际工况的变电流充放电试验。试验表明所设计的试验台能够模拟整车实际工况，镍氢电池进行散热性能试验可作为混合动力汽车电池散热系统性能测试平台的一种选择；
3）试验表明该结构的电池箱内部温度场电流从0-100A充放电试验后温差变化不大，电池组的散热结构设计合理。
参考文献
[1]齐晓霞，王文，邵力清.混合动力电动车用电源热管理的技术现状[J].电源技术，2005，29（3）：178-181.
[关键词]混合动力汽车；镍氢电池；散热系统；温度场
中图分类号：TP527 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）10-0295-01
Experimental study on cooling system of battery pack of hybrid electric vehicle
Yang Jian-hong
（R&D Center of Great Wall Motor Company Hebei baoding 071000）
[Abstract]The life of the power battery pack has a direct impact on the industrialization of hybrid vehicles， and the life of the battery pack is directly related to its heat dissipation performance.Taking the 6.5a ·h/144V nickel-metal hydride battery pack as the object， the heat generation mechanism of the battery was analyzed， the heat generation temperature model of the battery was established， and the thermal performance test bench of the hybrid car nickel-metal hydride battery pack was set up.The heat dissipation performance of battery box is studied experimentally.The influence of variable current charging and discharging condition on the temperature field of the battery was analyzed.The test results show that the used battery pack can meet the requirements of the battery heat dissipation performance of hybrid cars.
[Key words]hybrid car；Nickel hydrogen battery；Heat dissipation system；The temperature field
随着排放法规的日益严格，节能环保的新能源汽车越来越受到各大汽车生产商的青睐。其中混合动力汽车在新能源汽车领域具有广泛的发展前景。电池组作为混合动力汽车（HEV）中主要的蓄能部件，直接影响到HEV的性能。在常用的电池组中，锂电池虽然充放电性能好，但其成本过高，难以量产；而镍氢蓄电池以其高比能量、高比功率、长寿命、无污染等优势，成为HEV蓄电池的首选。在电池组工作过程中，由于充放电电池内部温度升高，从而影响到电池组的很多特定参数，进而影响电池组的使用寿命与性能。因此，研究电池组散热方案对提高电池使用寿命与性能至关重要。本文以HEV用镍氢电池组为对象，设计了模拟整车实际工况的电池试验台架，对电池组生热机制进行了分析，并对电池组在整车实际工况下的充放电进行了试验。根据试验结果，对现有的电池组散热结构进行了分析。
1 电池箱的结构
电池组的散热方案如图1，长度为10列，宽度为6排的电池组被固定在一个壳体当中，壳体的上部设有10列用于导流的进风口，而壳体的下方对应位置装有4个排气风扇用于散热。
2电池的温度模型
2.1电池生热机理
Noboru Sato等人利用镍氢电池电化学反应原理分析了镍氢电池在充放电过程中的生热因素主要有：电池化学反应生热、电池极化生热、过充电副反应生热、内阻焦耳热。
2.2电池实际温度的换算
AhmadA.Pesaran将电池简化为电池内部与电池外壳2个独立的等温体电池内部所有的物质如活性物质、正极和负极、隔板等被假定为一个具有相同特性的整体。由于电池壳体基本不产生热量，因而其温度与电池内部的温度非常接近。
3实际工况下的电池试验
3.1电池试验台架原理
为了检测电池实际工况下电池箱内部的温度场变化情况。搭建了模拟整车实际工况的电池试验台架，测试方案原理如图2。该台架包括电池箱、Arbin电池测试系统、电池温度场测试系统、温度场采集软件。其中，Arbin电池测试系统负责控制电池的充放电，并对电池组的总电压和总电流进行采集；电池温度场测试系统负责采集电池箱内数字温度传感器DS18B20发出的温度AD值，经过AD转换后通过RS232串口上传到带有VC++软件编写的温度采集软件PC机中。
3.2电池试验结果分析
为了考察整车实际工况中，电池箱内部初始和结束的温度场变化，分析电池箱的散热情况。本文模拟电池组实际工作环境，对电池进行了0-100A范围内的变电流充放电试验，过程如图3。首先用6.5A的电流对电池充电1h，放置0.5h后，分别用-100，-6.5，6.5，-70，-6.5，6.5，-50，-100，-6.5，6.5，40，-6.5以及6.5A的变电流进行充放电，每次充放电间0.5h。
图1为电池变电流工况初期与终期的温度场分布图，横坐标是电池的排数，纵坐标是电池列数。图1（a）是工况之前的电池箱电池温度场分布图；图1（b）是电池经过变电流充放电工况后，电池箱内电池温度场分布图。两者进行比较。
可以看出，电池经过变电流充放工况后，电池的最高温度和最低温度与电池平均温度之差在1.6℃左右，电池的最高温度在35℃左右，符合混合动力汽车动力电池组实际工况的需求。
4 结论
1）本文对镍氢蓄电池的生热机理进行了分析，建立了电池的生热温度模型，为其温度场的进一步研究提供了理论支持；
2）本文搭建了混合动力汽车镍氢电池散热性能试验台，并对电池进行了模拟整车实际工况的变电流充放电试验。试验表明所设计的试验台能够模拟整车实际工况，镍氢电池进行散热性能试验可作为混合动力汽车电池散热系统性能测试平台的一种选择；
3）试验表明该结构的电池箱内部温度场电流从0-100A充放电试验后温差变化不大，电池组的散热结构设计合理。
参考文献
[1]齐晓霞，王文，邵力清.混合动力电动车用电源热管理的技术现状[J].电源技术，2005，29（3）：178-181.