纯电动公交车使用的动力电池，对与温度相关的能量密度、充电速度、电池寿命的要求越来越高，因此，电池热管理系统的作用越来越重要。电池热管理系统主要作用为管理电池温度，使电池始终处在适宜的温度范围内工作[1]。温度过低会影响电池充放电和续航能力[2]，温度过高会导致电池单体衰减不平衡使寿命变短，相关研究表明，随着温度的升高，电池电压下降速率增大，电池内部化学反应越来越活泼，自放电越来越大。在充放电倍率相同的条件下，温度越高，电池容量衰减速率越快。为提高纯电动公交车续航里程和电池寿命，采用热管理系统控制电池温度处于最佳范围内，不仅有利于提高纯电动公交车的续航里程，还有利于提高动力电池的使用寿命[2]。

1 电池热管理系统的发展现状

动力电池散热目前主要可分为空冷散热、液冷散热、集成电池热管理大巴空调等，其中空冷散热又分为强制风冷散热系统和自然对流散热系统；液冷散热又分为水冷系统和直冷系统。

1.1 空冷式散热系统

空冷散热方式最为简单，其原理是让空气流经电池表面从而带走动力电池所产生的热量，进而达到对动力电池组散热的目的。根据通风措施的不同，空冷式又有自然对流散热和强制通风散热两种方式。自然对流散热不增加额外的散热风机和相关控制部件，电池仅靠自然对流散热；强制风冷散热即采用风机强制气流流过电池表面，并有相关的部件控制风机启停，进而控制电池温度。空冷散热方式成本较低，但受环境因素影响较大，散热效果不够理想且不可控，很难保证电池均温性，仅适用于电池热负荷比较小的动力电池散热。

1.2 液冷式散热系统

液冷式散热系统分为水冷式（系统）和直冷式（系统）两种，两者都需要有制冷机组作为冷源散热。水冷系统是指采用载冷剂流经动力电池内部散热通道，通过温度较低的载冷剂与温度较高的电池对流换热，降低电池温度，目前载冷剂一般采用乙二醇水溶液。直冷系统是指温度较低的制冷剂直接流经动力电池内部散热通道，制冷剂直接与电池对流换热，从而快速降低电池温度。

目前液冷散热系统主流方案均采用水冷系统，因其冷却效果显著，另外便于采用自动控制技术，比较容易使电池的温度控制在预期范围内。水冷系统由于水溶液热容较大，温度变化相对平缓，有利于稳定电池温度，减小波动，提高电池温度均匀性。直冷系统一般采用单独的制冷机组实现电池热管理功能，缺点是结构较复杂，既增加整车重量，又挤占整车空间，也提高了整车制造成本。

1.3 集成电池热管理系统大巴空调

集成电池热管理系统大巴空调为近年新发展起来的技术，其将电池热管理系统与车厢空调系统集成为一体，统一管理控制，具有体积小、重量轻、成本低等优点，但是需要有先进可靠变频控制技术和流量分配技术来控制空调的冷量输出和冷量分配，由于技术水平要求较高，所以仅少数技术实力雄厚的企业可以提供产品，普及度不高。此类空调机组依赖于较强的控制技术，包含无极变频技术、电子膨胀阀控制技术、冷媒分流控制技术等。

1.4 相变材料式散热系统

相变材料散热系统是以相变材料作为传热介质，利用相变材料在发生相变时吸收或放出热量的特性来控制电池包的温度，目前尚在研发阶段。

2 集成电池热管理系统大巴空调装置设计

纯电动公交车除了配置顶置空调机组外还要额外装备独立的电池热管理机组，独立电池热管理系统对整车成本和重量、空间影响较大；集成电池热管理系统的顶置空调装置在重量、成本、体积上均有比较明显的优势，但是有部分集成电池热管理系统大巴空调冷量分配较差，车厢降温速度慢，电池水温冷却能力不足，单独运行电池冷却功能时，压缩机频繁启停，极易出现电池冷却故障。因此，笔者对我公司在用纯电动公交车（车长10.5m）装备的集成电池热管理系统进行了测试分析，该系统构成及原理如图1 所示。

图1 系统原理图

3 试验测试与数据分析

3.1 电池冷却与车厢降温验证

试验在夏季中午12 点至13 点期间进行，测量室外空气温度34℃，天气晴朗，车辆静止，车内外温度平衡，车内人数为40 人，在空调回风口处布置温度传感器，在电池水冷系统与空调机组的进出水接管上分别布置进水温度传感器、出水温度传感器，实验数据采用电脑自动记录，记录时间间隔5s，空调设定车内温度25℃，电池水温设定温度15℃。试验数据如图2 所示。