從日本豐田公司的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)Prius和本田公司的Insight都采用了風(fēng)冷的形式，尼桑、通用等汽車(chē)公司研制的熱管理系統(tǒng)也采用過(guò)強(qiáng)制風(fēng)冷形式。國(guó)內(nèi)的各種類(lèi)型的電動(dòng)車(chē)用電源系統(tǒng)基本上也是采用風(fēng)冷系統(tǒng)。風(fēng)冷方式重量相對(duì)較小，沒(méi)有發(fā)生漏液的可能，有害氣體產(chǎn)生時(shí)能有效通風(fēng)，成本較低。缺點(diǎn)在于其與電池表面之間的熱交換系數(shù)低，冷卻、加熱速度慢，電池箱內(nèi)部溫度均勻性不容易控制，電池箱的密封設(shè)計(jì)較難，防塵、防水效果較差。

風(fēng)冷是目前電動(dòng)汽車(chē)電池散熱系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛的散熱方法。強(qiáng)制氣流可以通過(guò)風(fēng)扇產(chǎn)生，也可以利用汽車(chē)行進(jìn)過(guò)程中的迎面風(fēng)或者壓縮空氣等產(chǎn)生。與其他方法相比，風(fēng)冷結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單、安全，維護(hù)也方便。影響風(fēng)冷散熱的主要因素
1、單體電池性能
電池的產(chǎn)熱率、能量效率、容量和性能等要基本保持一致，否則，即使開(kāi)始使用時(shí)，電池組溫度均勻性非常好，隨著使用時(shí)間的增長(zhǎng)，電池間的差異也會(huì)變得越來(lái)越大，從而造成溫度場(chǎng)的不均勻性逐漸擴(kuò)大。
2、進(jìn)、出風(fēng)口位置
進(jìn)、出風(fēng)口位置對(duì)電池組的流場(chǎng)起著至關(guān)重要的作用。位置設(shè)置不當(dāng)，直接影響整個(gè)流場(chǎng)的分布，溫度均勻性不理想。風(fēng)機(jī)是用來(lái)向電池組內(nèi)鼓風(fēng)，還是從電動(dòng)汽車(chē)電池組內(nèi)部引風(fēng)，對(duì)電池箱內(nèi)流場(chǎng)也會(huì)有很大影響。
3、風(fēng)機(jī)
要選好風(fēng)機(jī)的類(lèi)型、型號(hào)。對(duì)于將電池組整體溫度保持最佳范圍內(nèi)、降低能耗是很重要的?？梢酝ㄟ^(guò)實(shí)驗(yàn)、理論計(jì)算和數(shù)值模擬的方法來(lái)估計(jì)壓降、空氣流量，來(lái)幫助風(fēng)機(jī)選型。當(dāng)流動(dòng)阻力小時(shí)，可以考慮選用軸流風(fēng)機(jī)；當(dāng)流動(dòng)阻力大時(shí)，可以選擇離心風(fēng)機(jī)。同時(shí)，根據(jù)電池組的溫度變化情況，從降低能耗考慮，適宜選擇多擋位風(fēng)機(jī)。
4、流通面積
在流動(dòng)方向上，通過(guò)不斷縮小流通面積，使空氣流速逐漸變大，與電池?fù)Q熱的換熱系數(shù)增大，而空氣在流動(dòng)過(guò)程中因?yàn)榕c經(jīng)過(guò)的電池?fù)Q熱，溫度不斷升高，與電池的溫差逐漸減小，平衡了上、下游散熱條件，使得整體的換熱效果基本一致。但流通面積降 低，阻力加大，需要選擇風(fēng)壓較高的風(fēng)機(jī)。
5、流場(chǎng)設(shè)計(jì)
流場(chǎng)設(shè)計(jì)的合理性直接影響到電池模塊之間的溫度差異。例如串行通風(fēng)與并行通風(fēng)對(duì)電池組溫差影響差別就比較大。
6、電池包覆材料
可以使用不同的電池包覆材料，利用不同的材料厚度，來(lái)改變單體電池的散熱條件。在Prius的設(shè)計(jì)中，為了使各電池溫度均勻，在電池表面包覆薄膜，使得越是位于上游側(cè)的電池組件，其上包覆的薄膜筒直徑越大，進(jìn)一步提高溫度均勻性。但是在一定程度上會(huì)增加電池箱體積和質(zhì)量，且這種方法犧牲了部分散熱性能來(lái)達(dá)到溫度場(chǎng)的均勻，會(huì)加大散熱負(fù)荷。
7、電池組支撐材料
在保證電絕緣性和機(jī)械強(qiáng)度的條件下，盡量選用導(dǎo)熱性能良好的支撐材料，增大導(dǎo)熱在電池組散熱中的比例，從而使電池組內(nèi)溫度場(chǎng)分布均勻化。作為電池模塊的支撐固定架，既可以采用非金屬材料，也可以采用金屬材料，采用金屬材料時(shí)需注意絕緣。
RAV-4電動(dòng)汽車(chē)電池組結(jié)構(gòu)分析
豐田的RAV-4電動(dòng)汽車(chē)電池組采用的是風(fēng)冷方式。它具有特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，電池包中放置24塊鎳氫電池模塊，電池包由底座和上蓋組成，整體材料主要是纖維復(fù)合材料，厚度3mm，通過(guò)高壓沖壓成型，具有良好的機(jī)械強(qiáng)度，排氣系統(tǒng)中的排氣孔均勻地分布于電池箱的底部，設(shè)計(jì)上充分考慮到汽車(chē)前進(jìn)時(shí)在電池箱底部形成的負(fù)壓區(qū)，對(duì)箱內(nèi)氣體起引射作用。 
電池包中尾端裝有二臺(tái)風(fēng)機(jī)，可對(duì)電池進(jìn)行強(qiáng)制性吹風(fēng)冷卻，送風(fēng)管道由電池包的上蓋結(jié)構(gòu)形成，風(fēng)機(jī)送出的風(fēng)可到達(dá)24塊電池模塊的上端。 
電池模塊的特殊結(jié)構(gòu)：電池模塊是由10只單體鎳氫電池組成，在單體電池的側(cè)面，留有通風(fēng)冷卻通道，每面有7條。由10只單體電池組成的電池模塊就有9條通風(fēng)通道，這些通道能夠?qū)﹄姵毓ぷ鬟^(guò)程中進(jìn)行通風(fēng)冷卻作用。 
電池包底座安裝24塊電池模塊，在每塊電池下面開(kāi)有2個(gè)通風(fēng)孔，直徑為30mm，總共有48個(gè)通風(fēng)孔。通風(fēng)孔入口處設(shè)置有通風(fēng)導(dǎo)流板，導(dǎo)流板讓氣流流動(dòng)朝著一個(gè)方向。 
下圖是RAV-4電池包內(nèi)電池的通風(fēng)路線的示意圖： 

當(dāng)汽車(chē)行駛時(shí)，它是采用自然對(duì)流冷卻法將外界空氣吸入從電池包底部小孔排出，而不使用風(fēng)機(jī)。停車(chē)充電時(shí)，開(kāi)啟風(fēng)機(jī)對(duì)電池包進(jìn)行強(qiáng)迫制冷，屬于強(qiáng)迫空氣對(duì)流冷卻法。從整個(gè)通風(fēng)線路來(lái)看，它屬于并行通風(fēng)。此設(shè)計(jì)保證了最大限度的冷卻面積，使冷卻效果保持最佳。 
從RAV-4電動(dòng)汽車(chē)電池組溫度的監(jiān)控分析，RAV-4的設(shè)計(jì)是比較成功的，在汕頭國(guó)家電動(dòng)汽車(chē)示范運(yùn)行管理中心的8臺(tái)RAV-4已經(jīng)運(yùn)行了9年之久，目前電池性能還很不錯(cuò)，續(xù)行駛里程在100公里以上。本文在整個(gè)電池包內(nèi)選擇40個(gè)溫度測(cè)量點(diǎn)，通過(guò)40路溫度測(cè)量裝置以每5秒采集一次數(shù)據(jù)對(duì)RAV-4電池包的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，并繪制成時(shí)間-溫度曲線，如下圖-1所示： 

可以看出在車(chē)輛行駛過(guò)程中、停車(chē)充電過(guò)程、充電完成后這三種狀態(tài)下，電池包各點(diǎn)的溫度始終都保持在35℃以下。圖6中可以看到各個(gè)測(cè)量點(diǎn)的溫度變化曲線，找出各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電池包中的空間位置，在FLUENT中我們可以看到它們的氣體流動(dòng)情況。 
在電動(dòng)汽車(chē)實(shí)際使用中，個(gè)別電池有時(shí)會(huì)因?yàn)榭陀^或人為原因溫度過(guò)高，此時(shí)需要能夠提醒駕駛員。本文的40路溫度測(cè)量軟件把臨界溫度定在80℃，超過(guò)這個(gè)臨界溫度曲線會(huì)陡然升高，并伴有蜂鳴聲。為了驗(yàn)證軟件的功能，把其中一路傳感器在某兩個(gè)時(shí)刻的溫度改為120℃和81℃（均大于80℃），可明顯看到一條 90度的折線，如下圖-2所示： 

圖-3為用MATLAB畫(huà)出的某一時(shí)刻電池包內(nèi)40個(gè)點(diǎn)的溫度分布。

冷卻風(fēng)扇在近面一端，從前向后溫度有升高趨勢(shì)，中間和兩側(cè)的溫度也比較高。其結(jié)果與仿真所得各點(diǎn)氣流速度相近。在進(jìn)行冷卻時(shí)需選擇更有效的方法對(duì)電池組進(jìn)行冷卻，事實(shí)證明采用空冷時(shí)，并行通風(fēng)冷卻要比串行冷卻接觸面積大，冷卻效果要好。通過(guò)多點(diǎn)的溫度傳感器對(duì)電池組進(jìn)行測(cè)量發(fā)現(xiàn)RAV-4電池包能夠保持良好的通風(fēng)冷卻效果。