随着电动汽车的发展，汽车电池包的性能也在不断的提高。其中圆柱型理电池电池包由多颗圆柱型锂电池组成，理想状态下电池包内每颗电池的容量应完全一致。但在实际生产中，各颗电池的容量均存在细微的差异，所以在锂电池制造完成后，需要将每颗电池按一定的工艺进行充放电测试，来测定每颗电池的容量，将容量接近的电池配组在一起。以保证后续电池组成电池包后的性能。由此在锂电池制造环节中产生分容这一工艺步骤。工业化生产过程当中，经常在同一个分容车间内存在着数以万计处在不同充放电阶段的锂电池。因锂电池的容量会随着温度的变化而变动，所以需要精细的设计通风空调的方案来使所有的电池均处在一个温度相对恒定环境下，确保分容配组的准确。
本文以“远东福斯特新能源有限公司3GW/h动力锂电池项目一期”为例，浅谈下分容车间空调通风方案的设计。
本项目中分容车间的尺寸约为19米×9米，吊顶高度8.5米。分容设备整体尺寸约为8米×12米×8米。除了留出的检修通道外几乎填满了整个车间。分容设备由180个单元组成，每3个单元叠成一层约2.5米高，然后堆堆叠三层组成1列，每10列组成一条生产线，共两条生产线两条
生产线面对面布置，中间留出约1米通道安装有自动上料系统，组成后的生产线垂直上分为三层，每层一条巷道，巷道内两侧分别为电池托盘夹具和控制电源箱，工作时托盘内装有256支电池充放电。满载时车间内电池数量可达46000支。业主方要求空调最终效果要达到180个电池托盘区域的空气温度均处在25±3℃的区间，且需兼顾低负荷生产时的节能。检测方式为通过设备自带的分布在180个托盘内部的共计1620个测温点，观察各区域温度值。
通过现场分析，本次项目存在以下难点：
1.观察设备布置的情况可以发现，两条生产线整体就像一个巨大的蜂窝，如果按常规的空调通风方案，在车间隔墙，吊顶上布置送回风口将无法将调节后的空气送入到分容设备内部，便无法控制在分布在分容设备内部的电池周围的空气温度。
2.电池是装在电池托盘上通过自动上料系统装载到分容设备进行分容的。大约为每分钟1盘，180盘全部装载需要3个小时，生产过程为装载一个托盘就开始一个托盘内电池的充放电。并非全部装载完成后一起进行同步的充放电。充放电过程时间长且整个过程电池会处在不同电压，电流的充放电状态或静置状态。意味着每个不同托盘内的电池的发热量可能不一样。给温度调节增加了很大难度。
3.每个单元的电源箱上安装有6个散热风扇，分容生产线开启后，1080个散热风扇就全程往外排风，如果没有适宜的方案加以控制，要么直接排出室外需要补充巨大的新风量，要么排放在车间内造成巨大的冷负荷，对设备节能非常不利。
经分析研讨采用如下方案:
1.首先需要解决整体布局上如何将空调风送入设备内部，然后均匀的流经电池托盘，巷道，电源线区域，这是能达到温度控制目标的基础。结合分容的设备结构和布置，提出了将空调出风口集中布置在两条生产线中间的上料区域上方，先将空气送进两条生产线中间的通道。然后在每层的巷道上安装3台静压排风机，将巷道内的空气抽至分容设备外部，此时两条生产线中间的空气在正压的作用下穿过电池托盘进入巷道。根据业主的工艺需求，将通过电池的空气温度控制在不低于22℃，然后精确计算足够的通风量保证通过发热的电池后的空气温度不高于26℃。这样无论各个电池托盘内的电池是否处在发热状态，环境温度都可满足工艺要求的25±3℃。
2.整体布局构思完成后，继续进行空调冷热负荷和送回新风量的计算：
（1）冷热负荷的计算
冷负荷主要来自于三方面，一是设备工作过程中，没有被排风带走的发热量。二是夏季空调补充设备排风的新风冷负荷。三是夏季和设备热辐射和人员冷负荷。
根据厂家给的参数每个单元电源箱的最大发热功率为1.3KW。180个单元的总发热功率为234KW。
电池放电时最大功率约为10W，因为所有电能均为做回收，所以可以认为电池放电时的电能均转换为热能散发在了车间内。46000支电池的最大发热功率为460KW。
根据生产的工艺规程，假设满负荷生产状态下，计算分容设备从上料开始，直至全部上满后，开始出第一盘电池为止的各个阶段的设备和电池的发热。可以得知设备实际的最大发热功率约为180KW。所有电池的最大功率为255KW。（此处因涉及分容工序中业主的工艺规程参数，业主要求保密，所以不再详细阐述。）
设备产生的180KW的发热功率，因为20列设备，每一列设备都自带排风道，工作时直接将热风排出室外，此处空调不考虑此部分冷负荷。而电池充放电产生的255KW冷负荷，需要空调调节。
空气动力汽车夏季新风冷负荷，按设备排风量45000m3/h（数据来源见文章内关于新风量的计算）。补充45000m3/h的新风，冷负荷约为324KW。
人员及夏季热辐射因车间所处环境较好，周围均为空调控制室。且车间内人员数量很少，按每平米50W冷负荷计算，约为8KW。再考虑设备本身的热辐射按设备表面积，30W/m2，计算约为23KW。
结合上述数据冷负荷累计为610KW。
热负荷主要为新风热负荷，室内因设备处于发热状态，不做考虑。新风热负荷约为390KW。
（2）循环回风量的计算
循环回风量的计算首先要明确空调送风温度和回风温度，本项目空调送风口离锂电池托盘最近只有1米左右，送风温度不可过低，应保证空气接触到电池托盘时温度不低于22℃。考虑空调送风与室内空气混合后有3℃的温升。所以将送风温度设定为19℃。
空气流经电池托盘后温度最高为26℃，经巷道内排风机排出进入回风管道，经设备热辐射后最高温度应不超过28℃。
所以空调的送回风温差应为9℃。
按车间内冷负荷为255KW+8KW=286KW，送回风温差9℃，计算得知循环风量约为90000m3/h。考虑安全系数调整为100000m3/h。
（3）新风量的计算
空调新风量为维持室内微正压所需风量及补充排风消耗风量之和。
由于每个分容单元电源箱上的散热风扇并没有根据分容单元工作的情况进行调节，且排风量十分巨大，经设备厂家的参数计算得知累计高达50万m3/h。所以设备排风的有序控制关系到本次方案的初始投资大小及节能效果。因为每列设备的工作状态不一致，设备电源风扇排到风道中的空气温度也不一致，所以我们在每列设备的风道上方安装设计一个气密型风阀和一个温度传感器，以风道温度来控制风阀的开度，单独设计一台排风机来将全部热气流排放至室外。从而达到根据设备运转情况来调整排风量的效果。
经咨询设备厂家，设备电源箱系统可承受的最大温度为60℃，考虑到一定的安全系数我们将设备的排风温度设定为40℃，设备工作的环境温度约为25℃，进风温度25℃，排风温度40
℃，温差15℃，排出热功率为180KW，根据计算所需排风量约为35000m3/h，留取一定的安全系数，将排风量定在40000m3/h。新风量为补充排风的40000m3/h加维持微正压的5000m3/h共计45000m3/h。
由上述计算的空调冷负荷，风量可得知空调系统基本参数为送风量145000m3/h，排风量45000m3/h。制冷量610KW，制热量390KW。
3.空调和排风系统的联动控制
此方案可以发现空调的风量和冷热负荷有接近一半是新风的负荷，而新风的负荷均受设备排风的影响，生产过程中电池发热的冷负荷可由空调温度控制系统来调节达到节能效果。而新风的负荷并不能由传统的空调温控系统来进行自动调节。因此在排风主管上设计压力传感器，当每列分容设备排风道的风阀开度变化时，均会引起排风主管道的压力变化，根据压力变化实时调整排风机的运转频率，调整总的排风量。当排风量发生变化时，又会引起分容车间内的空气静压值发生变化，在分容车间内安装一个压力传感器，在空调新风管道系统上安装一个电动调节风阀，根据室内压力的变化来调整空调新风管道系统的风阀开度，就实现了
根据设备发热的情况调整排风量，根据排风量调整新风量，从而达到在低负荷生产时降低能耗的目的。具体的工作流程为：
车间室内设置微正压5至15pa,当正压值不足5Pa时，先调整送风机运转频率至100%，然后逐步开启新风阀，直至正压值上升至15pa。当正压值超过15pa，先逐步关小新风阀，再降低风机运转频率，直至正压值下降至5Ppa。设备上方排风阀启闭及开度根据分容设备内风道的温度调节。当温度上升至40摄氏度开启排风阀，低于36度关闭排风阀。并调节开度保持排风支管内温度恒定。排风机根据排风主管压差调节运转频率，当设备上方排风阀关闭，排风主管负压值过高时降低风机运转频率。
4.分容设备巷道内排风机的选型
巷道内的排风机的大小，根据电池最大发热量10W计算，每个巷道内部中间区域有4600颗电池，实际最大发热量可达约25KW。按空气流经电池前后的温差6℃计算，空气流通量需达到11000m3/h。巷道内每台排风机排风量3600m3/h。
5.最后根据系统参数设计相应的风管规格，风机余压等（此处不再赘述）。
由此可见，一个良好的分容车间空调通风系统方案，需根据不同的设备类型，工艺需求，工艺规程。合理布局气流，精确计算各个环节的冷热负荷，对排风和新风量按需控制，才能做到满足工艺需求的同时，又能根据实际生产情况调整系统的整体运转情况达到节能的要求。
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