【摘 要】
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为了应对日益严峻的能源危机和环境问题,搭载动力电池的电动汽车逐渐走上了历史的舞台。然而电动汽车中动力电池的性能很大程度上受到当前温度的影响,为了发挥其最佳性能需要对其温度进行管理。与此同时,电动汽车中乘客的驾乘体验往往受到车内温度及二氧化碳浓度的影响。在这种情况下,本文建立了针对电动汽车的动力电池-乘员舱协同热管理模型,并制定了相应的控制策略。首先,本文基于某款50Ah方块锂离子电池建立了相应的电
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为了应对日益严峻的能源危机和环境问题,搭载动力电池的电动汽车逐渐走上了历史的舞台。然而电动汽车中动力电池的性能很大程度上受到当前温度的影响,为了发挥其最佳性能需要对其温度进行管理。与此同时,电动汽车中乘客的驾乘体验往往受到车内温度及二氧化碳浓度的影响。在这种情况下,本文建立了针对电动汽车的动力电池-乘员舱协同热管理模型,并制定了相应的控制策略。首先,本文基于某款50Ah方块锂离子电池建立了相应的电池电-热耦合模型。其中电池电模型采用的是等效电阻模型,热模型为集总参数热模型。在此基础上开展了一系列的实验以获取模型中的关键参数,并对所建立的模型进行了电池温升实验以验证所建立模型的精度。其次,本文针对电池液冷的整车热管理方案,对热管理系统中的关键部件和乘员舱进行了模型的建立,并开展了相应的实验以验证本文所建立模型的精度。同时对热管理系统中采用的控制算法的工作原理进行了简要地介绍,并且建立了应用于乘员舱舒适温度计算的PMV模型以实时计算当前舱内的舒适温度。再者,本文基于模型预测控制算法提出了一种新型的电池热管理控制策略并设计了基于规则的对比控制策略。针对某企业采用的多阶段充电方法,使用本文提出的两种控制策略分别对电池热管理系统进行控制,结果显示本文提出的新型控制策略不仅能够提高电池温度控制精度和组间温度均匀性,还能够降低整车冷却能耗。并且在此基础上针对大倍率、高温快充情况设计了两种工作方案,其中方案二在能够在保障电池的温度安全方面带来显著提升。最后,本文建立了电动汽车的传动模型,并基于模型预测控制提出了应用于整车热管理的新型控制策略和两种对比控制策略。结合乘员舱舒适温度模型,对动力电池组的平均温度和乘员舱温度和车内二氧化碳浓度进行控制。在NEDC和WLTC两种不同工况下,相较于两种对比控制策略,本文提出的新型控制策略不仅能够提高电池温度控制精度和温度均匀性,还能够在乘员舱温度控制精度和舒适性上带来提升。同时相较于两种对比控制策略,基于MPC的新型控制策略在NEDC工况下分别能够节约11.6%和3.2%的冷却能耗,在WLTC工况下分别能够节约9.6%和3.6%的冷却能耗,这也能够间接提高整车的续航里程。
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