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深度混合动力汽车动力电池主动热管理系统设计与研究
| 论文题名： | 深度混合动力汽车动力电池主动热管理系统设计与研究 |
| 关键词： | 混合动力汽车;镍氢电池;主动热管理系统;温度特性 |
| 摘要： | 由于在动力性、经济性、环保性以及续航能力上的优势，深度混合动力汽车的发展受到越来越多的关注。作为深度混合动力汽车动力电池最理想选择的镍氢电池，其温度对电池本身及整车的性能都会产生很大的影响。本文针对深度混合动力汽车研发过程中，出现的镍氢动力电池温度失控、频繁出现热故障等问题，设计开发了基于电池热模型的电池主动热管理系统。该系统能够维持电池工作在最佳的热环境中，并及时准确的诊断电池热故障。从而优化了电池的动力性能，延长了电池使用寿命。本文的研究内容主要有： （1）对镍氢电池生热原理及电池温度特性进行了大量的试验及理论分析，并在此基础上得到了电池的最优工作温度。 （2）基于试验测量统计分析和电池电化学理论，建立了镍氢电池的生热及散热模型。结合电池模组的结构分析，建立了模组温度在线预测模型。试验及分析计算结果表明，所建立的热模型预测精度较高，且计算速度快，模块化开发可直接嵌入到主程序中。 （3）利用CFD软件开展了电池整包温度场的计算分析，得到了典型工况下电池包中温度环境分布规律。在此基础上进行了电池包温升验证试验，确定了电池包温度测量布点的位置及数量。 （4）以电池模组热模型预测到的电池内部温度为基础，建立了电池整包温度均衡控制的模糊控制模型，以便及时、准确地调整电池组的可使用功率限值与风机转速控制量，冷却风量可随车速及时调整，降低风机噪声以及整体能耗。通过内部生热与外部散热的双重控制，使电池温度稳定在最佳区域内。 （5）建立了电池热故障诊断系统，通过热模型预测得到的正常状态下的表面预测温度与表面实测温度的对比，诊断出电池的热故障，并判定计算SOC已经远低于真实SOC时，通过调整SOC计算值，使模型预测温度值不断逼近电池表面实测温度，从而提高SOC值的估算精度。 （6）将热管理系统集成于电池管理系统中，进行了若干10万公里路试试验，试验结束后对电池的性能参数进行测量分析。路试结果显示，电池功率发挥正常，未出现热失控及热故障，满足整车使用要求。电池理化试验结果表明电芯状态良好，寿命损耗较少。因此该热管理系统很好的保护了电池。 |
| 作者： | 刘鹏 |
| 专业： | 动力机械及工程 |
| 导师： | 朱建新;张彤 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 上海交通大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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