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原文传递某型纯电动乘用车整车热管理系统制冷控制策略研究

论文题名：	某型纯电动乘用车整车热管理系统制冷控制策略研究
关键词：	纯电动汽车;热管理系统;制冷控制;混合脉冲功率特性阶跃法
摘要：	随着纯电动汽车技术的发展，整车热管理系统与汽车核心部件的性能表现密不可分，逐渐成为制约整车性能的关键核心。整车热管理系统一方面满足乘员舱制冷、制热等舒适性需求，另一方面使得动力电池、驱动电机工作在适宜温度范围内，保证安全性和使用寿命。然而，在高温工况下整车热管理系统工作能耗较高，极大制约了纯电动汽车续航能力。因此，如何在保证良好温控效果的同时，降低整车热管理系统能耗，提升汽车高温续驶里程成为当前的研究热点。　　本文以课题组某型纯电动乘用车热管理系统优化项目为依托，以提升高温下整车热管理系统性能，减小系统能耗，增加汽车续驶里程为目标，开展制冷控制策略研究。　　首先，对车载锂离子电池热机理进行分析，研究其生热机理和传热机理，通过混合脉冲功率特性阶跃法（HPPC）获取电池直流内阻及开路电压在不同温度、SOC下的温度变化曲线，为后续电池模型搭建提供试验依据；设计电池热物性参数试验，用试验测量的方式获取电池比热容、导热系数等参数，为后续电池模型搭建提供参数依据。　　其次，确定整车热管理系统冷却回路的架构，将其分为电机冷却回路，空调回路和电池冷却回路，并在此基础上划分整车热管理系统制冷工作模式；通过计算电池组和乘员舱在夏季极限工况下的热负荷，确定空调制冷负荷，在此基础上对空调回路的压缩机、换热器、膨胀阀、风扇等部件的关键参数进行匹配，为后续空调回路模型搭建提供参数依据。　　然后，基于GT-SUITE仿真软件搭建一维仿真模型，包含整车动力系统、电机冷却回路、电池冷却回路、空调回路、乘员舱冷却、前端散热共7个子模型，根据各模型间的热传递关系耦合7个子模型，完成整车热管理系统仿真模型搭建；基于Simulink搭建整车热管理系统制冷控制策略模型，包括系统各工作模式及部件的控制策略，并与GT-SUITE进行联合仿真；进行EV-TEST高温行驶试验，对比试验与仿真结果，从乘员舱温度、电池平均温度、电机出口水温及整车能量流表征等方面验证仿真模型的准确性与可靠性。　　最后，为提升整车热管理系统制冷性能，本文提出分别使用模糊控制和模型预测控制的两种不同空调压缩机控制方案，并基于整车热管理系统仿真模型，进行高温工况下的联合仿真，分析两种方案相比传统PID控制对整车热管理系统制冷性能的影响。仿真结果表明，相比PID控制，使用模糊控制及模型预测控制均可以缩短乘员舱温度及电池进口水温到达目标温度的时间，并且温度波动范围更小，超调量小，具有更良好的控制效果。此外，使用模型预测控制方案的整车热管理系统能耗更低，其压缩机耗电量相比PID控制减小10.7%，使汽车续驶里程增加1.3%。
作者：	布皓冉
专业：	车辆工程
导师：	于远彬
授予学位：	硕士
授予学位单位：	吉林大学
学位年度：	2021