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基于电机余热回收及熵分析的电动汽车集成热管理系统研究
| 论文题名： | 基于电机余热回收及熵分析的电动汽车集成热管理系统研究 |
| 关键词： | 电动汽车;集成热管理系统;电机余热回收;能耗分析 |
| 摘要： | 电动汽车的推广受到动力电池高、低温状态下特性的影响。电动汽车热管理系统正逐步向高集成度系统架构推进，以推动电动汽车长续航性、强动力性以及优舒适性的发展，在此过程中基于电机余热回收的集成热管理系统逐渐受到关注。 首先，在对电池、电机以及热泵空调产热、传热分析的基础上，设计了一种基于电机余热回收及热泵空调的集成热管理系统结构，在低温时将电机与电池热管理回路串联，利用电机余热为电池加热，并利用电池冷却器（Chiller）使热泵空调与电池进行换热。在AMESim软件中搭建集成热管理系统仿真模型，并进行了参数匹配以及发热模型验证实验。 其次，设计了基于逻辑门限值的集成热管理系统控制策略以及热泵空调子系统自适应控制策略，以尽最大限度的利用整车能量。为从热力学角度对热管理系统进行分析，分别对目前应用较多的三种热管理系统进行熵产分析，结果表明本文所设计的基于电机余热回收的集成热管理系统熵产最低，且在低温低速时优势最为明显。为提高热管理系统性能，对热管理系统关键部件进行了参数优化：基于熵产分析对冷却水泵转速进行优化，确定了水泵转速为1800r/min时熵产较低、电池温度较高。基于遗传算法对热泵空调子系统进行参数优化，确定冷媒质量为0.945kg、压缩机最大功率为1.045kW时系统能效比（COP）及制热功率均较大。 最后，仿真结果表明，一方面，基于电机余热回收的集成热管理系统在加热阶段可缩短加热时间，在保温阶段可将电池温度保持在适温区，不仅有利于延长电池使用寿命，并且可最大降低7.70％的综合能耗；另一方面可将低温对综合能耗的影响从9.77％降到2.07％，有效的缓解了由低温造成的里程焦虑。在热管理系统加入热泵空调后电池温度上升加快，且热泵空调自适应控制有效解决了低温情况下热泵空调同时向电池加热及客舱加热的冷媒流量控制问题。 |
| 作者： | 赵媛媛 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 朱波 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 合肥工业大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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