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原文传递纯电动汽车动力电池液冷散热系统控制策略研究

论文题名：	纯电动汽车动力电池液冷散热系统控制策略研究
关键词：	纯电动汽车;动力电池;散热系统;控制策略
摘要：	如今我国的电动汽车销量逐年增加，发展迅速，已成为全球最大的电动汽车制造国，而动力电池作为电动汽车的核心部件，为其提供动力，将直接影响到电动汽车的性能、续航、安全等多方面。夏天高温对动力电池的影响很大，热量的积累可以让电池容量发生衰减，甚至发生爆炸，所以为了保证动力电池的热量及时散出，需要对电池进行有效散热，但同时要保证电池温度在放电效率最高的区间。因此本文针对高温情况，设计了电池液冷散热系统回路架构，并通过Amesim软件搭建了此模式下的仿真模型，在对影响电池冷却因素进行分析后，针对不同部件制定不同控制策略，进而满足电池的散热与保温需求，发挥电池最大性能。具体研究内容如下：　　首先，选取了二阶RC作为锂离子电池的的等效电路模型，通过混合脉冲功率特性（HybirdPulsePowerCharacterization，HPPC）放电实验得到电池的电流电压数据，然后对等效电路模型中所需的开路电压、欧姆内阻、极化内阻、极化电容等参数进行辨识，研究了电池在不同温度下的SOC与所需辨识参数之间的变化关系，建立起电池的电模型。　　其次，研究了电池的生热与传热机理，采用Bernardi生热模型作为电池的热模型，并探究了温度与热量的关系，然后与上节的电池电模型进行耦合，建立起电池的电热耦合模型。为了验证电热耦合模型的正确性，利用一维（Amesim）amp;三维（Starccm+）联合仿真结果与电池生热实验结果进行对比，分析发现仿真结果与实验值误差均控制在3%以内，为后续电池模型正确仿真提供依据。　　接着，针对高温单电池制冷情况，设计散热系统回路架构，分为空调制冷剂回路和电池冷却液回路，以及车辆驱动模型。在Amesim仿真软件中完成了散热系统模型搭建，并且为了提高仿真精度，对系统空调回路中的压缩机、冷凝器、Chiller等关键部件进行了标定。然后对影响电池温度的因素进行了分析，发现水泵转速对电池温度的影响不如压缩机转速对电池温度影响大，为后续针对不同部件制定不同控制策略奠定基础。　　最后，为了满足电池的散热及保温需求，释放电池最大性能，针对水泵采用阈值控制方案，重点针对压缩机转速提出阈值控制、PID控制以及Amesim与Simulink联合仿真下的模糊PID控制三种控制方案，分析不同方案对散热系统的影响。仿真结果表明：①阈值控制因为压缩机转速持续高转，所以冷却效果最好，冷却速度最快，但是对压缩机压力很大，使压缩机功耗最高。②PID控制相比于阈值控制可以调节压缩机转速，使功耗降低，但是达到电池所需目标温度上限时间要长。③模糊PID具备自适应调节PID参数，所以可以在达到降低压缩机功耗的同时，尽可能减小降低到电池目标温度上限所需时间，相比于其他两种方案，效果最优。
作者：	韩冰
专业：	工程(车辆工程)
导师：	叶心;姚祖明
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆理工大学
学位年度：	2023