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典型工况下某纯电动车热平衡仿真与优化
| 论文题名： | 典型工况下某纯电动车热平衡仿真与优化 |
| 关键词： | 纯电动汽车;热管理系统;余热利用 |
| 摘要： | 随着环境污染和能源短缺的双重压力不断加剧，推动了纯电动汽车技术的迅速发展。整车热管理系统是纯电动汽车的整车性能主要影响因素之一，不仅需要保持电池和电机的适宜工作温度范围，来提升其工作效率和安全性，同时还要使乘员舱的温度适宜，来保障乘客的舒适性。在高温和低温工况下，热管理系统的能耗都会受到极大的影响，这会大幅缩短整车的行驶里程。因此，对于高温工况，本文通过模型预测的控制对空调系统进行优化，在保持乘员舒适性的前提下，尽可能降低系统的能耗；对于低温工况，本文采用电机余热方案对热管理系统结构进行优化，以提高能量利用率。针对以上问题，本文做了如下研究。 首先，对某款纯电动汽车热管理系统的结构和功能进行深入分析，根据驱动电机和动力电池产热与传热原理，搭建电机和电池冷却回路的仿真模型。此外，针对空调系统中各个部件的建模原理，构建空调系统的仿真模型，并将其与整车动力学模型相结合，从而完成整车热管理系统的AMESim仿真模型搭建。 其次，结合部件试验数据，使用AMEsim的标定工具和模型，对空调、电池等核心部件的热特性参数进行了优化拟合，验证了AMEsim仿真模型的准确性。在此基础上，对空调系统在高温和低温工况下不同影响因素进行了仿真分析。 然后，采用电子膨胀阀替代热力膨胀阀，通过分析Chiller板换对电池温度的影响来调节电池板换的出口过热度。同时，对空调系统进行了状态空间辨识，设计了模型预测控制器，分析模型预测控制与PID控制的性能。根据分析结果显示，在设定乘员舱进风温度为5℃、8℃和10℃时，模型预测控制相比于PID控制分别节约9.32%、8%和10%的电能。 最后，为了提高纯电动汽车在低温下的能量利用率，结合电机余热提出了单热源加热、双热源串联加热和双热源并联加热等三种方案，分别进行了乘员舱和电池的仿真对比分析。对比分析结果表明，在加热乘员舱仿真中，双热源并联加热方案具有最佳的综合加热性能；在加热电池仿真中，双热源串联加热方案具有最佳的综合性能。这两种方案不仅具有较高的制热效率，而且电池能够保持较快的温升速率。 |
| 作者： | 胡洪浩 |
| 专业： | 工程(车辆工程) |
| 导师： | 胡远志;易横 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆理工大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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