电动汽车电池热泵直冷热管理性能控制研究
发布时间：2022-12-25 09:40
随着电动汽车技术的发展,电池热安全的越来越受到关注,新的热管理技术不断应运而生。其中,热泵直冷热控技术凭借其高效快速响应和过热应急管控等显著优势正在成为热管理的重要方案之一。本文以电动汽车整包电池为热管理对象开展热泵直冷实验研究,探索热管理控制过程中主要控制信号的热性能应对与管控效果,并进一步以热泵直冷系统中的压缩机为主控对象,重点研究电动汽车热工况下的控制策略及其方案的实验性能验证。研究的首要工作是搭建一套独立的热泵直冷电池热管理系统实验台。实验台的热管理对象是全尺寸的模拟电池包,热管理系统满足电池包的最大产热量匹配能力,将NI设备热工数据采集系统与车用原型控制器RapidECU结合应用,保证对热管理控制过程的实时精准测控。在实验系统上,开展基本控制及其热特征的实验研究。主要探究了电池包不同放电倍率下压缩机转速的冷却效能,以及热管理过程延时特性。实验结果表明,在恒放电倍率下,压缩机转速增高,功耗增加的同时制冷量在增加,过高转速往往会引起系统COP的下降,并伴随电池冷却温度下降的减缓,吻合电池产热及系统和电池内部的传热环境。当电池放电倍率线性动态变化时,为了达到最佳的电池降温效果,压缩...
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 电池产热机理与热管理技术
1.3 热管理控制方法与实现
1.4 本文的主要研究内容
第2章 热泵直冷热管理系统及其控制实现
2.1 整车电池包的设计成组
2.1.1 电池包的设计
2.1.2 电池包内蒸发冷板设计与传热强化
2.2 热泵直冷系统及测控系统
2.2.1 热管理系统的主要部件
2.2.2 控制系统的主要部件
2.3 控制算法的开发与实现
2.4 本章小结
第3章 实验系统基本控制热特征
3.1 电池包放电倍率恒定
3.1.1 压缩机的变动性
3.1.2 电池热负荷的控变性
3.2 电池包放电倍率动态变化
3.2.1 电池放电倍率线性增加
3.2.2 电池放电倍率线性降低
3.2.3 电池放电倍率折线变化
3.3 热管理过程的延时特性
3.4 本章小结
第4章 典型回馈控制与温变性研究
4.1 反馈控制
4.1.1 反馈控制架构及控制策略
4.1.2反馈控制过程实验
4.1.3 反馈控制算法优化
4.2 前馈控制
4.2.1 前馈控制架构及控制策略
4.2.2前馈控制过程实验
4.2.3 前馈控制算法的优化
4.3 反馈控制与前馈控制的综合应用
4.4 本章小结
第5章 基于行驶工况热管理控制比对分析
5.1 行驶工况选择
5.2 NEDC工况下热管理控制方案设计
5.2.1 控制策略制定
5.2.2 模糊控制器设计及控制模型搭建
5.3 NEDC工况热管理实验探究
5.3.1 实验过程
5.3.2 实验结果
5.4 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
作者简介及在学期间所取得的科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]电动汽车复合储能系统能量管理策略及其快速控制原型验证[J]. 汪亚飞,田国富,刘忠旭,郑春花. 集成技术. 2020(01)
[2]浅析新能源汽车的发展趋势[J]. 程浩. 汽车实用技术. 2019(22)
[3]电动汽车的发展现状与未来趋势分析[J]. 颜乐平,成姿,周常飞,李琰. 电工技术. 2019(22)
[4]电池组交替式风冷散热结构研究[J]. 马永笠,徐自强,吴孟强,陈金琛,王晓辉. 电源技术. 2019(11)
[5]纯电动汽车能耗标准GB/T 18386.1-XXXX与GB/T 18386-2017的对比分析[J]. 郭岩,刘瑞锋,王琪. 中国汽车. 2019(11)
[6]电动涡旋压缩机在汽车空调系统中的应用[J]. 曹兰宝,徐秀娟,刘忠刚,崔亚,邓龙生,雷霖. 制冷与空调(四川). 2019(05)
[7]锂离子动力电池相变冷却实验研究[J]. 黄瑞,洪文华,俞小莉,陈俊玄,李智,何晓帆. 实验技术与管理. 2019(10)
[8]相变材料在动力电池热管理系统中的应用现状[J]. 郭宝会. 中国金属通报. 2019(08)
[9]相变材料与液冷耦合的电池组热管理研究[J]. 黄菊花,刘自强,曹铭,姜贵文,鄢琦昊. 电源技术. 2019(08)
[10]车用锂离子电池直冷热管理系统用冷媒研究进展[J]. 杨世春,周思达,张玉龙,华旸. 北京航空航天大学学报. 2019(11)
博士论文
[1]低碳交通背景下中国新能源汽车的市场扩散研究[D]. 严筱.中国地质大学 2016
[2]某车辆热管理系统开发研究[D]. 常贺.吉林大学 2014
[3]基于锂离子动力电池的纯电动汽车能量管理系统控制策略与优化[D]. 董冰.吉林大学 2014
硕士论文
[1]新能源汽车制造商—消费者—政府三方博弈研究[D]. 甘建元.南昌航空大学 2019
[2]直冷式动力电池热管理性能分析[D]. 鲍文迪.吉林大学 2019
[3]动力电池热安全应对及其过热临界行为特征研究[D]. 赵梦迪.吉林大学 2019
[4]电动汽车电池组液冷散热分析与优化[D]. 姚鹏.江苏大学 2019
[5]电动汽车用锂电池热管理系统研究[D]. 许可俊.西安科技大学 2019
[6]锂离子电池SOC估计方法研究[D]. 孙立珍.内蒙古工业大学 2019
[7]纯电动汽车热管理系统仿真与智能控制研究[D]. 王浩.山东大学 2019
[8]直冷式电池成组热管理及其实验[D]. 苑盟.吉林大学 2019
[9]锂离子电池热效应分析及散热优化设计[D]. 朱志贤.北京交通大学 2019
[10]某型纯电动汽车热管理系统研究分析[D]. 高峰.合肥工业大学 2019
本文编号：3726371
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 电池产热机理与热管理技术
1.3 热管理控制方法与实现
1.4 本文的主要研究内容
第2章 热泵直冷热管理系统及其控制实现
2.1 整车电池包的设计成组
2.1.1 电池包的设计
2.1.2 电池包内蒸发冷板设计与传热强化
2.2 热泵直冷系统及测控系统
2.2.1 热管理系统的主要部件
2.2.2 控制系统的主要部件
2.3 控制算法的开发与实现
2.4 本章小结
第3章 实验系统基本控制热特征
3.1 电池包放电倍率恒定
3.1.1 压缩机的变动性
3.1.2 电池热负荷的控变性
3.2 电池包放电倍率动态变化
3.2.1 电池放电倍率线性增加
3.2.2 电池放电倍率线性降低
3.2.3 电池放电倍率折线变化
3.3 热管理过程的延时特性
3.4 本章小结
第4章 典型回馈控制与温变性研究
4.1 反馈控制
4.1.1 反馈控制架构及控制策略
4.1.2反馈控制过程实验
4.1.3 反馈控制算法优化
4.2 前馈控制
4.2.1 前馈控制架构及控制策略
4.2.2前馈控制过程实验
4.2.3 前馈控制算法的优化
4.3 反馈控制与前馈控制的综合应用
4.4 本章小结
第5章 基于行驶工况热管理控制比对分析
5.1 行驶工况选择
5.2 NEDC工况下热管理控制方案设计
5.2.1 控制策略制定
5.2.2 模糊控制器设计及控制模型搭建
5.3 NEDC工况热管理实验探究
5.3.1 实验过程
5.3.2 实验结果
5.4 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
作者简介及在学期间所取得的科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]电动汽车复合储能系统能量管理策略及其快速控制原型验证[J]. 汪亚飞,田国富,刘忠旭,郑春花. 集成技术. 2020(01)
[2]浅析新能源汽车的发展趋势[J]. 程浩. 汽车实用技术. 2019(22)
[3]电动汽车的发展现状与未来趋势分析[J]. 颜乐平,成姿,周常飞,李琰. 电工技术. 2019(22)
[4]电池组交替式风冷散热结构研究[J]. 马永笠,徐自强,吴孟强,陈金琛,王晓辉. 电源技术. 2019(11)
[5]纯电动汽车能耗标准GB/T 18386.1-XXXX与GB/T 18386-2017的对比分析[J]. 郭岩,刘瑞锋,王琪. 中国汽车. 2019(11)
[6]电动涡旋压缩机在汽车空调系统中的应用[J]. 曹兰宝,徐秀娟,刘忠刚,崔亚,邓龙生,雷霖. 制冷与空调(四川). 2019(05)
[7]锂离子动力电池相变冷却实验研究[J]. 黄瑞,洪文华,俞小莉,陈俊玄,李智,何晓帆. 实验技术与管理. 2019(10)
[8]相变材料在动力电池热管理系统中的应用现状[J]. 郭宝会. 中国金属通报. 2019(08)
[9]相变材料与液冷耦合的电池组热管理研究[J]. 黄菊花,刘自强,曹铭,姜贵文,鄢琦昊. 电源技术. 2019(08)
[10]车用锂离子电池直冷热管理系统用冷媒研究进展[J]. 杨世春,周思达,张玉龙,华旸. 北京航空航天大学学报. 2019(11)
博士论文
[1]低碳交通背景下中国新能源汽车的市场扩散研究[D]. 严筱.中国地质大学 2016
[2]某车辆热管理系统开发研究[D]. 常贺.吉林大学 2014
[3]基于锂离子动力电池的纯电动汽车能量管理系统控制策略与优化[D]. 董冰.吉林大学 2014
硕士论文
[1]新能源汽车制造商—消费者—政府三方博弈研究[D]. 甘建元.南昌航空大学 2019
[2]直冷式动力电池热管理性能分析[D]. 鲍文迪.吉林大学 2019
[3]动力电池热安全应对及其过热临界行为特征研究[D]. 赵梦迪.吉林大学 2019
[4]电动汽车电池组液冷散热分析与优化[D]. 姚鹏.江苏大学 2019
[5]电动汽车用锂电池热管理系统研究[D]. 许可俊.西安科技大学 2019
[6]锂离子电池SOC估计方法研究[D]. 孙立珍.内蒙古工业大学 2019
[7]纯电动汽车热管理系统仿真与智能控制研究[D]. 王浩.山东大学 2019
[8]直冷式电池成组热管理及其实验[D]. 苑盟.吉林大学 2019
[9]锂离子电池热效应分析及散热优化设计[D]. 朱志贤.北京交通大学 2019
[10]某型纯电动汽车热管理系统研究分析[D]. 高峰.合肥工业大学 2019
本文编号：3726371
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