电动汽车热系统协同管理试验平台开发与研究

发布时间：2021-02-05 23:28

　　电动汽车具有能量利用率高、环保效应好、改善能源结构等优点,得到了各国各地区政府和企业的大力发展支持,整体保有量不断提升。电动汽车热系统协同管理对电动汽车的安全和高效运行至关重要,既要保证三电系统工作在高效安全的温度区间内,也要尽可能地减少热管理系统的整体能耗,以提高整车的能量利用率。通过试验研究可以充分掌握电动汽车热系统在实际运行条件下的真实状况。本课题研究的电动汽车热系统协同管理试验平台正是基于实际需求,实现对整车热系统关键物理参数和能耗状况的实时测试监测,为电动汽车热系统的协同管理开发和先进热管理技术的设计验证提供可靠的数据支持。本课题的主要研究内容如下:（1）基于试验平台的功能需求分析,设计试验平台开发流程。在分别对动力电池热系统、驱动电机及大功率电气元件热系统和空调系统的产热原理、传热机制和热负荷需求的研究基础上,整理得出试验平台所需测量的关键物理参数。结合信号采集方法研究,归纳得出各物理参数对应的测试方法,完成试验平台总体架构的设计。（2）基于试验平台硬件系统的功能需求分析,对各类传感器原理进行研究,结合试验平台所需和实际使用环境选取相应的传感器系统,整理得出传感器系统的信号... 

【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：104 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

某电动汽车多回路热管理系统结构图

浙江大学硕士学位论文绪论7要求，将热系统零部件分成三部分进行布置：电机高温散热回路、动力电池与空调系统的换热回路和其余零部件低温散热回路，整体布置如图1-3所示。该热系统管理结构综合考虑了在多种工况下的综合表现，并考虑到PTC加热装置能耗较大，对电机水温加以利用，优化系统结构，并根据系统的实际测试验证结果提出可以进一步将散热器与冷凝器并排布置，使用双风扇散热，避免高温条件下冷凝器散热效果不佳的影响。图1-3某电动汽车多回路热管理系统结构图方财义等人[28]在对电池热管理系统、电机和电机驱动热管理系统、空调热管理系统等三大热管理系统进行分析归纳的基础上，提出一个典型的电动汽车整车热管理系统设计架构，如图1-4所示，但零部件在系统中的匹配还有待进一步的CFD仿真和试验研究来完善；并提出可以采用预加热和预降温的控制策略，在整车充满电后定时启动空调系统，提高车内的环境舒适性。图1-4某电动汽车整车热管理系统方案设计图吴祯利[43]在磷酸铁锂电池的散热特性和空调系统的结构设计及控制策略的研究基础上，从电动汽车整车热系统协同管理的角度出发，提出了一种新型空调系统结构，可以实现对动力电池进行主动热管理，即利用空调系统的制冷作用对动力电池进行散热降温，系统结构如图1-5所示。由于结构和负载的变化，对空调系统重新进行参数匹配和关键零部件选型，并设计了电动压缩机模糊控制器，通过对电池包热管理的空调系统建模，基于Simulink和Fluent建模与联合仿真计算，验证了新型空调系统的合理性。

浙江大学硕士学位论文绪论8图1-5考虑电池热管理的某新型空调系统结构图戴姆勒旗下的SmartfortwoED采用电力电子单元并联冷却和电池温度分级控制系统。为了满足车辆不同使用工况条件下的冷却需求，该车型采取了车载充电机、驱动电机和电机控制器等驱动系统部件并联布置的方式，减少了冷却回路中整体流动阻力，进而减少了对主冷却水泵的功率需求；对于动力电池则根据不同的温度状况采用不同的冷却组织形式。特斯拉ModelS采用了独特的双模式热管理系统，可通过四通阀实现串行模式和并行模式的切换，如图1-6所示。在串行模式下，有利于利用充电机及电机的热量给电池预热，降低所需加热器的输出功率，并可以根据外界温度状况决定是仅需散热器降温还是需要Chiller介入；在并行模式下，可以实现对电池系统的温度独立控制，使其维持在安全高效的温度范围内。（a）串行模式（b）并行模式图1-6特斯拉ModelS双模式热管理系统结构图


本文编号：3019759