基于电池组温度状态的纯电动汽车能量管理策略研究

【摘要】：随着全球能源危机与环境问题日益加剧，传统汽车工业正面临着前所未有的严峻的挑战，低能耗、更环保的新能源汽车成为汽车工业发展的趋势。纯电动汽车作为一种新型的节能环保汽车，与传统燃油汽车相比具有低能耗、结构简单、振动及噪声低、无污染物排放等优点，是未来汽车发展的一个重要方向。动力电池作为驱动纯电动汽车唯一的能量源，对整车的性能表现有直接影响。锂离子动力电池以其工作电压高、比能量和比功率大、自放电率低、循环使用寿命长、无记忆效应、无环境污染等一系列的优点，成为电动汽车动力电池的首选。 纯电动汽车在运行过程中，其动力电池组不断充放电而产生大量的热，这些热量若未及时散失将导致电池组温度上升，当电池组频繁大电流放电时电池组温升尤为明显。过高的温度将影响锂离子电池组使用性能，降低使用效率和循环寿命，甚至有可能导致电池永久性失效。因此，电池组充放电时的温度必须予以控制。 本文针对纯电动汽车用锂离子动力电池组大电流放电时生热量过大而导致温升难以控制的问题，制定了基于电池组过温的输出功率控制策略：电池组温度过高时，通过适当地控制其输出功率，以达到降低电池组生热量从而限制电池组温升的目的。 本文所做的主要工作如下： ①从纯电动汽车整车动力性与经济性要求出发，结合整车基本参数，对纯电动汽车动力系统关键参数进行匹配。 ②对锂离子动力电池的结构、工作原理、特性参数及生热特性进行了研究与分析，建立了锂离子电池生热速率计算模型。在此基础上，基于汽车仿真软件ADVISOR建立了纯电动汽车锂离子动力电池组仿真模型。 ③针对纯电动汽车用锂离子动力电池组在频繁大电流输出工况下温升难以控制的问题，制定了基于电池组过温的限功率模糊控制策略。同时，为验证控制策略的有效性，进行了多工况下纯电动汽车性能仿真与分析。 【关键词】：纯电动汽车 锂离子电池 参数匹配 功率限制 性能仿真
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM912;U469.72
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 绪论8-19
• 1.1 背景及研究意义8
• 1.2 纯电动汽车发展概述8-12
• 1.2.1 电动汽车的特点及分类8-10
• 1.2.2 国外纯电动汽车发展现状10-11
• 1.2.3 国内纯电动汽车发展现状11-12
• 1.3 纯电动汽车的关键技术12-14
• 1.4 纯电动汽车用动力电池研究14-17
• 1.4.1 动力电池分类14-16
• 1.4.2 锂离子动力电池的热性能分析16
• 1.4.3 锂离子动力电池组热管理研究16-17
• 1.5 纯电动汽车能量管理策略17-18
• 1.6 本文主要研究内容18-19
• 2 动力系统参数匹配19-29
• 2.1 目标车型参数及性能指标要求19-20
• 2.2 驱动电机参数匹配20-25
• 2.2.1 驱动电机工作特性20
• 2.2.2 驱动电机选型20-21
• 2.2.3 驱动电机参数匹配21-25
• 2.3 传动系统参数设计25-27
• 2.3.1 最大传动比的确定25-26
• 2.3.2 最小传动比的确定26
• 2.3.3 传动系统挡位数的确定26-27
• 2.4 动力电池组参数设计27-28
• 2.5 本章小结28-29
• 3 锂离子电池生热特性及仿真建模29-41
• 3.1 锂离子电池特性分析29-34
• 3.1.1 锂离子动力电池结构及工作原理29-30
• 3.1.2 锂离子电池性能参数30-33
• 3.1.3 锂离子动力电池生热机理33-34
• 3.2 锂离子电池仿真建模34-40
• 3.2.1 ADVISOR 软件介绍35-36
• 3.2.2 动力电池组仿真建模36-40
• 3.3 本章小结40-41
• 4 基于电池组过温的输出功率控制41-56
• 4.1 控制策略的制定41-45
• 4.1.1 电池组输出功率限制42-43
• 4.1.2 超车加速工况判定43-45
• 4.2 模糊控制参数论域划分及模糊化45-48
• 4.3 纯电动汽车工况仿真48-55
• 4.3.1 US06_HWY 循环工况仿真48-51
• 4.3.2 匀速爬坡工况仿真51-54
• 4.3.3 超车加速工况仿真54-55
• 4.4 本章小结55-56
• 5 全文总结56-57
• 致谢57-58
• 参考文献58-61
• 附录61
• A 作者在攻读硕士学位期间发表的论文61
• B 作者在攻读硕士学位期间参与科研项目61

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