插电式混合动力汽车热管理系统开发及其控制算法研究

【摘要】：汽车热管理研究是从汽车各部分温度需求出发,将汽车各部分热量的耦合关系考虑在内,通过有效的方式将各动力部件控制在合理的温度范围之内,满足各部分对温度的需求,以提高与改善整车的经济性、排放性以及舒适性等性能。热管理技术的研发受到各大研究机构与汽车公司的关注。本文重点提出一套适用于插电式混合动力汽车的热管理系统及其控制算法,基于整车行驶模式的特点,研究这套系统对于整车性能的改善。本文首先分析了插电式混合动力汽车行驶模式特点,根据行驶模式的特点及动力系统的组成,提出一套适用于插电式混合动力汽车的热管理系统方案,设计了系统的三种工作模式。本文选择了温度参数作为逻辑门限法的控制参数,制定了热管理系统的控制策略,根据理论分析,计算整车动力部件参数和热管理系统部件参数。整理电池生热机理与传热机理,依托课题组与企业合作研究项目,对磷酸铁锂电池组进行了恒流充放电温升实验,不同温度下电池充放电效率实验。其次对比分析不同冷却方式的性能,基于AMESim软件搭建动力电池组模型,搭建空气冷却和液体冷却模型,对比分析不同冷却方式的冷却能力。基于AMESim软件搭建插电式混合动力汽车整车动力系统模型,仿真验证了模型的可行性,电池在不同环境温度下的功率输出情况,在此基础之上搭建整车的热管理系统模型;最后基于MATLAB/Simulink软件建立热管理系统控制模型,与AMESim软件联合仿真,分别验证热管理系统对各动力部件的冷却能力,利用发动机热量给电池预热对电池性能的改善,利用电机热量给发动机预热对发动机性能的改善,验证了这套热管理系统能够保证在较高环境温度下对各动力部件有足够的冷却能力,在低温下利用发动机热量给电池加热能够显著提高电池效率,利用电机热量给发动机预热能够改善发动机效率并降低启动时的排放情况。 【关键词】：混合动力汽车 热管理系统 温度控制 预热模式
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U469.7
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 绪论10-22
• 1.1 论文选题背景10-11
• 1.2 传统汽车热管理研究现状11-13
• 1.2.1 热管理系统部件性能改进12-13
• 1.2.2 热管理系统材料多元化13
• 1.2.3 机械结构优化13
• 1.3 新能源汽车热管理研究现状13-18
• 1.3.1 新能源汽车电池热管理研究14-16
• 1.3.2 混合动力汽车热管理系统结构研究16-17
• 1.3.3 燃料电池汽车热管理研究17-18
• 1.4 论文选题意义与研究内容18-22
• 1.4.1 论文选题意义18-20
• 1.4.2 论文研究内容20-22
• 第2章 热管理系统方案及参数匹配22-46
• 2.1 热管理系统结构方案22-28
• 2.1.1 整车行驶模型分析22-23
• 2.1.2 热管理系统方案23-28
• 2.1.2.1 热管理系统方案基本组成24-26
• 2.1.2.2 热管理系统预热方案26-28
• 2.2 热管理系统参数匹配28-37
• 2.2.1 整车动力部件参数29-35
• 2.2.1.1 发动机参数匹配29-30
• 2.2.1.2 电池选型及参数匹配30-33
• 2.2.1.3 电机选型及参数匹配33-35
• 2.2.2 整车热管理系统参数35-37
• 2.2.2.1 发动机冷却系统参数35-36
• 2.2.2.2 电机冷却系统参数36-37
• 2.2.2.3 电池冷却系统37
• 2.3 电池温度特性研究37-44
• 2.3.1 电池生热机理38-39
• 2.3.2 电池传热机理39-40
• 2.3.3 电池温度特性实验40-44
• 2.4 本章小结44-46
• 第3章 基于AMESim软件的整车 热管理系统模型搭建46-58
• 3.1 电池组冷却模型分析46-50
• 3.1.1 冷却方式分析46-48
• 3.1.1.1 风冷系统46-47
• 3.1.1.2 液冷系统47-48
• 3.1.2 在AMESim软件中搭建电池模型48-50
• 3.2 模型搭建50-56
• 3.2.1 动力部件模型介绍50-52
• 3.2.2 整车动力学模型52-54
• 3.2.3 整车热管理系统模型54-56
• 3.3 本章小结56-58
• 第4章 整车热管理系统控制策略58-66
• 4.1 热管理系统控制策略58-61
• 4.2 控制策略模型61-62
• 4.3 控制策略参数优化62-65
• 4.4 本章小结65-66
• 第5章 模型仿真分析66-82
• 5.1 系统冷却性能分析67-68
• 5.2 低温下利用发动机热量给电池加热68-75
• 5.2.1 环境温度低于 0℃预热分析69-70
• 5.2.2 不同环境温度下对电池加热仿真分析70-75
• 5.3 利用电机热量给发动机预热75-81
• 5.3.1 发动机预热温升情况分析75-77
• 5.3.2 发动机预热性能分析77-81
• 5.4 本章小结81-82
• 第6章 全文总结与展望82-84
• 6.1 全文总结82-83
• 6.2 全文展望83-84
• 参考文献84-89
• 作者简介及研究成果89-90
• 致谢90

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