插电式混合动力汽车热管理系统开发及其控制算法研究

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。