纯电动车热泵空调与动力系统集成式热管理系统研究

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1、学校代号10532学号S1502W0168分类号U469.72密级公开工程硕士学位论文纯电动车热泵空调与动力系统集成式热管理系统研究学位申请人姓名艾志华培养单位机械与运载工程学院导师姓名及职称张邦基教授邓谊柏高级工程师学科专业车辆工程研究方向新能源汽车论文提交日期2018年4月20日StudyofanIntegratedThermalManagementSystemforBatteryElectricVehicleHeatPumpAirConditionerandPowerSystemByAIZhihuaB.E.(TaiyuanUniversityofTechnology)

2、2015AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofScienceinVehicleEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorProfessorZHANGBangjiAndSeniorEngineerDENGYibaiMay,2018纯电动车热泵空调与动力系统集成式热管理系统研究摘要纯电动车真正实现零污染、零排放，成为未来新能源汽车发展的重要方向。由于乘员舱制冷和取暖需求，使得实际使用续驶里程大打

3、折扣；动力电池过热易引起热失效，过冷易导致充放电效率与可用容量降低。因此，良好的热管理系统能够提高电动车的能量利用效率，提高动力电池热循环使用寿命、安全性和可靠性等，本文将电池热管理系统和高效暖通空调系统等集成，从减少热负荷、提高有效传递热量及重复利用可用余热三方面着手，建立电动汽车集成式热管理系统，促进各子系统间协同控制，尽可能高效地利用车载能源。本文以纯电动车集成式热管理为出发点，结合某电动车热管理系统开发项目，根据目标车型参数，匹配热管理关键部件参数，制定工作模式控制策略，仿真验证可行性。主要的工作内容如下：（1）完成集成式热管理系统的方案设计。阐述热泵空调系统的组成

4、和工作原理；对锂离子电池进行温度特性试验，掌握其温度特性和物理特性参数及生热传热特性，确定其最佳工作温度范围；掌握电机电气系统正常工作温度；设计一套整车集成热管理系统，并在不同工作模式下介绍具体实现的结构形式；（2）基于目标车型整车相关参数，对热管理系统子系统核心部件进行匹配与建模。匹配动力电池组参数，以动力电池试验数据验证电池生热模型；完成热泵空调热负荷平衡计算与热力计算，并建立热泵空调系统下压缩机、电子膨胀阀与换热器等部件模型，确定理论工况的各个工作点的状态；对整车动力电机、循环回路散热器、逆变器及其控制系统进行建模；（3）制定集成式热管理系统的控制策略。根据系统热管理

5、工作模式需求，制定整车热管理的逻辑门限控制策略；根据热泵空调制定热泵压缩机转速控制策略，电子膨胀阀开度控制策略；设计各个工作模式下电池热管理系统控制策略、电机与电气元件冷却回路风扇开闭控制策略，及水泵转速的相关控制策略等；（4）基于AMESim与MATLAB/Simulink联合仿真平台进行仿真，对不同温度下PTC、热泵空调、电机余热利用三种模式进行对比，分析集成式热管理系统乘员舱温控情况以及三种工作模式对续驶里程的影响；并分析动力电池预热、保温和散热性能情况，及电机余热可利用性等。结果表明，热泵空调与电机余热的利用能够满足制冷制热舒适性需求，并提高纯电动续驶里程。关键词：

6、纯电动车；集成式热管理；热泵空调；电池热管理；控制策略II工程硕士学位论文AbstractElectricvehiclesarethefocusofnewenergyvehicledevelopmentsinthefuturesinceEVscanrealizezeroemissionandpollution.However,ontheonehandtheneedsforcoolingandheatinginthecabinreducethedrivingmileagetoalargeextentintherealwork.Ontheotherhand,overheatin

7、gofbatterywillleadtothermalfailure.Over-coolingalsoharmsthecharge/dischargeefficiencyandreducetheavailablecapacity.GoodthermalmanagementsystemcanimprovetheenergyefficiencyofEVsaswellasthethermalsafety,reliabilityandcyclelifeofthebattery.Therefore,theintegratio