【摘 要】
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降低辅助系统能耗是在不提升电池容量前提下增加纯电动汽车续航里程和消减里程焦虑最为有效的技术途径之一。风扇与水泵是冷却辅助系统的重要组成部分,是保证纯电动汽车电机与动力电池正常工作的核心部件,其工作状态关系到电机与动力电池的工作效率及使用寿命。现有风扇水泵控制策略以阈值控制策略为主,但存在性能过剩,能耗较高的问题。本文提出以能耗优化为目标的风扇水泵控制策略,可以在满足散热性能的前提下降低能耗。首先介
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降低辅助系统能耗是在不提升电池容量前提下增加纯电动汽车续航里程和消减里程焦虑最为有效的技术途径之一。风扇与水泵是冷却辅助系统的重要组成部分,是保证纯电动汽车电机与动力电池正常工作的核心部件,其工作状态关系到电机与动力电池的工作效率及使用寿命。现有风扇水泵控制策略以阈值控制策略为主,但存在性能过剩,能耗较高的问题。本文提出以能耗优化为目标的风扇水泵控制策略,可以在满足散热性能的前提下降低能耗。首先介绍了纯电动汽车冷却系统匹配设计的一般流程,详细介绍了冷却系统各零部件结构设计及参数计算的方法,对冷却系统的设计和开发具有一定指导意义。针对计算结果搭建对应的系统仿真模型,从仿真计算的角度验证系统参数匹配的合理性。通过整车的高温环境舱试验,采集相关数据,将试验结果与仿真结果进行对比,得到仿真值与试验值的误差在5%以内,进一步验证了该冷却系统设计的合理性及仿真模型的正确性,为后面冷却系统策略验证提供了仿真计算的基础。从冷却系统风扇水泵的控制策略角度出发,详细介绍了目前经常使用的阈值控制策略。对散热器的散热性能进行研究,可知在冷却液流量一定的条件下,散热器的散热量与风速呈二次方关系,在风速一定的条件下,散热器的散热量与冷却液流量呈二次方关系,散热器散热功率与风速、流量的关系可以用二元二次多项式方程来表示;对冷却模块的进风风速与风扇转速、车速的关系进行研究,可知定车速下风扇转速与冷却模块进风风速的关系近似呈二次方关系,定风扇转速下车速与冷却模块进风风速的关系近似呈二次方关系,因此冷却模块进风风速与车速、风扇转速关系的可用二元二次多项式方程式来表示;对水泵转速与系统冷却液流量的关系进行研究,整车流量与水泵的转速呈二次方关系,将上述各关系式与系统产热计算函数进行联列,基于能耗最低得到最优的风扇与水泵转速,以此为基础开发出以能耗优化为目标的控制策略。最后以CLTC-P工况为基础,对电子风扇和电子水泵转速的PID控制策略、阈值控制策略和以能耗优化为目标的控制策略进行研究。在三种控制策略下电机的最高温度均低于65℃,满足电机正常工作的温度要求。在CLTC-P道路工况下进行模拟,统计比较电子风扇和电子水泵的能耗,以能耗优化为目标的策略控制下的冷却系统能耗比阈值控制能耗低49.5%,比PID方法控制的冷却系统能耗低61.06%,因此以能耗优化为目标的控制策略在节能方面占据优势,对于提升纯电动汽车续航里程具有重要的意义。
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