纯电动汽车冷却系统能量优化方法的研究

【摘要】：为了解决日益严峻的能源问题和环境问题，新能源汽车的研究已经成为我国汽车发展战略。汽车冷却系统用于维持汽车动力驱动系统的温度处于合理的范围内，防止温度过高造成动力驱动系统使用寿命缩短，甚至损毁。本文针对纯电动汽车的冷却系统，研究能够反映汽车不同工况中冷却液温度变化的仿真方法，在此基础上，在满足冷却系统控制需求的前提下，以冷却风扇能量最小为目标，研究冷却系统的控制方法。 本文首先对纯电动汽车冷却系统的结构进行了简要说明，并利用AMESim软件对包含简单的汽车动力学特性、整车控制策略的冷却系统进行系统建模，用于在各种工况中验证控制算法；对AMESim模型中的器件进行参数匹配，以选取的匹配车型进行配置；采集实车在不同工况下的电机温度，对比实车和AMESim软件下电机的温升曲线，验证模型的准确性。 本文对纯电动汽车冷却系统的结构进行简化，建立了以风扇风量为控制输入，以冷却系统散热器出口温度为控制输出的冷却系统热模型，确定热模型中的参数，建立冷却系统热模型的状态空间表达式，用于后续控制器的设计，利用Matlab/simulink搭建冷却系统热模型，并通过AMESim中的冷却系统仿真环境对热模型校验。 以冷却系统中冷却风扇消耗能量最小为目标，来研究冷却系统控制方法，根据冷却液温度控制在特定范围内，并且对输入输出存在约束的控制问题，设计了冷却系统的预测控制器，并分析了系统的稳定性。构建了纯电动汽车冷却系统与Matlab/simulink的联合仿真环境；在联合仿真平台下验证控制器的控制效果并对结果进行分析。 【关键词】：纯电动汽车 冷却系统 能量优化 模型预测控制
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义9-12
• 1.1.1 纯电动汽车冷却系统国内外研究现状10
• 1.1.2 纯电动汽车研究现状10
• 1.1.3 汽车冷却系统研究现状10-12
• 1.2 纯电动汽车冷却系统仿真与控制问题12-13
• 1.3 本文内容与组织结构13-15
• 第2章 纯电动汽车冷却系统的仿真15-39
• 2.1 引言15
• 2.2 纯电动汽车冷却系统结构分析15-16
• 2.3 基于 AMESim 的冷却系统物理模型的构建16-20
• 2.3.1 仿真平台介绍17
• 2.3.2 基于 AMESim 的冷却系统建模17-20
• 2.4 冷却系统物理模型的参数匹配20-33
• 2.4.1 电机参数匹配21-27
• 2.4.2 逆变器参数匹配27-28
• 2.4.3 电池参数匹配28-29
• 2.4.4 冷却系统中各器件的参数匹配29-33
• 2.5 冷却系统仿真结果验证33-37
• 2.6 本章小结37-39
• 第3章 纯电动汽车冷却系统的建模39-49
• 3.1 引言39
• 3.2 纯电动汽车冷却系统结构简化39-40
• 3.3 纯电动汽车冷却系统热模型的建立及验证40-48
• 3.3.1 纯电动汽车冷却系统热模型的建立40-44
• 3.3.2 冷却系统热模型的验证44-48
• 3.4 本章小结48-49
• 第4章 冷却系统的能量优化控制方法49-71
• 4.1 引言49
• 4.2 能量优化的控制方法的设计49-57
• 4.2.1 冷却系统优化目标及控制方法确定49-53
• 4.2.2 冷却系统预测控制器设计53-56
• 4.2.3 系统闭环稳定性确定56-57
• 4.3 能量优化控制的仿真研究57-70
• 4.3.1 AMESim 与 Matlab 的联合仿真58-59
• 4.3.2 系统仿真实验及结果分析59-70
• 4.4 本章小结70-71
• 结论71-73
• 参考文献73-78
• 攻读学位期间发表的学术论文78-80
• 致谢80

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