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      高品質(zhì)混合動(dòng)力汽車能量管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

      2017-12-04 16:12:57李臣
      汽車文摘 2017年2期
      關(guān)鍵詞:高品質(zhì)電池組管理系統(tǒng)

      高品質(zhì)混合動(dòng)力汽車能量管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

      意大利“工業(yè)2015”框架工程中,包括了汽車產(chǎn)品開發(fā)的HI-ZEV項(xiàng)目。HI-ZEV項(xiàng)目旨在開發(fā)面向歐盟及美國市場的高品質(zhì)混合動(dòng)力汽車。能量管理系統(tǒng)的性能、成本和耐用性對(duì)于開發(fā)高品質(zhì)混合動(dòng)力汽車至關(guān)重要,是高品質(zhì)混合動(dòng)力汽車開發(fā)的重點(diǎn)。為此,針對(duì)HIZEV項(xiàng)目中的混合動(dòng)力汽車能量管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證過程進(jìn)行了分析介紹。

      設(shè)計(jì)能量管理系統(tǒng)之前需要完成整車布置的設(shè)計(jì)。HIZEV項(xiàng)目所設(shè)計(jì)的原型車為一輛電動(dòng)跑車,為了滿足動(dòng)力性要求,其上裝配一臺(tái)最大功率為300kW的發(fā)動(dòng)機(jī)和一臺(tái)最大功率為150kW的電機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)與電機(jī)的布置結(jié)構(gòu)采用并聯(lián)式結(jié)構(gòu),發(fā)動(dòng)機(jī)置于后部僅驅(qū)動(dòng)后橋,電機(jī)置于前部僅驅(qū)動(dòng)前橋。考慮到電機(jī)的最大功率、整車質(zhì)量和空間,該項(xiàng)目最終采用最大瞬時(shí)功率175kW、容量6kWh的電池組,并將其安裝在駕駛員側(cè)面,采用風(fēng)冷式散熱方法。由于電池組中鋰電池單元的性能對(duì)溫度十分敏感,因而設(shè)計(jì)能量管理系統(tǒng)最關(guān)鍵的是實(shí)現(xiàn)對(duì)電池組溫度的控制。為分析電池組工作時(shí)的溫度變化,需要對(duì)電池組進(jìn)行建模。建模時(shí),將電池單元看作具有多個(gè)串聯(lián)相移電路(RC電路)的發(fā)動(dòng)機(jī),同時(shí)采用強(qiáng)制對(duì)流模型模擬電池組外部空氣流動(dòng)。通過改變電池組中電池單元的間隔,實(shí)現(xiàn)不同的散熱情況,結(jié)合電池組空間限制,最終確定電池單元間隔13mm的最優(yōu)值。對(duì)該結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證時(shí),設(shè)定環(huán)境溫度23℃,以及純電動(dòng)行駛和混合動(dòng)力行駛兩種駕駛情形。純電動(dòng)行駛時(shí),考慮50%的制動(dòng)能量回收,采用高速公路循環(huán)工況?;旌蟿?dòng)力行駛時(shí),采用競賽汽車測試循環(huán)工況ARTEMIS。結(jié)果顯示:①純電動(dòng)行駛條件下,電池荷電狀態(tài)(SOC)達(dá)到10%時(shí),汽車行駛41km,平均功率8.6kW,電池組溫度不超過1℃,每公里消耗電能0.126kWh;②混合動(dòng)力行駛條件下,汽車行駛14km(典型比賽約10km),最高車速達(dá)到250km/h,平均功率60kW,電池組溫度增加11℃,每公里消耗電能0.32kWh;③兩種行駛條件下,電池組的最高溫度均低于極限溫度50℃,開發(fā)的電池組模型可作為電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段的有效工具。

      Fernando Ortenzi et al.SAE

      2015-24-2544.

      編譯:李臣

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