双堆燃料电池热管理系统自抗扰控制

为对双堆燃料电池热管理系统进行有效控制,基于试验数据建立了电堆模型,并耦合水泵、换热器等关键零部件模型形成完整的热管理系统模型。为保证阶跃工况下电堆温度的稳定,设计了基于比例积分与线性自抗扰算法的联合控制策略,并进行仿真验证。提出了基于前馈解耦及串级LADRC的改进控制策略,通过仿真对比改进前后的控制效果。结果表明,改进后的控制策略能有效减小超调量,反映温控精度的时间乘绝对误差积分量最高可降低66.39%。

液冷型燃料电池热管理子系统建模与控制研究

温度是影响燃料电池系统性能的关键因素之一,利用热管理子系统实现良好的温度控制是提高燃料电池性能及寿命的重要手段。针对液冷型燃料电池热管理子系统,在分析其结构及工作原理的基础上,利用机理及经验公式建立完整的热管理系统模型,并利用该模型分析燃料电池的温度特性,仿真结果表明合适的温度能够有效提高系统性能。制定相应的控制策略实时调节冷却系统进而实现电堆温度控制,采用流量跟随的方法削弱了控制变量间的耦合作用,仿真结果表明该控制策略能够实现电堆温度的有效控制,在负载连续变化的情况下将出口温度及温差稳定在理想范围内。

新能源汽车电池热管理控制系统设计及实现分析

随着全球对环境保护意识的增强和对传统燃油汽车排放污染的担忧,新能源汽车作为一种清洁、高效的交通工具逐渐受到人们的关注和青睐。而作为新能源汽车的核心部件之一,电池的性能和寿命对整个车辆的性能和使用寿命有着重要影响。其中,电池的热管理控制系统是保证电池正常工作和延长电池寿命的关键。文章主要通过对新能源汽车电池热管理控制系统的设计和实现进行分析,以提高新能源汽车电池的性能和寿命。

电动汽车动力电池热管理系统设计

针对电动汽车各系统温度调控体系,设计一套电动汽车动力电池热管理系统,包含电机冷却回路、乘员舱热管理回路以及电池热管理回路。在计算系统热量、确定电池温度采用逻辑门限值控制、乘员舱温度采用模糊控制的基础上,利用Comsol和Simulink分别建立动力电池模型和乘员舱及控制系统模型,利用二者进行联合仿真。结果表明:基于标准城市路况条件及大连气候,模拟环境温度35℃下,系统运行3276s时,电池单体最高温度可由40.00℃降至29.05℃,且乘员舱温度维持在25℃左右;模拟环境温度-10℃下,系统运行3276s时,电池单体最低温度可由-10.00℃升至23.19℃,且乘员舱温度满足模糊控制器设定的控制需求。

基于热管理的氢燃料电池控制器研究

分析了氢燃料电池系统的整体结构与单电池输出特性,其中重点分析了氢气供给系统、空气供给系统、及电堆散热系统三大部分。对氢燃料动力电池系统的控制需求进行了分析,在此基础上,提出了以片上资源丰富、抗干扰能力强的32位STM32F103ZET6微处理器为核心的总体控制方案。最后,通过控制器热管理功能物理测试,对散热风扇的调速控制与风扇模糊PID控制进行测试。

燃料电池热管理系统的动态仿真及控制

质子交换膜燃料电池(PEMFC)在常温启动阶段的电堆升温较慢,性能低效,且冷却液流量与散热空气流量的控制有耦合作用。针对常温启动升温较慢的问题,合理设计热管理系统,提高输出性能;针对冷却液流量与散热空气流量控制存在耦合关系,提出冷却液流量跟随热量控制,线性自抗扰控制空气流量的联合控制策略,实现水泵流量和散热空气流量控制的解耦。仿真结果表明,联合控制策略能够在100 s内将电堆温度从常温升到80℃,且冷却液出入堆温差稳定在5℃;面对输入扰动时,电堆温度的超调量仅为0.5%,且在50 s内电堆温度再次稳定在80℃,超调量仅为比例-积分-微分控制器(PID)的8.82%,响应速度提升50 s。该控制策略能较好地控制电堆温度及冷却液出入堆温差。

电动汽车电池热管理系统水泵控制策略研究

为了在不显著增加能耗的基础上改善电池热管理系统控制效果,文章对电动汽车电池热管理系统水泵自适应控制策略开展了研究。采用试验设计方法,基于全因子试验设计方法进行仿真,统计分析不同车速和初始电池温度下水泵流量对于终止时刻电池温度的影响规律,得到最佳流量分布图,进而提出水泵流量自适应控制策略,最后对新欧洲驾驶周期(NEDC)和全球轻型车测试规范(WLTC)等典型行驶工况进行了仿真验证。结果表明,与定流量控制策略对比,自适应流量控制策略可有效保障电池热管理系统控制效果。

大功率质子交换膜燃料电池系统热管理控制策略研究

热管理是质子交换膜燃料电池汽车的关键技术之一,影响整车动力性能、经济性、安全以及寿命。针对传统热管理控制策略(开关策略)不足,提出了通过控制燃料电池节温器开度和风扇转速使燃料电池系统进出口水温维持在目标值,同时结合PID算法、过温处理策略以及多风扇转速分配策略,实现了燃料电池系统热管理系统快速响应。结果表明,相比于传统的开关策略,优化后的PID算法自适应调节策略能够快速响应燃料电池系统目标工作温度需求,并且使燃料电池能够在极端工况下以较大功率运行,对燃料电池系统以及整车性能有较大提升。

质子交换膜燃料电池性能优化控制

质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)的热管理,是影响PEMFC安全、稳定、高效运行的核心关键因素。该文在分析PEMFC热管理子系统的结构,以及关键组成部件(包括空气压缩机、冷却液循环泵和冷却风扇)的工作原理基础上,首先搭建耦合热管理子系统的PEMFC非线性仿真模型,进一步将其简化处理得到用于控制的线性模型;在此基础上,设计基于卡尔曼滤波的状态观测器,以实现对状态和不可测量扰动的估计,从而消除模型稳态误差;随后设计目标计算器,以净输出功率跟踪误差最小化和系统效率最大化为目标,对PEMFC系统工作状态进行优化;进而基于线性控制模型,设计无偏显式模型预测控制(offset-free explicit model predictive control,offset-free EMPC),对优化工作状态进行跟踪控制;最后,搭建一个软件在环(softwareintheloop,Si L)测试平台,通过与传统MPC控制策略的仿真结果对比可得,无偏EMPC控制策略可以显著将净输出功率的平均跟踪误差绝对值从344.29W减小到82.19W,系统效率从40.32%提升到46.56%,算法平均单步计算耗时从26ms降低到11.8ms,并且可以约束PEMFC系统运行在稳定和安全的工况。

基于仿射热模型的质子交换膜燃料电池电堆的热管理控制

质子交换膜燃料电池(PEMFC)电堆工作温度对电堆的性能和运行寿命有很大影响。为了实现质子交换膜燃料电池电堆温度的有效控制,根据电堆能量守恒原理建立了电堆动态热管理模型。由于该模型是具有参数不确定和易受外界干扰的非线性模型,为此,采用了线性二次型优化控制和李亚普诺夫函数的递推设计方法设计了具有强鲁棒性的自适应控制器两种控制算法对电堆温度进行控制,数字测试验证了该算法的有效性。

考虑电池热管理的复合电源电动汽车功率分配控制策略

为提升高温环境下电源系统的综合效率,通过分析电动汽车热管理和能耗模型,提出一种考虑电池热管理的复合电源电动汽车功率分配控制策略,并在CATC、NEDC工况下分别与单一电源电动汽车和采用常规策略的复合电源电动汽车进行对比仿真。结果表明,相对于单一电源,采用复合电源方案的电动汽车电源系统能量回馈提升3.6%以上,综合能耗降低3.3%以上,电池最终温度下降3.51℃以上;相对于采用常规策略的复合电源电动汽车,考虑电池热管理的复合电源功率分配控制策略提升超级电容参与度,使复合电源系统能量回馈提升1.8%左右,综合能耗降低1.2%左右,电池最终温度降低1.25℃左右,从而验证了该策略的有效性。

2022款奥迪Q5 e-tron纯电动汽车空调与热管理系统(四)

(接2023年第11期)1.冷却液温度传感器冷却液温度传感器(图52)直接与蓄电池调节控制单元J840连接。控制单元使用传感器的温度差值来控制激活高压蓄电池冷却液泵V590。蓄电池不仅在车辆行驶时冷却,还可在充电过程中冷却。这样可以大大减缓蓄电池内部温度的升高速度,尤其是在使用直流充电时。这也不会对充电速度造成任何限制,即使是重复充电过程。高压蓄电池能同时实现冷却和加热,具体情况取决于蓄电池的内部温度。蓄电池的内部温度<8℃:由PTC加热元件3 Z132加热;蓄电池的内部温度>35℃(车辆运行期间):由冷凝器热交换器冷却;蓄电池的内部温度>30℃(充电期间):由冷凝器热交换器冷却。

氢燃料电池发动机热管理系统的控制方案研究

针对目前氢燃料电池发动机系统在变载过程中存在的电堆温度波动较大、热管理子系统响应速度慢等问题,提出了基于电堆功率、电堆进出口冷却液温差、冷却液流量等多参数跟随的热管理控制方案。利用AMESim仿真软件对某款氢燃料电池发动机的热管理系统建立了一维仿真模型,并在典型工况下对不同控制方案进行仿真分析。结果表明:水泵转速跟随电堆功率及电堆进出口温差的控制方案以及散热风扇转速跟随电堆出口温度及冷却液流量的控制方案能有效降低电堆温度波动、提高热管理子系统的响应速度,为在变载工况下控制氢燃料电池发动机系统提供了解决方案。

燃料电池冷却方法及热管理控制策略进展

对燃料电池冷却方法及热管理控制策略研究现状进行综述。介绍质子交换膜燃料电池(PEMFC)热量的产生及平衡,重点概述PEMFC液体冷却、相变冷却和空气冷却等3种冷却方法,以及比例-积分-微分控制、预测控制、自适应控制和模糊控制等热管理控制策略。在此基础上,明确燃料电池热管理控制策略的发展趋势。

汽车空调制冷剂直冷动力电池热管理系统的PID控制研究

电池热管理对电动汽车的安全和寿命至关重要。本文采用铝翅片铜管作为基础结构,设计一种结构紧凑、轻量型的18650型锂离子电池模组,采用基于PID原理的算法作为电动汽车空调系统电子膨胀阀的控制方案,实验研究R134a制冷剂直接气液两相流冷却电池模组的换热性能。结果表明:所提出的电池热管理系统能够快速响应温度的变化,并降低电池模组的温度。此外,当控制方案为动态温度PID算法时,电池模组以1 C倍率放电过程中电池之间的最大温差小于4℃,并且电池模组的最高温度低于36℃。

新能源汽车锂电池热管理系统热性能优化控制策略

当代新能源汽车的应用范围越来越大,各行业对于其中的锂电池使用性能及寿命也就越来越关注,基于此,有必要针对新能源汽车锂电池开展深入的分析工作,特别是对于其中的热管理系统进行合理设计,并根据实际需求采用优化措施,以保障其应用效果能够得到有效提升,同时尽量延长其使用寿命。所以,本文对新能源汽车锂电池热管理系统热性能优化控制策略进行分析,以供参考。

氢燃料电池热管理系统仿真分析

文章以120 kW氢燃料电池系统为研究对象,结合热管理要求,对制定的控制策略进行仿真分析。采用AMESim软件搭建氢燃料电池热管理系统仿真模型,以电堆和中冷器的产热为输入条件,电堆的入口温度和进出口温差为评价指标。首先对额定工况点进行仿真计算,得到在额定工况下的电堆入口温度为72.8℃,出口温度为79.1℃,温差为6.3℃,水泵、散热器等部件能够满足散热需求。然后进行全功率仿真分析,得到水泵、风扇、节温器能够很好的响应温度的变化,并且随着产热的增加,使得电堆的入口温度维持在75℃以内,温差维持在8℃以内,满足电堆的温控要求。

风冷电池热管理系统控制策略研究

电池是混合动力系统的储能元件和关键部件,其使用寿命长短和性能优劣影响着混合动力系统性能和成本。温度对电池性能和寿命有着重要的影响,温度过低大大降低电池性能,温度过高容易导致热失控,从而威胁人身安全。电池热管理是电池管理系统最重要的组成部分,以某深度混合动力系统用电池包为研究对象,完成了电池包热管理系统风冷控制策略的开发,并通过整车实验验证。实验结果表明,该电池热管理系统控制策略能够有效地使电池包在0~55℃适宜的温度区间内工作,且电池内部温差在5℃以内,满足电池包的热管理要求。

燃料电池发动机热管理系统控制优化

为了提高质子交换膜燃料电池的运行效率、保障运行安全,设计了一个前馈加状态反馈的控制器来调节温度,并在Amesim中建立了电堆的热管理系统仿真模型。在Matlab/Simulink平台上建立了控制策略模型,对风扇和水泵进行协调控制。仿真结果表明,电堆的入口温度控制在70℃上下,电堆入口和出口的温差控制在10℃以内,热管理系统能够将系统的热平衡温度控制在62℃左右,控制效果满足实际工作需求。研究结果对于提高燃料电池发动机热管理系统智能性具有重要的理论意义。

电池系统热管理控制策略与能耗评估研究

电池系统中合适的热管理控制策略对于提高整车的能量利用效率具有重要意义。文章基于验证的仿真模型进行能耗与策略评估。结果表明控制水温过高或者过低都会导致热管理能耗的增加,控制水温存在最优解;控制流量在一定范围内,热管理能耗随流量的增大而增大。另外,文章基于热管理能耗、恒温占比、温降速率三个性能指标,采用加权综合法评价不同水温策略;不同水温策略方案对比表明控制水温为20℃时,其综合性能评价值最高。