增程式电动车动力电池组低温行车预热策略

为了提高动力电池组低温环境下的放电效率,针对增程式电动车低温行车条件,考虑电池组预热过程中单体温度的不一致及单体排布等因素的影响,进行增程式电动车动力电池组低温行车预热策略研究。采用Chrom_17011充放电测试机及高低温恒温箱对26650磷酸铁锂电池单体进行低温试验与AMESim模型仿真对比的方法验证预热模型的精度,分析发动机怠速为电池组进行预热时,水泵转速、串行通风鼓风量、串行通道单体数量及单体与单体之间的间隙对电池包内入、出口单体温差的影响。通过整车仿真,分析行车预热策略与传统CDCS策略在不同环境温度下对等价燃油消耗量的影响。研究结果表明：在单体排布间距固定和水泵转速为800 r·min^-1的条件下,电池包串行通风风量越大,串行通道入、出口单体温差越小,单体预热时间相对较长,且在串行通风风量不小于3 g·s^-1的条件下,能满足电池包串行通道最大温差小于5℃的要求;环境温度在-20℃时,行车预热策略比CDCS策略等价燃油消耗率降低16.25%,纯电动续驶里程增加9.95 km;其影响等价燃油消耗率的因素有制动能量回收量和内阻消耗量,内阻消耗量是影响等价燃油消耗率升高的主要因素。     

不同动力电池新能源货运配送车辆节能减排绩效评价研究

为研究新能源货运车辆装配不同动力电池对节能减排的影响,选取某款新能源货运配送车辆为研究对象,利用GaBi软件建立了3种常用动力电池的整车生命周期评价模型,从原材料获取、生产制造、装配、运行使用、报废回收5个阶段进行节能减排差异分析,并对全球变暖潜值 （Global Warming Potential,GWP） 等环境影响类型进行归一化处理和量化计算处理。结果表明,分别装配3种电池整车的化石能源消耗以煤炭为主、环境排放以CO2为主;纯电动汽车的能源消耗、污染物排放集中在运行使用阶段;综合比较,装配了三元锂电池的整车,其全生命周期节能减排效果最佳,装配了锰酸锂电池的整车则表现最差。加大清洁能源的使用力度、减少用于电力生产的化石能源消耗、提高回收率等措施,可以显著减少污染物排放。     

Fuel economy comparison of conventional drive trains series and parallel hybrid electric step vans

A hybrid electric vehicle (HEV) is a vehicle that combines a conventional propulsion system with an on-board rechargeable energy storage system to achieve better fuel economy than a conventional vehicle HEVs do not have limited ranges like battery electric vehicles, which use batteries charged by an external source. The different propulsion power systems may have common subsystems or components. The objective of this study is to compare the fuel economies of a conventional step van, a series hybrid electric step van (HESV), and a parallel HESV by calculating the fuel consumption using the ADVISOR software by NREL. We also showed the results of the vehicles in different driving cycles including the Central Business District bus cycles, the New York City Cycle, and the US EPA City and Highway cycles.     

动力电池SOC估算方法的实时工况对比研究

随着燃料电池混合动力汽车的普及,三元锂电池的荷电状态(SOC)估算应用是电池管理系统的重要研究方向,直接决定燃料电池混合动力系统的续航里程。为进一步了解和探索SOC估算方法的准确性,本文基于电池物理模型,通过安时积分法(AH)和内阻法SOC与实际路况SOC的对比分析,研究结果表明:内阻法SOC估算方法能够更符合实际车辆运营SOC的变化情况。     

铅酸蓄电池放电特性研究

电动汽车具有低污染、低排放、低能耗、低噪声、高效率等优点,在环境保护和新能源利用等方面具有无可比拟的优势,是解决能源危机和环境污染问题较为有效的途径。蓄电池作为电动汽车的动力源,直接影响着电动汽车的动力性和经济性,因此本文针对应用最普遍、技术最成熟的铅酸蓄电池放电特性进行研究。本文首先对铅酸蓄电池的放电原理进行研究,建立了铅酸蓄电池放电模型,基于蓄电池综合测试系统进行了不同放电倍率下的放电试验,最后应用归一化数学方法建立了蓄电池放电试验模型,获得了蓄电池端电压与SOC的关系曲线,为蓄电池的进一步研究奠定了试验基础和理论模型。     

基于增益功率燃油系数的HEV能量管理策略

为了优化等效燃油最小能量管理策略的节油效果，以适用于工程批量应用为导向，制定基于增益功率燃油系数的混合动力汽车(HEV)能量管理策略。基于瞬时优化原理，提出基于增益功率燃油系数的工作模式决策机制，根据电机发电或电动引起的发动机功率与燃油消耗率的变化关系，分别给出电机充电和放电模式下增益功率燃油系数的计算方法。考虑发动机扭矩瞬态快速变化对油耗的影响和电机及电池包充放电效率特性，提出发动机高效区域扭矩滞回控制方法，建立基于增益功率燃油系数的能量管理策略算法架构。基于MATLAB/Simulink搭建控制策略软件模型，通过转鼓试验台进行实车试验验证。研究结果表明：相对于等效燃油最小能量管理策略，基于增益功率燃油系数的能量管理策略提升了节油率和舒适性，在全球轻型汽车测试循环(WLTC)工况下的百公里油耗降低了约4.8%，发动机的启停次数降低了约53%；相对于有效燃油消耗率(BSFC)最优工作点控制方法，发动机高效区域滞回控制方法降低百公里油耗约1.8%；与采用基于动态规划的全局优化能量管理策略的仿真结果对比，在不能提前预知工况的条件下，制定的能量管理策略在WLTC工况与新标欧洲测试循环(NEDC)工况下的油耗与理论最优值差距均较小。     

基于决策树的异常电池分类方法

提出了一种基于决策树算法的异常电池精准定位和分类方法，帮助人们在电池维修或更换时能够迅速确定故障单体的位置和类型，从而实施准确的维修更换方法，提高故障处理的效率。搭建电池仿真模型获取异常电池的充放电循环数据；以电压数据为基础，训练用于异常电池分类的决策树算法，使用试验数据和云端实车数据对构建的模型进行验证。验证结果表明，该方法能够准确判断异常电池单体在电池组中的位置和异常类型。在不同验证数据上，该方法的分类准确率高达98%以上，能够有效筛选出动力电池组中的异常电池。该结果说明了提出的决策树算法在动力电池异常分类中的有效性和准确性。     

高海拔环境下自然吸气柴油机功率与燃油消耗率的修正及控制

以186FA柴油机为例,依据国家标准中功率调整和燃油消耗率换算方法,开发出自然吸气柴油机功率和燃油消耗率的高海拔地区大气修正的计算软件,实现了现场环境和标准环境之间功率和燃油消耗率的双向修正输出,便于应用在高海拔地区非增压柴油机的生产和实际使用的调试。由分析可知,机械效率对燃油消耗率的大气修正影响较大,且相比于标准推荐值,采用实测柴油机机械效率能提高功率以及油耗修正值的准确性。根据软件计算结果,通过喷油泵限油调整高原地区柴油机实际使用的最大功率,能控制其在高原地区的排气烟度,有效减少环境的污染。     

燃料电池混合动力瞬时优化能量管理策略研究

以提高燃料经济性为目标,采用基于瞬时优化的方法开展能量分配策略研究,并引入了蓄电池等价燃料消耗理论,将蓄电池电能消耗或者电能补充,等效为燃料电池发动机的燃料消耗量,并由此建立系统瞬时燃料消耗量函数.为保证蓄电池工作在最优的范围内,引入蓄电池的充电保持策略.仿真结果表明,按照等价燃料消耗量瞬时优化理论得出的优化结果,能提高燃料经济性,同时蓄电池SOC保持在合理范围内,对今后实车的研制具有一定指导意义.     

匹配不同动力电池的纯电动汽车全生命周期节能减碳评价研究

为评估匹配不同动力电池的纯电动汽车 （Battery Electric Vehicle,BEV） 全生命周期环境影响,以某款已上市纯电动汽车为研究对象,分别匹配 4款常用动力电池,基于 GaBi软件搭建生命周期评价模型,对其进行 2021年与 2030年全生命周期能源消耗与环境排放研究,并选取关键参数因子进行敏感性分析。研究表明,匹配钛酸锂电池的纯电动汽车化石能源消耗（ADP（f））与全球变暖潜值 （Global Warming Potential,GWP） 均为最高;纯电动汽车在运行使用阶段与生产制造阶段具有较高的能耗与排放;到2030年,纯电动汽车全生命周期ADP（f）与GWP将显著降低,同时随着电力结构的优化与动力电池充电效率的提升,匹配不同动力电池的整车ADP（f）与GWP也将随之降低。     

基于容量修正的安时积分SOC估算方法研究

针对传统安时积分SOC估算法将电池容量视为定值而带来的误差,提出了带容量修正的安时积分法,它通过开路电压法确定电池组SOC初始值,再由电池组充放电试验得到不同倍率、库伦效率、温度等对电池容量的修正因子。仿真与试验结果表明,经改进的安时积分法可有效消除各种误差,估算结果精度较高,可用于SOC的实时估算或作为评价其它SOC估算策略的基准。     

基于电化学热耦合模型的电动汽车电池模组热特性研究

为研究电池组的排列与布置方式对电池热特性的影响,本文中以18650锂离子电池为研究对象,建立了单体电池的电化学热力学耦合模型。利用模型仿真和实验测量获得了不同放电倍率时的电池表面温度随放电容量的变化关系,实验数据与仿真数据基本吻合,模型准确。基于单体耦合模型,分析了6×5动力电池模组的不同排列与布置方式下的热特性。结果表明:间距太小或太大均会使平均温度增加,本案例电池间距24 mm时平均温度最低;间距越大,温差越小,温度分布均匀性越好;间距一定,交叉排列散热效果优于对齐排列,且空间利用率更高。电池的排列和间距对电池散热有重要影响,锂离子动力电池组设计过程中应充分考虑。     

HEV实时等效能量消耗最小控制策略

以变速器前置式并联结构为例,介绍了一种实时等效能量消耗最小控制策略。在研究车辆行驶于循环工况中消耗燃油热能和电能之间关系的基础上,针对该策略的关键问题———蓄电池组的电能和发动机的燃油热能消耗量的等效方法进行了详细阐述。最后在车辆仿真模型的基础上对该种策略进行仿真试验,并与其他类型的控制策略进行了比较。     

Development of equivalent fuel consumption minimization strategy for hybrid electric vehicles

Power distribution between an internal combustion engine and electric motors is one of main features of hybrid electric vehicles that improves their fuel economy. An equivalent fuel consumption minimization strategy can instantaneously identify the optimal power distribution by converting the battery power into the equivalent fuel power and minimizing the overall fuel consumption. To guarantee the effectiveness of the strategy, it is essential to find the proper value of the conversion factor used to obtain the equivalent fuel power. However, finding the proper value is not a straightforward process because it is necessary to consider the overall power conversion efficiencies and battery charge sustaining strategy for the target driving cycle in advance. In this study, a model-based parameter optimization method is introduced to find the optimal conversion factor. A hybrid electric vehicle simulation model capable of estimating fuel consumption was developed, and the optimal conversion factor was discovered using a genetic algorithm that evaluates its population members using the simulation model. A series of simulations and vehicle tests was conducted to verify the effectiveness of the optimized strategy, and the results show a distinct improvement in fuel economy.     

城市客运交通引入电动汽车二氧化碳减排量研究——以哈尔滨市为例

新能源车辆引入城市客运交通,是解决环境污染的有效方法之一.从二氧化碳排放量角度出发,通过扩展二氧化碳排放"自下而上"的研究思路和计算方法,以哈尔滨为案例计算了城市客运交通的总能耗及二氧化碳总排放量.通过分析《省级温室气体清单编制指南(试行)》计算城市客运交通二氧化碳排放的局限性,从交通使用者角度出发,即根据分车型运距、油耗、电耗、气耗等数据,计算城市客运交通的总能耗,乘以相应的排放因子,计算二氧化碳的排放量.以汽油和柴油燃料汽车作为纯电动汽车(BEV)的替代对象,考虑完全替代的极限情况,计算城市客运交通引入BEV车辆二氧化碳的减排量,并对单位能耗、单位电耗、电力二氧化碳排放因子等影响因素进行分析.通过计算可知, 2015年哈尔滨市城市客运交通排放二氧化碳总量为290.1万t,其中,汽油和柴油燃料车辆排放二氧化碳为153.9万t.考虑采用BEV车辆代替全部汽油和柴油车辆,可实现41.3万t/年的二氧化碳减排量.      

车用锂离子动力电池组散热特性数值研究

针对车用锂离子动力电池的散热问题,对电池组的结构进行优化设计。建立锂离子动力电池三维模型,利用Fluent进行数值仿真。通过对仿真结果的对比分析得出：电池间距的增大和减小分别使电池组的散热性能提高和降低,且其间距减小时,电池间温度差异明显;发现动力电池组入口风速升高,电池表面空气流速相对提高,电池组换热能力增强,但电池间流场的一致性变差、温差变大。     

浅谈新能源汽车动力电池冷却技术

随着新能源汽车在全球的广泛应用,新能源技术的发展越来越得到各界的关注。而电池组是目前决定新能源汽车性能和续航能力的重要部分,因此提升动力电池的性能和确保电池组的工作可靠性、安全性是当前新能源汽车领域的关键研究课题。从目前的技术来看,冷却系统又是决定了动力电池性能的关键技术,所以本文通过对动力电池冷却系统的工作原理、作用以及四种冷却技术特点出发进行分析,探究冷却技术对动力电池的性能影响,从而为促进新能源汽车的发展研究提供一点有用的资料。     

基于老化仿真的电动汽车新型双源电池系统全生命周期成本研究

为了降低换电技术的实施难度和成本,提出一种采用"部分换电"思路的电动汽车新型双源电池系统。通过合适的控制策略,在保证动力平稳输出的情况下,调整电机功率以匹配主、副电池包的端电压,实现供电电池包的灵活切换。为探究双源电池系统的老化规律以及验证其在全生命周期成本上的优势,匹配"大主电池包+小副电池包"和"小主电池包+大副电池包"2种双源电池系统方案,设计具有代表性的城市、城郊和高速等行驶场景以及工作日、休息日的出行和充电方案;采用AutoLion-ST软件建立双源电池包和相同总容量的单个大电池包的电化学老化机理模型,嵌入到AVL/Cruise搭建整车仿真平台中进行联合仿真。研究结果表明:虽然所提出的双源电池系统相比单个大电池包在相同工况中的放电倍率和深度更大,导致老化速率略有加快,但由于双源电池系统中主、副电池包的利用率更高,其全寿命里程之和相比单个大电池包方案反而有17%以上的提升;结合电池梯次利用模型和近年来电池价格的统计结果对全生命周期成本进行计算,认为双源电池系统方案在保证换电运营商获得一定盈利空间的情况下,可以降低全生命周期总拥有成本。     

四驱混联电动汽车的燃油经济性优化

从等效燃油量出发,建立了四驱混联电动汽车在充/放电模式下的等效模型。控制发动机工作在最经济区域,以等效燃油消耗率为优化目标函数,寻求出整车燃油消耗量最低的理想操作线。通过仿真和台架试验得到燃油经济性优化结果,结果表明理想操作线决定了发动机和各个电机的最佳控制值,可使车辆系统的效率最高,油耗最低。     

燃料电池客车镍氢蓄电池性能匹配

基于燃料电池客车行驶特性和其能量流控制策略对镍氢蓄电池组的功能需求,依据试验数据分析了镍氢蓄电池脉冲功率容量、可用能量与放电深度的关系特性,从脉冲功率容量、充放电能量和放电深度等方面对燃料电池客车进行蓄电池组性能匹配。装车实践表明,该匹配方法高效可行,不仅极大地提高了车辆的机动性和制动能量回馈吸收,而且避免了以往蓄电池频繁处于过充过放状态的缺陷,提高了蓄电池性能并延长了其使用寿命。