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針對電池冷卻系統的高度非線性、參數時變和遲滯等特點,為了快速降低電池的溫度,使電池工作在理想溫度范圍,并實現節能的目的,論文采用迭代動態規劃算法優化電池的冷卻系統,以最小的能量損耗使電池組的溫度穩定在目標溫度范圍內。
研究內容
1. 基于電池的生熱特性和牛頓冷卻定律,建立電池組集中質量熱模型,并與AMESim中建立的電池液冷系統模型進行對比,驗證其準確性。


圖2?AMESim電池組冷卻系統模型
2. 針對電池熱管理系統的高度非線性與時變性,提出一種在多維搜索空間迭代逼近最優值的IDP策略。

圖3?迭代動態算法邊界收斂圖

3.?通過MATLAB-AMESim聯合仿真對比,以驗證IDP優化策略的高效性與節能性。

圖5?IDP冷卻優化策略設計框圖
1.?基于論文提出的優化策略,終端電池的溫度穩定時間提高了76.49%,最大溫度誤差減小了52.79%,超調量減小了53%。同時,在不同循環測試下電池組最大溫差始終保持在2K以內。故基于IDP的優化策略,動力電池組的冷卻速率更快,終值更接近目標溫度。
表1?U_N_N工況溫度曲線的響應參數






圖8?U_N_U工況冷卻液流速與能量消耗對比

圖9?U_N_U工況冷卻系統瞬時能耗

圖10?冷卻系統總能耗
創新點和意義
針對目前動力電池熱管理系統中能量過度損耗的問題,論文提出了IDP優化策略,仿真結果表明該策略以最小的能耗對電池組溫度進行快速冷卻,冷卻液流速穩定,驗證了IDP優化策略的高效性與節能性。具有重要的理論指導意義與工程應用價值。
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