动力电池集成加热系统建模与控制仿真

doi:10.3969/j.issn.1674-0696.2025.01.15

摘要/Abstract

摘要： 为提高车用动力电池在低温环境下的性能，设计了一种以正温度系数热敏电阻(PTC)为主要加热源，空调系统余热作为辅助热源的电池加热系统，基于该系统的传热过程，建立传热数学模型，并利用AMEsim和MATLAB软件建立该系统的仿真模型。电池升温的过程具有延时大、响应慢的特性，为提高系统响应速度，基于模型预测控制算法设计PTC和水泵电机的控制策略。在CLTC-P工况下的仿真结果表明：利用空调余热能提升电池加热速率；与PID控制相比，采用模型预测控制使加热器工作时间减少了106 s，在加热能耗上减少了0.07 kWh。

关键词: 车辆工程；新能源汽车；热管理；电池升温；模型预测控制

Abstract: In order to improve the performance of vehicle power battery in low temperature environment, a battery heating system with positive temperature coefficient (PTC) thermistor as the main heating source and the waste heat of the air conditioning system as the auxiliary heat source was designed. Based on the heat transfer process of the proposed system, a heat transfer mathematical model was established, and AMEsim and MATLAB software were used to establish a simulation model of the proposed system. The process of battery heating had the characteristics of large delay and slow response. In order to improve the response speed of the system, the control strategy of PTC and water pump motor was designed based on the model predictive control algorithm. The simulation results under CLTC-P condition show that the heating rate of the battery can be increased by using the waste heat of the air conditioner. Compared with PID control, the model predictive control reduces the working time of the heater by 106 seconds and the heating energy consumption by 0.07 kWh.

Key words: vehicle engineering; new energy vehicles; thermal management; battery temperature rise; model predictive control

中图分类号:

TP391.9

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