重卡辅助动力电池加热系统能耗对比及优化北大核心CSCD

清洁能源的重卡汽车因其零排放、长续航等特性近年来得到了迅速发展,其动力驱动配置多采用燃料电池为主动力电池为辅的形式。低温环境下,重卡辅助动力电池性能衰减不足以承担辅助动力源削峰填谷的重担。因此,加热辅助动力电池使其恢复充电放电性能对重卡汽车应对寒冷环境显得尤为重要。本工作以方形磷酸铁锂电池组为研究对象,通过实验测试单体磷酸铁锂电池−10℃、0℃、10℃、20℃的放电工况,得出电池的低温热特性,建立单体电池的热模型并验证其模型有效性。基于该模型提出了一种以石墨烯加热膜为主要热源,整车车载热源余热为辅助热源的加热升温系统。同时,为了降低该加热系统能耗,基于传热原理建立了电池加热系统线性时变模型预测控制器(MPC)。结果表明,重卡在C-WTVC的行驶工况下,电池加热系统通过换热器利用车载热源余热能够提升动力电池组升温速率,使用加热膜和换热器的加热系统比传统PTC加热系统能耗降低了30%。采用MPC控制策略的加热系统比PID控制的加热系统能耗降低了14%。