朱 波，夏应琪，姚明尧，杜如海

(合肥工业大学汽车工程技术研究院，安徽 合肥 230041)

1 引言

纯电动汽车是新能源汽车未来发展的主要方向之一，当前主要困扰纯电动汽车向市场推广的一大原因是冬季电池性能衰减。锂离子电池在低温环境下会出现电压降低，内阻升高的表现，导致其效率下降，实际容量降低[1]。因此，对低温电池组进行加温是纯电动汽车热管理系统的重要功能。

对电池组进行加温需要额外消耗大量的电能，因此较的高效率和精确的控制是电池加温系统的设计重点。电池组的加热手段主要有自身能量加热和外部能量加热，当前许多研究提出的方案采用了外部加热，以便于进行集成热管理，减少加热时的能量消耗[2，3]。电机废热被普遍利用到集成热管理的设计中，用来作为辅助热源节省能耗[4，5]。由于在电池加热系统控制中涉及到时滞控制的问题，电池温度通常具有缓变量的特点，传统PID等控制策略不能很好解决大时滞问题[6]，导致电池过度加热，浪费能量；电池工作时，自发热和热量散失速率变化频繁，这对电池加热控制的动态控制性能也提出了要求。预测控制因为其具有每个采样时刻预测系统未来动态及滚动优化的特性[7]，被认为是解决上述控制问题的有效手段。

为了研究集成热管理方案和控制策略对电池加热系统的性能和能耗的影响，本研究针对一种包含PTC(positive temperature coefficient)水暖加热器和电机-电池冷液换热器的电池液流加热系统进行了建模，并为加热元件PTC水暖加热器设计了一种线性时变的模型预测控制器，通过仿真分析，验证了该系统的加热性能以及节能优势。……