[发明专利]基于纯电动汽车PTC的PID+FF前馈闭环控制方法

说明书

本发明涉及一种基于纯电动汽车PTC的PID+FF前馈闭环控制方法，空调系统进入正常模式后，根据温度误差值通过带积分偏离的位置式PID控制子算法和查表PID控制子算法分别计算出一个PTC的分PWM值，并根据目标温度值通过带前馈补偿的位置式PID控制子算法计算出一个PTC的分PWM值，然后将得出的三个分PWM值进行加和计算得出一个总PWM值，最后利用该总PWM值对PTC元件进行功率调节以实现对温度调节。在空调系统启动或关闭时，采用带有启动/关闭保护的位置式PID控制子算法计算PTC的PWM值。采用本闭环控制方法可对PTC元件的发热功率进行精确控制，达到“变功率，定温度”的控制效果。

技术领域

本发明涉及纯电动汽车空调系统控制技术领域，尤其涉及一种基于纯电动汽车PTC的PID+FF前馈的闭环控制方法。

背景技术

电动汽车的实际应用中不可避免会遇到严寒季节电池包过冷导致车辆故障等问题，所以PTC 在整个汽车控制中扮演着极为重要的角色，它关系整个电池系统运行的安全性。同时，PTC 也控制整个车内的温度，所以也关系了整车给用户的舒适体验。

目前，传统汽车一般采用开环算法来控制 PTC，开环算法由于控制简单而被大多厂商所接受。但这种传统开环控制的算法无法按需提供热源，所以导致 PTC 输出的热源过多或者过少，从而带来能耗加大，车内舒适感差等弊端。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于纯电动汽车PTC的PID+FF前馈闭环控制方法，通过PID根据当前的温差自动计算PTC所需提供的功率，并实时校正，最终对PTC实现“变功率、定温度”的控制目的，从而解决现有PID开环控制所存在的能量浪费、舒适感不强及空调系统不稳定等难题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为，一种基于纯电动汽车PTC的PID+FF前馈闭环控制方法，包括以下步骤：获取电动汽车的空调系统的目标温度值，实时采集空调系统的当前温度值，计算目标温度值与当前温度值之间的温度误差值，空调系统进入正常工作模式后，根据温度误差值通过带积分偏离的位置式PID控制子算法和查表PID控制子算法分别计算出一个PTC的分PWM值，并根据目标温度值通过带前馈补偿的位置式PID控制子算法计算出一个PTC的分PWM值，然后将得出的三个分PWM值进行加和计算得出一个总PWM值，最后利用该总PWM值对PTC元件进行功率调节以实现对温度调节。所述带积分偏离的位置式PID控制子算法、带前馈补偿的位置式PID控制子算法和查表PID控制子算法构成了位置式PID控制算法。

作为本发明的一种改进，所述位置式PID控制算法还包括带有启动/关闭保护的位置式PID控制子算法，在空调系统进入启动模式或关机（即初次启动或关闭）时，采用带有启动/关闭保护的位置式PID控制子算法计算PTC的PWM值，控制PTC元件按照该PWM值进行功率调节。

作为本发明的一种改进，所述带积分偏离的位置式PID控制子算法的基本思路是：在当前温度值与目标温度值之间偏差较大（即温度误差值较大）时，采用小积分系数计算出一个PTC的分PWM值，以减小积分作用，在温度误差值逼近到特定区间时，采用大积分系数计算出一个PTC的分PWM值，以减小稳态误差，而在温度误差值达到理想区间时，将积分系数设置为0计算出一个PTC的分PWM值，以取消积分作用。

作为本发明的一种改进， 所述带前馈补偿的位置式PID控制子算法的基本思路是：利用目标温度值进行查表运算得出一个PTC的PWM补偿值，该PWM补偿值即为由带前馈补偿的位置式PID控制子算法计算得出的一个PTC的分PWM值。将PWM补偿值与通过带积分偏离的位置式PID控制子算法和查表PID控制子算法计算得出的PWM值进行加和计算得出最终的PWM值。

作为本发明的一种改进， 所述查表PID控制子算法的基本思路是：根据温度误差值分别进行查表得出一个比例系数、一个积分系数和一个微分系数，将查表得出的比例系数、积分系数和微分系数代入PID与PTC的换算关系式中计算得出一个PTC的分PWM值。