[发明专利]一种电动汽车液冷管路前馈-反馈控制系统及控制方法

权利要求书

1.一种电动汽车液冷管路前馈-反馈控制方法，用于电动汽车动力电池包冷却，其特征在于，该控制方法应用于电动汽车液冷管路前馈-反馈控制系统，所述电动汽车液冷管路包括离心泵(1)、与离心泵(1)机械连接且用于驱动离心泵(1)运转的可调速电机(2)、膨胀水箱(3)、第一换热器(4)和第二换热器(6)，所述离心泵(1)、膨胀水箱(3)、第一换热器(4)和第二换热器(6)通过管道依次连接且第二换热器(6)与离心泵(1)通过管道连接，与所述第一换热器(4)与电池包(5)紧贴并用于电池包(5)的冷却，所述第二换热器(6)用于冷却液的降温冷却；所述电动汽车液冷管路前馈-反馈控制系统包括控制模块(7)以及与控制模块(7)电性连接的电参数采集器(8)和温度采集器(9)，所述控制模块(7)还与可调速电机(2)电性连接以感知和控制其转速，所述控制模块(7)包括前馈控制器(71)、PID控制器(72)和截断器(73)，所述电参数采集器(8)用于实时采集电池包(5)的总端电压值和总电流值，所述温度采集器(9)用于实时采集电池包(5)内部多处位置的温度测试值并同步地对这些温度测试值取平均后作为电池包(5)的温度值以用于输出；所述控制方法包括基于前馈控制器(71)的前馈控制环节、基于PID控制器(72)的反馈控制环节和基于截断器(73)的整合输出环节，且所述前馈控制环节和反馈控制环节同步输出各自的运算结果，其中：

(a)前馈控制环节中，按照一定的时间间隔，利用电参数采集器(8)获得电池包(5)的总端电压值时间序列和总电流值时间序列，利用温度采集器(9)获得电池包(5)的温度值时间序列，将以上采集信息送入前馈控制器(71)计算并输出电机调速值Δn₁；

(b)反馈控制环节中，按照一定的时间间隔，利用温度采集器(9)获得电池包(5)的温度值并与给定的电池包(5)的温度设定值相比较以获得二者的偏差，将比较结果送入PID控制器(72)，经PID运算后输出电机调速值Δn₂；

(c)整合输出环节，将前馈控制环节输出的电机调速值Δn₁和反馈控制环节输出的电机调速值Δn₂相加后送入截断器(73)，同时将可调速电机(2)的当前转速值n_i送入截断器(73)，再根据下式进行截断计算以得到可调速电机(2)的调速值Δn并最终输出至可调速电机(2)完成转速调节：

式(1)中，Δn₁、Δn₂和Δn分别为前馈控制器(71)、PID控制器(72)和截断器(73)输出的电机调速值运算结果，N_min和N_max分别为根据设计资料事先输入截断器(73)的离心泵(1)的最低许可转速和最高许可转速，n_i为可调速电机(2)的当前转速值，以上转速值的单位均为r/min。

2.权利要求1所述电动汽车液冷管路前馈-反馈控制方法，其特征在于，所述前馈控制环节中利用前馈控制器(71)计算并输出电机调速值Δn₁的方法，分为以下步骤：

步骤1、基于采集得到的电池包(5)的总端电压值时间序列、总电流值时间序列和温度值时间序列，获得当前时刻电池包(5)的当前总端电压值U_i、当前总电流值I_i和当前温度值T_i，并计算获得当前时刻之前的Δt时间段内电池包(5)的平均端电压值U_m、平均总电流值I_m和平均温度值T_m，其中时间段的时长Δt处于1分钟至10分钟之间；

步骤2、根据步骤1获得的当前温度值T_i和平均温度值T_m，查阅事先存储在前馈控制器(71)中的电池包(5)的不同温度下总开路电压值的信息表格，选取与当前温度值T_i最为接近的两个温度值所对应的总开路电压值以及与平均温度值T_m最为接近的两个温度值所对应的总开路电压值，并通过插值计算获得与当前温度值T_i对应的电池包(5)的当前总开路电压值E_i以及与平均温度值T_m对应的电池包(5)的平均总开路电压值E_m；

步骤3、将电池包(5)的当前总开路电压值E_i与当前总端电压值U_i之差乘以当前总电流值I_i获得当前产热量估计值P_i，并将电池包(5)的平均总开路电压值E_m与平均总端电压值U_m之差乘以平均总电流值I_m获得平均产热量估计值P_m；

步骤4、根据下式计算电机调速值Δn₁并输出：

式(2)中，Δn₁为前馈控制器(71)输出的电机调速值，单位为r/min；P_i和P_m分别为当前产热量估计值和平均产热量估计值；k为取值在10至500之间的比例系数；q为取值在1.2至5之间的判别系数。