[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

说明书

本发明公开了一种电动汽车液冷管路前馈‑反馈控制系统及控制方法，所述控制系统包括控制模块(7)，电参数采集器(8)和温度采集器(9)，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)，所述控制方法包括前馈控制环节、反馈控制环节和整合输出环节。本发明提供的控制系统结构简单、成本低廉，其控制方法稳定可靠、适应性广、易于实现，十分适合大倍率突然放电场景下的电池包温度调节。

技术领域

本发明涉及电动汽车领域，具体涉及一种电动汽车液冷管路前馈-反馈控制系统及控制方法。

背景技术

电动汽车具有绿色环保和舒适节能等突出优点，是当前经济社会发展的重要领域。当前电动汽车多由锂离子动力电池包供能，锂离子工作过程存在不可避免的产热现象并导致电池包温度上升，由于锂离子电池高温下存在安全性能差和易损坏等问题，故需要对电池包进行温度控制，其主流的温度控制方法是使用液冷方式通过换热器对电池包进行冷却。目前公知的技术手段中电池包液冷管路的控制策略是实时采集电池包的温度值并与其给定值比较，根据比较结果来调节离心泵的转速，并最终改变通过换热器的流量值来实现电池包的温度调节。当通过电池包的总电流值变化不大时，上述反馈控制方法基本可以满足电池包的温度调节需求；但是，当电池包的总电流值突然急剧增大时，也会立即带来其产热量的突然升高，但由于热传递现象具有一定的时间滞后性，需要经过一段时长后才会体现出电池包温度采集值的上升。等发现温度采集值上升之后再采取相应的反馈控制措施，由于之前电池包内部积蓄了大量热量并已经对电芯造成了不利影响，故反馈控制方式存在不可避免的时间滞后问题，不能很好地满足上述温度控制需求。因此，有必要在反馈控制的基础上增加前馈控制环节，设计一种新的电动汽车液冷管路前馈-反馈控制系统及控制方法，以更好地满足电池包热管理需求。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种结构简单、成本低廉、稳定可靠、适应性广且易于实现的电动汽车液冷管路前馈-反馈控制系统及控制方法。本发明解决上述问题的技术方案是：一种电动汽车液冷管路前馈-反馈控制系统，用于电动汽车动力电池包冷却，所述电动汽车液冷管路包括但不限于离心泵(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。

基于上述电动汽车液冷管路前馈-反馈控制系统，提供一种电动汽车液冷管路前馈-反馈控制方法，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；