CN112490540B - 动力电池***及其温度控制方法、装置、介质及处理器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种动力电池***的温度控制方法、装置、动力电池***、存储介质及处理器,该方法包括:所述动力电池***,包括:电池组和温控模块;所述温控模块,能够利用冷却液对所述电池组的温度进行降温或升温;所述动力电池***的温度控制方法,包括:获取所述动力电池***中电池组的温度参数和电流参数;采用模糊PID控制策略和预测控制策略,根据所述温度参数和所述电流参数,控制所述温控模块的冷却液出口温度,以将所述电池组的温度控制在设定温度范围内。该方案,通过使电池组在设定温度范围工作,提高电池供电可靠性。
Description
技术领域
本发明属于电池技术领域,涉及一种动力电池***及其温度控制方法、装置、介质及处理器,具体涉及一种动力电池***的温度控制方法、装置、动力电池***、存储介质及处理器,尤其涉及一种新能源动力电池热管理的方法、装置、动力电池***、存储介质及处理器。
背景技术
电动汽车电池管理***需要,对电池温度(如电池组工作温度)进行控制。但由于电池热管理工况复杂多变,使得电池温度难以控制,影响电池供电可靠性。
上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案,并不代表承认上述内容是现有技术。
发明内容
本发明的目的在于,提供一种动力电池***的温度控制方法、装置、动力电池***、存储介质及处理器,以解决由于电池热管理工况复杂多变,使得电池温度难以控制,影响电池供电可靠性的问题,达到通过使电池组在设定温度范围工作,提高电池供电可靠性的效果。
本发明提供一种动力电池***的温度控制方法,包括:所述动力电池***,包括:电池组和温控模块;所述温控模块,能够利用冷却液对所述电池组的温度进行降温或升温;所述动力电池***的温度控制方法,包括:获取所述动力电池***中电池组的温度参数和电流参数;采用模糊PID控制策略和预测控制策略,根据所述温度参数和所述电流参数,控制所述温控模块的冷却液出口温度,以将所述电池组的温度控制在设定温度范围内。
在一些实施方式中,所述温度参数,包括:电池组的温度,电池组的温度偏差,以及电池组的温度偏差变化量;所述电流参数,包括:电池组的电流变化量;获取所述动力电池***中电池组的温度参数和电流参数,包括:获取所述动力电池***中电池组的温度和电流;确定获取的所述动力电池***中电池组的温度与设定温度之间的温度差值,作为温度偏差;并按第一设定周期,确定所述温度偏差的变化量,作为温度偏差变化量;确定获取的所述动力电池***中电池组的电流与设定电流之间的电流差值,作为电流偏差;并按第二设定周期,确定所述电流偏差的变化量,作为电流偏差变化量。
在一些实施方式中,采用模糊PID控制策略和预测控制策略,根据所述温度参数和所述电流参数,控制所述温控模块的冷却液出口温度,包括:确定所述电池组的温度是否大于第一设定温度;若所述电池组的温度大于第一设定温度,则控制所述温控模块进入预设的制冷模式;并在控制所述温控模块进入预设的制冷模式后,根据所述电池组的温度偏差和所述电池组的温度偏差变化量采用模糊PID控制策略,并根据所述电池组的电流变化量采用预测控制策略,控制所述温控模块的冷却液出口温度;若所述电池组的温度不大于第一设定温度,则根据所述电池组的温度与第二设定温度之间的关系进一步控制所述温控模块的冷却液出口温度。
在一些实施方式中,在控制所述温控模块进入预设的制冷模式后,根据所述电池组的温度偏差和所述电池组的温度偏差变化量采用模糊PID控制策略,并根据所述电池组的电流变化量采用预测控制策略,控制所述温控模块的冷却液出口温度,包括:在控制所述温控模块进入预设的制冷模式后,根据所述电池组的温度偏差和所述电池组的温度偏差变化量,采用模糊PID控制策略,控制预设的智能温控器工作;并根据所述电池组的电流变化量,采用预测控制策略,控制预设的电流预估器工作,以控制所述温控模块的冷却液出口温度;确定所述电池组的温度是否已降低至小于第三设定温度;若所述电池组的温度已降低至小于第三设定温度,则控制所述温控模块退出所述制冷模式,使所述电池组的温度维持在设定温度范围内;若所述电池组的温度未降低至小于第三设定温度,则控制所述温控模块继续在所述制冷模式下运行。
在一些实施方式中,根据所述电池组的温度与第二设定温度之间的关系进一步控制所述温控模块的冷却液出口温度,包括:确定所述电池组的温度是否小于第二设定温度;若所述电池组的温度小于所述第二设定温度,则控制所述温控模块进入预设的制热模式;并在控制所述温控模块进入预设的制热模式后,根据所述电池组的温度偏差和所述电池组的温度偏差变化量采用模糊PID控制策略,并根据所述电池组的电流变化量采用预测控制策略,控制所述温控模块的冷却液出口温度;确定所述电池组的温度是否已升高至大于第三设定温度;若所述电池组的温度已升高至大于第三设定温度,则控制所述温控模块退出所述制冷模式,使所述电池组的温度维持在设定温度范围内;若所述电池组的温度未已升高至大于第三设定温度,则控制所述温控模块继续在所述制热模式下运行。
在一些实施方式中,在所述智能温控器中,设置有PID控制器;根据所述电池组的温度偏差和所述电池组的温度偏差变化量,采用模糊PID控制策略,控制预设的智能温控器工作,包括:对所述电池组的温度偏差和所述电池组的温度偏差变化量进行模糊控制,得到所述PID控制器的控制增量,作为所述PID控制器的输入量;其中,所述PID控制器,根据所述输入量进行PID处理,输出频率控制信号,以控制所述温控模块的冷却液出口温度,实现对所述电池组的温度的控制。
在一些实施方式中,根据所述电池组的电流变化量,采用预测控制策略,控制预设的电流预估器工作,包括:以所述电池组的电流变化量作为所述电流预估器的输入量;其中,所述电流预估器,基于所述电池组的电流变化量预测因所述电池组的电流变化量引起的所述电池组的温度变化预估量,并根据所述电池组的温度变化预估量输出频率补偿信号,以结合所述频率控制信号和所述频率补偿信号,控制所述温控模块的冷却液出口温度,实现对所述电池组的温度的控制。
与上述方法相匹配,本发明另一方面提供一种动力电池***的温度控制装置,包括:所述动力电池***,包括:电池组和温控模块;所述温控模块,能够利用冷却液对所述电池组的温度进行降温或升温;所述动力电池***的温度控制装置,包括:获取单元,被配置为获取所述动力电池***中电池组的温度参数和电流参数;控制单元,被配置为采用模糊PID控制策略和预测控制策略,根据所述温度参数和所述电流参数,控制所述温控模块的冷却液出口温度,以将所述电池组的温度控制在设定温度范围内。
在一些实施方式中,所述温度参数,包括:电池组的温度,电池组的温度偏差,以及电池组的温度偏差变化量;所述电流参数,包括:电池组的电流变化量;所述获取单元,获取所述动力电池***中电池组的温度参数和电流参数,包括:获取所述动力电池***中电池组的温度和电流;确定获取的所述动力电池***中电池组的温度与设定温度之间的温度差值,作为温度偏差;并按第一设定周期,确定所述温度偏差的变化量,作为温度偏差变化量;确定获取的所述动力电池***中电池组的电流与设定电流之间的电流差值,作为电流偏差;并按第二设定周期,确定所述电流偏差的变化量,作为电流偏差变化量。
在一些实施方式中,所述控制单元,采用模糊PID控制策略和预测控制策略,根据所述温度参数和所述电流参数,控制所述温控模块的冷却液出口温度,包括:确定所述电池组的温度是否大于第一设定温度;若所述电池组的温度大于第一设定温度,则控制所述温控模块进入预设的制冷模式;并在控制所述温控模块进入预设的制冷模式后,根据所述电池组的温度偏差和所述电池组的温度偏差变化量采用模糊PID控制策略,并根据所述电池组的电流变化量采用预测控制策略,控制所述温控模块的冷却液出口温度;若所述电池组的温度不大于第一设定温度,则根据所述电池组的温度与第二设定温度之间的关系进一步控制所述温控模块的冷却液出口温度。
在一些实施方式中,所述控制单元,在控制所述温控模块进入预设的制冷模式后,根据所述电池组的温度偏差和所述电池组的温度偏差变化量采用模糊PID控制策略,并根据所述电池组的电流变化量采用预测控制策略,控制所述温控模块的冷却液出口温度,包括:在控制所述温控模块进入预设的制冷模式后,根据所述电池组的温度偏差和所述电池组的温度偏差变化量,采用模糊PID控制策略,控制预设的智能温控器工作;并根据所述电池组的电流变化量,采用预测控制策略,控制预设的电流预估器工作,以控制所述温控模块的冷却液出口温度;确定所述电池组的温度是否已降低至小于第三设定温度;若所述电池组的温度已降低至小于第三设定温度,则控制所述温控模块退出所述制冷模式,使所述电池组的温度维持在设定温度范围内;若所述电池组的温度未降低至小于第三设定温度,则控制所述温控模块继续在所述制冷模式下运行。
在一些实施方式中,所述控制单元,根据所述电池组的温度与第二设定温度之间的关系进一步控制所述温控模块的冷却液出口温度,包括:确定所述电池组的温度是否小于第二设定温度;若所述电池组的温度小于所述第二设定温度,则控制所述温控模块进入预设的制热模式;并在控制所述温控模块进入预设的制热模式后,根据所述电池组的温度偏差和所述电池组的温度偏差变化量采用模糊PID控制策略,并根据所述电池组的电流变化量采用预测控制策略,控制所述温控模块的冷却液出口温度;确定所述电池组的温度是否已升高至大于第三设定温度;若所述电池组的温度已升高至大于第三设定温度,则控制所述温控模块退出所述制冷模式,使所述电池组的温度维持在设定温度范围内;若所述电池组的温度未已升高至大于第三设定温度,则控制所述温控模块继续在所述制热模式下运行。
在一些实施方式中,在所述智能温控器中,设置有PID控制器;所述控制单元,根据所述电池组的温度偏差和所述电池组的温度偏差变化量,采用模糊PID控制策略,控制预设的智能温控器工作,包括:对所述电池组的温度偏差和所述电池组的温度偏差变化量进行模糊控制,得到所述PID控制器的控制增量,作为所述PID控制器的输入量;其中,所述PID控制器,根据所述输入量进行PID处理,输出频率控制信号,以控制所述温控模块的冷却液出口温度,实现对所述电池组的温度的控制。
在一些实施方式中,所述控制单元,根据所述电池组的电流变化量,采用预测控制策略,控制预设的电流预估器工作,包括:以所述电池组的电流变化量作为所述电流预估器的输入量;其中,所述电流预估器,基于所述电池组的电流变化量预测因所述电池组的电流变化量引起的所述电池组的温度变化预估量,并根据所述电池组的温度变化预估量输出频率补偿信号,以结合所述频率控制信号和所述频率补偿信号,控制所述温控模块的冷却液出口温度,实现对所述电池组的温度的控制。
与上述装置相匹配,本发明再一方面提供一种动力电池***,包括:以上所述的动力电池***的温度控制装置。
与上述方法相匹配,本发明再一方面提供一种存储介质,所述存储介质包括存储的程序,其中,在所述程序运行时控制所述存储介质所在设备执行以上所述的动力电池***的温度控制方法。
与上述方法相匹配,本发明再一方面提供一种处理器,所述处理器用于运行程序,其中,所述程序运行时执行以上所述的动力电池***的温度控制方法。
由此,本发明的方案,通过采用模糊PID控制和预测控制,通过采集电池温度和电流大小,控制冷却液出口温度,最终控制电池组在最合适温度范围工作,从而,通过使电池组在设定温度范围工作,提高电池供电可靠性。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。
下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明的动力电池***的温度控制方法的一实施例的流程示意图;
图2为本发明的方法中获取所述动力电池***中电池组的温度参数和电流参数的一实施例的流程示意图;
图3为本发明的方法中采用模糊PID控制策略和预测控制策略,根据所述温度参数和所述电流参数,控制所述温控模块的冷却液出口温度的一实施例的流程示意图;
图4为本发明的方法中根据所述电池组的温度偏差和所述电池组的温度偏差变化量采用模糊PID控制策略,并根据所述电池组的电流变化量采用预测控制策略,控制所述温控模块的冷却液出口温度的一实施例的流程示意图;
图5为本发明的方法中根据所述电池组的温度与第二设定温度之间的关系进一步控制所述温控模块的冷却液出口温度的一实施例的流程示意图;
图6为本发明的动力电池***的温度控制装置的一实施例的结构示意图;
图7为本发明的电池热管理策略的一实施例的控制流程示意图;
图8为本发明的智能温控器的一实施例的控制原理示意图;
图9为本发明的智能温控器的一实施例的控制流程示意图。
结合附图,本发明实施例中附图标记如下:
102-获取单元;104-控制单元。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
根据本发明的实施例,提供了一种动力电池***的温度控制方法,如图1所示本发明的方法的一实施例的流程示意图。所述动力电池***,包括:电池组和温控模块;所述温控模块,能够利用冷却液对所述电池组的温度进行降温或升温。所述动力电池***的温度控制方法,包括:步骤S110和步骤S120。
在步骤S110处,获取所述动力电池***中电池组的温度参数和电流参数。
其中,所述温度参数,包括:电池组的温度,电池组的温度偏差,以及电池组的温度偏差变化量。所述电流参数,包括:电池组的电流变化量。
在一些实施方式中,可以结合图2所示本发明的方法中获取所述动力电池***中电池组的温度参数和电流参数的一实施例流程示意图,进一步说明步骤S110中获取所述动力电池***中电池组的温度参数和电流参数的具体过程,可以包括:步骤S210至步骤S230。
步骤S210,获取所述动力电池***中电池组的温度和电流。
步骤S220,确定获取的所述动力电池***中电池组的温度与设定温度之间的温度差值,作为温度偏差;并按第一设定周期,确定所述温度偏差的变化量,作为温度偏差变化量。
步骤S230,确定获取的所述动力电池***中电池组的电流与设定电流之间的电流差值,作为电流偏差;并按第二设定周期,确定所述电流偏差的变化量,作为电流偏差变化量。
具体地,传感器实时采集电池组温度与电流大小。按第一设定周期,计算温度偏差变化量。按第二设定周期,计算电流变化量。其中,温度偏差实时计算,温度偏差变化量计算60s一个周期,电流变化量计算30s一个周期。
在步骤S120处,采用模糊PID控制策略和预测控制策略,根据所述温度参数和所述电流参数,控制所述温控模块的冷却液出口温度,以通过对所述温控模块的冷却液出口温度的控制,实现对所述电池组的温度进行降温或升温,将所述电池组的温度控制在设定温度范围内。
由此,通过采用模糊PID控制和预测控制,通过采集电池温度和电流大小,控制冷却液出口温度,最终控制电池组在最合适温度范围工作,可以满足在工况恶劣情况和复杂车况下的温度控制,如可以满足在环境温度的剧烈变化和汽车功率的大幅变化的情况下的温度控制,其热管理方式效果更好,也更加节能,能提升动力电池***供电的可靠性。
在一些实施方式中,可以结合图3所示本发明的方法中采用模糊PID控制策略和预测控制策略,根据所述温度参数和所述电流参数,控制所述温控模块的冷却液出口温度的一实施例流程示意图,进一步说明步骤S120中采用模糊PID控制策略和预测控制策略,根据所述温度参数和所述电流参数,控制所述温控模块的冷却液出口温度的具体过程,可以包括:步骤S310至步骤S330。
步骤S310,确定所述电池组的温度是否大于第一设定温度(如30℃)。
步骤S320,若所述电池组的温度大于第一设定温度,则控制所述温控模块进入预设的制冷模式;并在控制所述温控模块进入预设的制冷模式后,根据所述电池组的温度偏差和所述电池组的温度偏差变化量采用模糊PID控制策略,并根据所述电池组的电流变化量采用预测控制策略,控制所述温控模块的冷却液出口温度。
具体地,判断电池组温度(即电池组的温度)是否大于30℃。若电池组温度大于30℃,则进入制冷模式,智能温控器工作,电流预估器工作。若电池组温度不大于30℃,则判断电池组温度是否小于20℃。
在一些实施方式中,步骤S320中在控制所述温控模块进入预设的制冷模式后,根据所述电池组的温度偏差和所述电池组的温度偏差变化量采用模糊PID控制策略,并根据所述电池组的电流变化量采用预测控制策略,控制所述温控模块的冷却液出口温度的具体过程,可以参见以下示例性说明。
下面结合图4所示本发明的方法中根据所述电池组的温度偏差和所述电池组的温度偏差变化量采用模糊PID控制策略,并根据所述电池组的电流变化量采用预测控制策略,控制所述温控模块的冷却液出口温度的一实施例流程示意图,进一步说明步骤S320中根据所述电池组的温度偏差和所述电池组的温度偏差变化量采用模糊PID控制策略,并根据所述电池组的电流变化量采用预测控制策略,控制所述温控模块的冷却液出口温度的具体过程,可以包括:步骤S410至步骤S440。
步骤S410,在控制所述温控模块进入预设的制冷模式后,根据所述电池组的温度偏差和所述电池组的温度偏差变化量,采用模糊PID控制策略,控制预设的智能温控器工作;并根据所述电池组的电流变化量,采用预测控制策略,控制预设的电流预估器工作,以控制所述温控模块的冷却液出口温度。
步骤S420,确定所述电池组的温度是否已降低至小于第三设定温度(如25℃)。
步骤S430,若所述电池组的温度已降低至小于第三设定温度,则控制所述温控模块退出所述制冷模式,使所述电池组的温度维持在设定温度范围内。
步骤S440,若所述电池组的温度未降低至小于第三设定温度,则控制所述温控模块继续在所述制冷模式下运行。
具体地,进入制冷模式,智能温控器工作,电流预估器工作。之后,再判断电池组温度是否小于25℃。若电池组温度小于25℃,则将电池组温度控制在设定温度范围内。若电池组温度不小于25℃,则返回继续执行制冷模式。
步骤S330,若所述电池组的温度不大于第一设定温度,则根据所述电池组的温度与第二设定温度之间的关系进一步控制所述温控模块的冷却液出口温度。第二设定温度,如20℃。
由此,通过电池温度偏差和偏差变化量,运用智能控制策略控制冷却液温度,其控制较相关方案中的热管理方式效果更好,也更加节能。
在一些实施方式中,可以结合图5所示本发明的方法中根据所述电池组的温度与第二设定温度之间的关系进一步控制所述温控模块的冷却液出口温度的一实施例流程示意图,进一步说明步骤S330中根据所述电池组的温度与第二设定温度之间的关系进一步控制所述温控模块的冷却液出口温度的具体过程,可以包括:步骤S510至步骤S550。
步骤S510,确定所述电池组的温度是否小于第二设定温度。
步骤S520,若所述电池组的温度小于所述第二设定温度,则控制所述温控模块进入预设的制热模式;并在控制所述温控模块进入预设的制热模式后,根据所述电池组的温度偏差和所述电池组的温度偏差变化量采用模糊PID控制策略,并根据所述电池组的电流变化量采用预测控制策略,控制所述温控模块的冷却液出口温度。当然,若所述电池组的温度不小于所述第二设定温度,则控制所述温控模块进入待机模式,使所述电池组的温度维持在设定温度范围内。
具体地,若电池组温度小于20℃,则进入制热模式,智能温控器工作。若电池组温度不小于20℃,则进入待机模式。
步骤S530,确定所述电池组的温度是否已升高至大于第三设定温度(如25℃)。
步骤S540,若所述电池组的温度已升高至大于第三设定温度,则控制所述温控模块退出所述制冷模式,使所述电池组的温度维持在设定温度范围内。
步骤S550,若所述电池组的温度未已升高至大于第三设定温度,则控制所述温控模块继续在所述制热模式下运行。
具体地,判断电池组温度是否大于25℃。若电池组温度大于25℃,则将电池组温度控制在设定温度范围内。若电池组温度不大于25℃,则返回继续执行制热模式。
在一些实施方式中,在所述智能温控器中,设置有PID控制器。
在智能温控器中,还设置有预估模型Hs(s):
Hs(Ss)=G′s(S)(1-e-τs)。
在一些实施方式中,步骤S410和步骤S520中根据所述电池组的温度偏差和所述电池组的温度偏差变化量,采用模糊PID控制策略,控制预设的智能温控器工作,包括:对所述电池组的温度偏差和所述电池组的温度偏差变化量进行模糊控制,得到所述PID控制器的控制增量,作为所述PID控制器的输入量。所述模糊控制,包括:输入量模糊化、模糊规则推理和输出量反模糊化处理。
具体地,根据控制器的精度与实际要求,将各变量参数在其论域上划分成连续的七个模糊集合,分别为NB(负大)、NM(负中)、NS(负小)、ZO(零)、PS(正小)、PM(正中)和PB(正大)。其量化因子ke为1,偏差变化率ec基本论域为[-1,1],因此量化因子kec为0.3,从而得到ec模糊论域为[-0.3,0.3]。另有,e模糊论域为[-3,3],三个输出量模糊论域分别为ΔKp∈[-0.3,0.3]、ΔKi∈[-0.06,0.06]、ΔKd∈[-3,3]。其中,任何科学理论都有它的研究对象,这些对象构成一个不空的集合,称为论域。论域是一个数学***,分为原始域和非原始域(构造域)。
建立PID三个参数与偏差e和偏差变率ec的模糊规则,通过if-then模糊规则建立模糊规则表,如:If e is NB and ec is NB then kp is PB(即,如果偏差e是NB、且偏差变化率ec是NB,则比例系数kp是PB),If e is NB and ec is NB then ki is PB(即,如果偏差e是NB、且偏差变化率ec是NB,则积分系数ki是PB),If e is NB and ec is NB then kd isPB(即,如果偏差e是NB、且偏差变化率ec是NB,则微分系数kd是PB)。
该控制器接收实时的温度偏差e跟偏差变化率ec的值,再通过隶属度函数映射到模糊子集上,根据建立的模糊规则库进行模糊推理,将模糊推理结果转化成控制增量ΔKp、ΔKi和ΔKd,得到实时的PID参数如下所示:
其中,所述PID控制器,根据所述输入量进行PID处理,输出频率控制信号,以控制所述温控模块的冷却液出口温度,实现对所述电池组的温度的控制。
具体地,智能温控器主要基于模糊PID控制器组成。其中,针对新能源汽车电池组的特点,选取设定温度与实际温度的偏差e和偏差变化率ec作为模糊控制的两个输入量,三个输出量由ΔKp、ΔKi和ΔKd组成。模糊PID控制器,是二阶模糊控制器,通过接收输入参数,输出在不同实时状态下ΔKp、ΔKi和ΔKd的动态值,作为PID的三个输入参数,传入PID控制器中,最后输出频率控制信号,来调节冷却液温度,实现对电池组温度的动态控制。
在一些实施方式中,步骤S410中根据所述电池组的电流变化量,采用预测控制策略,控制预设的电流预估器工作,包括:以所述电池组的电流变化量作为所述电流预估器的输入量。
其中,所述电流预估器,基于所述电池组的电流变化量预测因所述电池组的电流变化量引起的所述电池组的温度变化预估量,并根据所述电池组的温度变化预估量输出频率补偿信号,以结合所述频率控制信号和所述频率补偿信号,控制所述温控模块的冷却液出口温度,实现对所述电池组的温度的控制。
具体地,制冷模式下加入了基于电流的预估器,在被控对象电池组的传递函数之前加入预估环节,使调节器***因电流波动引起的电池组温度变化以提前变化冷却液温度以减小制冷超调量。其预估模型为:
Hs(S)=G′s(S)(1-e-τs)。
通过对电流预估的判断以输出补偿频率值Fh。此时制冷输出频率值为Fn=Fpid+Fh。通过上式实时PID参数调节和预估器估计,输出控制频率,控制压缩机转速,从而控制冷却液温度,可对电池组进行智能控制,将电池组工作温度控制在20℃-30℃范围内,即可实现对电池的高效智能热管理。
电池组的温度范围在20℃-30℃附近时电池的工作特性曲线最优,因此电池组目标基准温度为25℃。在电池组的热管理策略开启的状态下,首先判断电池组温度,若电池组温度大于30℃,则进入制冷模式,在制冷模式下,设定温度27℃,停机温度25℃,智能温控器控制的输入量为温差与温差变化量,电流变化量作为预估器输入。若温度小于20℃则进入制热模式,在制热模式下,设定温度23℃,停机温度25℃,智能温控器控制的输入量为温差与温差变化量。
由此,基于模糊控制与PID结合的控制方式控制冷却液温度以控制电池组温度,通过电流变化***可能的电池温度变化,提前控制温度。
经大量的试验验证,采用本实施例的技术方案,通过采用模糊PID控制和预测控制,通过采集电池温度和电流大小,控制冷却液出口温度,最终控制电池组在最合适温度范围工作,从而,通过使电池组在设定温度范围工作,提高电池供电可靠性。
根据本发明的实施例,还提供了对应于动力电池***的温度控制方法的一种动力电池***的温度控制装置。参见图6所示本发明的装置的一实施例的结构示意图。所述动力电池***,包括:电池组和温控模块。所述温控模块,能够利用冷却液对所述电池组的温度进行降温或升温。所述动力电池***的温度控制装置,包括:获取单元102和控制单元104。
其中,获取单元102,被配置为获取所述动力电池***中电池组的温度参数和电流参数。该获取单元102的具体功能及处理参见步骤S110。
其中,所述温度参数,包括:电池组的温度,电池组的温度偏差,以及电池组的温度偏差变化量。所述电流参数,包括:电池组的电流变化量。
在一些实施方式中,所述获取单元102,获取所述动力电池***中电池组的温度参数和电流参数,包括:
所述获取单元102,具体还被配置为获取所述动力电池***中电池组的温度和电流。该获取单元102的具体功能及处理还参见步骤S210。
所述获取单元102,具体还被配置为确定获取的所述动力电池***中电池组的温度与设定温度之间的温度差值,作为温度偏差;并按第一设定周期,确定所述温度偏差的变化量,作为温度偏差变化量。该获取单元102的具体功能及处理还参见步骤S220。
所述获取单元102,具体还被配置为确定获取的所述动力电池***中电池组的电流与设定电流之间的电流差值,作为电流偏差;并按第二设定周期,确定所述电流偏差的变化量,作为电流偏差变化量。该获取单元102的具体功能及处理还参见步骤S230。
具体地,传感器实时采集电池组温度与电流大小。按第一设定周期,计算温度偏差变化量。按第二设定周期,计算电流变化量。其中,温度偏差实时计算,温度偏差变化量计算60s一个周期,电流变化量计算30s一个周期。
控制单元104,被配置为采用模糊PID控制策略和预测控制策略,根据所述温度参数和所述电流参数,控制所述温控模块的冷却液出口温度,以通过对所述温控模块的冷却液出口温度的控制,实现对所述电池组的温度进行降温或升温,将所述电池组的温度控制在设定温度范围内。该控制单元104的具体功能及处理参见步骤S120。
由此,通过采用模糊PID控制和预测控制,通过采集电池温度和电流大小,控制冷却液出口温度,最终控制电池组在最合适温度范围工作,可以满足在工况恶劣情况和复杂车况下的温度控制,如可以满足在环境温度的剧烈变化和汽车功率的大幅变化的情况下的温度控制,其热管理方式效果更好,也更加节能,能提升动力电池***供电的可靠性。
在一些实施方式中,所述控制单元104,采用模糊PID控制策略和预测控制策略,根据所述温度参数和所述电流参数,控制所述温控模块的冷却液出口温度,包括:
所述控制单元104,具体还被配置为确定所述电池组的温度是否大于第一设定温度(如30℃)。该控制单元104的具体功能及处理还参见步骤S310。
所述控制单元104,具体还被配置为若所述电池组的温度大于第一设定温度,则控制所述温控模块进入预设的制冷模式;并在控制所述温控模块进入预设的制冷模式后,根据所述电池组的温度偏差和所述电池组的温度偏差变化量采用模糊PID控制策略,并根据所述电池组的电流变化量采用预测控制策略,控制所述温控模块的冷却液出口温度。该控制单元104的具体功能及处理还参见步骤S320。
具体地,判断电池组温度(即电池组的温度)是否大于30℃。若电池组温度大于30℃,则进入制冷模式,智能温控器工作,电流预估器工作。若电池组温度不大于30℃,则判断电池组温度是否小于20℃。
在一些实施方式中,所述控制单元104,在控制所述温控模块进入预设的制冷模式后,根据所述电池组的温度偏差和所述电池组的温度偏差变化量采用模糊PID控制策略,并根据所述电池组的电流变化量采用预测控制策略,控制所述温控模块的冷却液出口温度,包括:
所述控制单元104,具体还被配置为在控制所述温控模块进入预设的制冷模式后,根据所述电池组的温度偏差和所述电池组的温度偏差变化量,采用模糊PID控制策略,控制预设的智能温控器工作;并根据所述电池组的电流变化量,采用预测控制策略,控制预设的电流预估器工作,以控制所述温控模块的冷却液出口温度。该控制单元104的具体功能及处理还参见步骤S410。
所述控制单元104,具体还被配置为确定所述电池组的温度是否已降低至小于第三设定温度(如25℃)。该控制单元104的具体功能及处理还参见步骤S420。
所述控制单元104,具体还被配置为若所述电池组的温度已降低至小于第三设定温度,则控制所述温控模块退出所述制冷模式,使所述电池组的温度维持在设定温度范围内。该控制单元104的具体功能及处理还参见步骤S430。
所述控制单元104,具体还被配置为若所述电池组的温度未降低至小于第三设定温度,则控制所述温控模块继续在所述制冷模式下运行。该控制单元104的具体功能及处理还参见步骤S440。
具体地,进入制冷模式,智能温控器工作,电流预估器工作。之后,再判断电池组温度是否小于25℃。若电池组温度小于25℃,则将电池组温度控制在设定温度范围内。若电池组温度不小于25℃,则返回继续执行制冷模式。
所述控制单元104,具体还被配置为若所述电池组的温度不大于第一设定温度,则根据所述电池组的温度与第二设定温度之间的关系进一步控制所述温控模块的冷却液出口温度。第二设定温度,如20℃。该控制单元104的具体功能及处理还参见步骤S330。
由此,通过电池温度偏差和偏差变化量,运用智能控制策略控制冷却液温度,其控制较相关方案中的热管理方式效果更好,也更加节能。
在一些实施方式中,所述控制单元104,根据所述电池组的温度与第二设定温度之间的关系进一步控制所述温控模块的冷却液出口温度,包括:
所述控制单元104,具体还被配置为确定所述电池组的温度是否小于第二设定温度。该控制单元104的具体功能及处理还参见步骤S510。
所述控制单元104,具体还被配置为若所述电池组的温度小于所述第二设定温度,则控制所述温控模块进入预设的制热模式;并在控制所述温控模块进入预设的制热模式后,根据所述电池组的温度偏差和所述电池组的温度偏差变化量采用模糊PID控制策略,并根据所述电池组的电流变化量采用预测控制策略,控制所述温控模块的冷却液出口温度。该控制单元104的具体功能及处理还参见步骤S520。当然,若所述电池组的温度不小于所述第二设定温度,则控制所述温控模块进入待机模式,使所述电池组的温度维持在设定温度范围内。
具体地,若电池组温度小于20℃,则进入制热模式,智能温控器工作。若电池组温度不小于20℃,则进入待机模式。
所述控制单元104,具体还被配置为确定所述电池组的温度是否已升高至大于第三设定温度(如25℃)。该控制单元104的具体功能及处理还参见步骤S530。
所述控制单元104,具体还被配置为若所述电池组的温度已升高至大于第三设定温度,则控制所述温控模块退出所述制冷模式,使所述电池组的温度维持在设定温度范围内。该控制单元104的具体功能及处理还参见步骤S540。
所述控制单元104,具体还被配置为若所述电池组的温度未已升高至大于第三设定温度,则控制所述温控模块继续在所述制热模式下运行。该控制单元104的具体功能及处理还参见步骤S550。
具体地,判断电池组温度是否大于25℃。若电池组温度大于25℃,则将电池组温度控制在设定温度范围内。若电池组温度不大于25℃,则返回继续执行制热模式。
其中,在所述智能温控器中,设置有PID控制器。
在智能温控器中,还设置有电池组温度模型G1(s):
在智能温控器中,还设置有预估模型Hs(s):
Hs(S)=G′s(S)(1-e-τs)。
在一些实施方式中,所述控制单元104,根据所述电池组的温度偏差和所述电池组的温度偏差变化量,采用模糊PID控制策略,控制预设的智能温控器工作,包括:对所述电池组的温度偏差和所述电池组的温度偏差变化量进行模糊控制,得到所述PID控制器的控制增量,作为所述PID控制器的输入量。所述模糊控制,包括:输入量模糊化、模糊规则推理和输出量反模糊化处理。
具体地,根据控制器的精度与实际要求,将各变量参数在其论域上划分成连续的七个模糊集合,分别为NB(负大)、NM(负中)、NS(负小)、ZO(零)、PS(正小)、PM(正中)和PB(正大)。其量化因子ke为1,偏差变化率ec基本论域为[-1,1],因此量化因子kec为0.3,从而得到ec模糊论域为[-0.3,0.3]。另有,e模糊论域为[-3,3],三个输出量模糊论域分别为ΔKp∈[-0.3,0.3]、ΔKi∈[-0.06,0.06]、ΔKd∈[-3,3]。其中,任何科学理论都有它的研究对象,这些对象构成一个不空的集合,称为论域。论域是一个数学***,分为原始域和非原始域(构造域)。
建立PID三个参数与偏差e和偏差变率ec的模糊规则,通过if-then模糊规则建立模糊规则表,如:If e is NB and ec is NB then kp is PB(即,如果偏差e是NB、且偏差变化率ec是NB,则比例系数kp是PB),If e is NB and ec is NB then ki is PB(即,如果偏差e是NB、且偏差变化率ec是NB,则积分系数ki是PB),If e is NB and ec is NB then kd isPB(即,如果偏差e是NB、且偏差变化率ec是NB,则微分系数kd是PB)。
该控制器接收实时的温度偏差e跟偏差变化率ec的值,再通过隶属度函数映射到模糊子集上,根据建立的模糊规则库进行模糊推理,将模糊推理结果转化成控制增量ΔKp、ΔKi和ΔKd,得到实时的PID参数如下所示:
其中,所述PID控制器,根据所述输入量进行PID处理,输出频率控制信号,以控制所述温控模块的冷却液出口温度,实现对所述电池组的温度的控制。
具体地,智能温控器主要基于模糊PID控制器组成。其中,针对新能源汽车电池组的特点,选取设定温度与实际温度的偏差e和偏差变化率ec作为模糊控制的两个输入量,三个输出量由ΔKp、ΔKi和ΔKd组成。模糊PID控制器,是二阶模糊控制器,通过接收输入参数,输出在不同实时状态下ΔKp、ΔKi和ΔKd的动态值,作为PID的三个输入参数,传入PID控制器中,最后输出频率控制信号,来调节冷却液温度,实现对电池组温度的动态控制。
在一些实施方式中,所述控制单元104,根据所述电池组的电流变化量,采用预测控制策略,控制预设的电流预估器工作,包括:以所述电池组的电流变化量作为所述电流预估器的输入量。
其中,所述电流预估器,基于所述电池组的电流变化量预测因所述电池组的电流变化量引起的所述电池组的温度变化预估量,并根据所述电池组的温度变化预估量输出频率补偿信号,以结合所述频率控制信号和所述频率补偿信号,控制所述温控模块的冷却液出口温度,实现对所述电池组的温度的控制。
具体地,制冷模式下加入了基于电流的预估器,在被控对象电池组的传递函数之前加入预估环节,使调节器***因电流波动引起的电池组温度变化以提前变化冷却液温度以减小制冷超调量。其预估模型为:
Hs(S)=G′s(S)(1-e-τs)。
通过对电流预估的判断以输出补偿频率值Fh。此时制冷输出频率值为Fn=Fpid+Fh。通过上式实时PID参数调节和预估器估计,输出控制频率,控制压缩机转速,从而控制冷却液温度,可对电池组进行智能控制,将电池组工作温度控制在20℃-30℃范围内,即可实现对电池的高效智能热管理。
电池组的温度范围在20℃-30℃附近时电池的工作特性曲线最优,因此电池组目标基准温度为25℃。在电池组的热管理策略开启的状态下,首先判断电池组温度,若电池组温度大于30℃,则进入制冷模式,在制冷模式下,设定温度27℃,停机温度25℃,智能温控器控制的输入量为温差与温差变化量,电流变化量作为预估器输入。若温度小于20℃则进入制热模式,在制热模式下,设定温度23℃,停机温度25℃,智能温控器控制的输入量为温差与温差变化量。
由此,基于模糊控制与PID结合的控制方式控制冷却液温度以控制电池组温度,通过电流变化***可能的电池温度变化,提前控制温度。
由于本实施例的装置所实现的处理及功能基本相应于前述图1至图5所示的方法的实施例、原理和实例,故本实施例的描述中未详尽之处,可以参见前述实施例中的相关说明,在此不做赘述。
经大量的试验验证,采用本发明的技术方案,通过采用模糊PID控制和预测控制,通过采集电池温度和电流大小,控制冷却液出口温度,最终控制电池组在最合适温度范围工作,可以满足在工况恶劣情况和复杂车况下的温度控制,提高电池供电的可靠性。
根据本发明的实施例,还提供了对应于动力电池***的温度控制装置的一种动力电池***。该动力电池***可以包括:以上所述的动力电池***的温度控制装置。
对电动汽车电池而言,当电池组工作环境温度过低,会导致电池组实际容量降低,工作效率降低,此时应对电池加热到正常使用温度范围;当电池组工作环境温度过高时,电池组自身充放电会进一步使自身升温,高温会导致电池内部发生不可逆的化学反应,破坏电池结构,导致电池容量衰减,加速电池老化,此时应降温处理。电池组是由多个单体电池构成的。另外,电池组内部各单体电池温度应尽量保持一致,以提高电池特性的一致性。
相关方案中,电动汽车电池管理***,包括自然风冷***、主动式风冷***、主动式液冷***等,但电池热管理工况复杂多变,使得电池温度难以控制,影响电池供电可靠性。
针对电池热管理工况复杂多变、电池温度难以控制等问题,本发明的方案,提出一种新型的电池热管理控制方法。该新型的电池热管理控制方法,采用模糊PID控制和预测控制,通过采集电池温度和电流大小,控制冷却液出口温度,最终控制电池组在最合适温度范围工作。
在一些实施方式中,本发明的方案,通过电池温度偏差、温度偏差变化量和电流变化量作为输入量,运用智能控制策略和预测估计策略控制冷却液温度,可以满足在工况恶劣情况和复杂车况下的温度控制,如可以满足在环境温度的剧烈变化和汽车功率的大幅变化的情况下的温度控制,其控制较相关方案中的热管理方式效果更好,也更加节能。
具体地,本发明的方案,通过电池温度偏差和偏差变化量,运用智能控制策略控制冷却液温度,其控制较相关方案中的热管理方式效果更好,也更加节能。
具体地,本发明的方案,通电流变化量,提前预估电池发热情况,可以满足在恶劣工况情况和复杂车况下的温度控制,如可以满足在环境温度的剧烈变化和汽车功率的大幅变化的情况下的温度控制。
下面结合图7至图9所示的例子,对本发明的方案的具体实现过程进行示例性说明。
图7为本发明的电池热管理策略的一实施例的控制流程示意图。如图7所示,电池热管理策略,包括:
步骤11、传感器实时采集电池组温度与电流大小。
步骤12、按第一设定周期,计算温度偏差变化量。按第二设定周期,计算电流变化量。其中,温度偏差实时计算,温度偏差变化量计算60s一个周期,电流变化量计算30s一个周期。
步骤13、判断电池组温度(即电池组的温度)是否大于30℃。若电池组温度大于30℃,则执行步骤14。若电池组温度不大于30℃,则执行步骤15。
步骤14、进入制冷模式,智能温控器工作,电流预估器工作。
之后,再判断电池组温度是否小于25℃。若电池组温度小于25℃,则将电池组温度控制在设定温度范围内。若电池组温度不小于25℃,则返回步骤14继续执行制冷模式。
步骤15、判断电池组温度是否小于20℃。若电池组温度小于20℃,则执行步骤16。若电池组温度不小于20℃,则进入待机模式。
步骤16、进入制热模式,智能温控器工作,执行步骤17。
步骤17、再判断电池组温度是否大于25℃。若电池组温度大于25℃,则将电池组温度控制在设定温度范围内。若电池组温度不大于25℃,则返回步骤16继续执行制热模式。
具体地,电池组的温度范围在20℃-30℃附近时电池的工作特性曲线最优,因此电池组目标基准温度为25℃。在电池组的热管理策略开启的状态下,首先判断电池组温度,若电池组温度大于30℃,则进入制冷模式,在制冷模式下,设定温度27℃,停机温度25℃,智能温控器控制的输入量为温差与温差变化量,电流变化量作为预估器输入。若温度小于20℃则进入制热模式,在制热模式下,设定温度23℃,停机温度25℃,智能温控器控制的输入量为温差与温差变化量。
图8为本发明的智能温控器的一实施例的控制原理示意图。图8中,其中G1(s)为电池组温度模型,Hs(s)为预估模型。模型分为控制模型和对象模型,控制模型和对象模型均是为控制算法或控制策略服务。此处是对象模型。
为了设计智能温控器,首先建立电池组数学模型。电池组温度模型可如下表示:
其中,K为电池组放大系数,T为时间常数,τ为滞后时间。
如图8所示,智能温控器主要基于模糊PID控制器组成。其中,针对新能源汽车电池组的特点,选取设定温度与实际温度的偏差e和偏差变化率ec作为模糊控制的两个输入量,三个输出量由ΔKp、ΔKi和ΔKd组成。模糊PID控制器,是二阶模糊控制器,通过接收输入参数,输出在不同实时状态下ΔKp、ΔKi和ΔKd的动态值,作为PID的三个输入参数,传入PID控制器中,最后输出频率控制信号,来调节冷却液温度,实现对电池组温度的动态控制。
图9为本发明的智能温控器的一实施例的控制流程示意图。
如图9所示,智能温控器的控制流程,包括:
步骤21、控制器接收到输入信号,即控制器接收温度偏差e与偏差变化率ec。
步骤22、对输入信号,经过输入量模糊化、模糊规则推理与输出量反模糊化处理,输出控制增量ΔKp、ΔKi和ΔKd,作为PID控制器的输入量。
步骤23、将PID控制器的输入量,输入PID控制器得到实时PID参数,实现对PID控制器三个参数的在线调整与对电池组温度控制的优化。
根据控制器的精度与实际要求,将各变量参数在其论域上划分成连续的七个模糊集合,分别为NB(负大)、NM(负中)、NS(负小)、ZO(零)、PS(正小)、PM(正中)和PB(正大)。其量化因子ke为1,偏差变化率ec基本论域为[-1,1],因此量化因子kec为0.3,从而得到ec模糊论域为[-0.3,0.3]。另有,e模糊论域为[-3,3],三个输出量模糊论域分别为ΔKp∈[-0.3,0.3]、ΔKi∈[-0.06,0.06]、ΔKd∈[-3,3]。
其中,任何科学理论都有它的研究对象,这些对象构成一个不空的集合,称为论域。论域是一个数学***,分为原始域和非原始域(构造域)。
建立PID三个参数与偏差e和偏差变率ec的模糊规则,通过if-then模糊规则建立模糊规则表,如:If e is NB and ec is NB then kp is PB(即,如果偏差e是NB、且偏差变化率ec是NB,则比例系数kp是PB),If e is NB and ec is NB then ki is PB(即,如果偏差e是NB、且偏差变化率ec是NB,则积分系数ki是PB),If e is NB and ec is NB then kd isPB(即,如果偏差e是NB、且偏差变化率ec是NB,则微分系数kd是PB)。
该控制器接收实时的温度偏差e跟偏差变化率ec的值,再通过隶属度函数映射到模糊子集上,根据建立的模糊规则库进行模糊推理,将模糊推理结果转化成控制增量ΔKp、ΔKi和ΔKd,得到实时的PID参数如下所示:
其中,Kp0、Ki0和Kd0为控制量初值。
通过该温控器即可输出PID控制频率值Fpid。其中制热模式下输出频率值Fn=Fpid。制冷模式下加入了基于电流的预估器,在被控对象电池组的传递函数之前加入预估环节(如通过预估模型实现预估控制),使调节器***因电流波动引起的电池组温度变化以提前变化冷却液温度以减小制冷超调量。其预估模型为:
Hs(S)=G′s(S)(1-e-τs)。
其中,Gs'(s)为模型G1(s)中不含纯滞后特性部分。
通过对电流预估的判断以输出补偿频率值Fh。此时制冷输出频率值为Fn=Fpid+Fh。通过上式实时PID参数调节和预估器估计,输出控制频率,控制压缩机转速,从而控制冷却液温度,可对电池组进行智能控制,将电池组工作温度控制在20℃-30℃范围内,即可实现对电池的高效智能热管理。
基于模糊控制与PID结合的控制方式控制冷却液温度以控制电池组温度,通过电流变化***可能的电池温度变化,提前控制温度。
由于本实施例的动力电池***所实现的处理及功能基本相应于前述图6所示的装置的实施例、原理和实例,故本实施例的描述中未详尽之处,可以参见前述实施例中的相关说明,在此不做赘述。
经大量的试验验证,采用本发明的技术方案,通过采用模糊PID控制和预测控制,通过采集电池温度和电流大小,控制冷却液出口温度,最终控制电池组在最合适温度范围工作,热管理方式效果更好,也更加节能。
根据本发明的实施例,还提供了对应于动力电池***的温度控制方法的一种存储介质,所述存储介质包括存储的程序,其中,在所述程序运行时控制所述存储介质所在设备执行以上所述的动力电池***的温度控制方法。
由于本实施例的存储介质所实现的处理及功能基本相应于前述图1至图5所示的方法的实施例、原理和实例,故本实施例的描述中未详尽之处,可以参见前述实施例中的相关说明,在此不做赘述。
经大量的试验验证,采用本发明的技术方案,通过采用模糊PID控制和预测控制,通过采集电池温度和电流大小,控制冷却液出口温度,最终控制电池组在最合适温度范围工作,可以满足在环境温度的剧烈变化和汽车功率的大幅变化的情况下的温度控制。
根据本发明的实施例,还提供了对应于动力电池***的温度控制方法的一种处理器,所述处理器用于运行程序,其中,所述程序运行时执行以上所述的动力电池***的温度控制方法。
由于本实施例的处理器所实现的处理及功能基本相应于前述图1至图5所示的方法的实施例、原理和实例,故本实施例的描述中未详尽之处,可以参见前述实施例中的相关说明,在此不做赘述。
经大量的试验验证,采用本发明的技术方案,通过采用模糊PID控制和预测控制,通过采集电池温度和电流大小,控制冷却液出口温度,最终控制电池组在最合适温度范围工作,对电池的温度控制更加精准和方便,能够提高电池供电可靠性,延长电池使用寿命。
综上,本领域技术人员容易理解的是,在不冲突的前提下,上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
以上所述仅为本发明的实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的权利要求范围之内。
Claims (9)
1.一种动力电池***的温度控制方法,其特征在于,所述动力电池***,包括:电池组和温控模块;所述温控模块,能够利用冷却液对所述电池组的温度进行降温或升温;所述动力电池***的温度控制方法,包括:
获取所述动力电池***中电池组的温度参数和电流参数;所述温度参数,包括:电池组的温度,电池组的温度偏差,以及电池组的温度偏差变化量;所述电流参数,包括:电池组的电流变化量;获取所述动力电池***中电池组的温度参数和电流参数,包括:获取所述动力电池***中电池组的温度和电流;确定获取的所述动力电池***中电池组的温度与设定温度之间的温度差值,作为温度偏差;并按第一设定周期,确定所述温度偏差的变化量,作为温度偏差变化量;确定获取的所述动力电池***中电池组的电流与设定电流之间的电流差值,作为电流偏差;并按第二设定周期,确定所述电流偏差的变化量,作为电流偏差变化量;
采用模糊PID控制策略和预测控制策略,根据所述温度参数和所述电流参数,控制所述温控模块的冷却液出口温度,以将所述电池组的温度控制在设定温度范围内,包括:确定所述电池组的温度是否大于第一设定温度;若所述电池组的温度大于第一设定温度,则控制所述温控模块进入预设的制冷模式;并在控制所述温控模块进入预设的制冷模式后,根据所述电池组的温度偏差和所述电池组的温度偏差变化量采用模糊PID控制策略,并根据所述电池组的电流变化量采用预测控制策略,控制所述温控模块的冷却液出口温度;若所述电池组的温度不大于第一设定温度,则根据所述电池组的温度与第二设定温度之间的关系进一步控制所述温控模块的冷却液出口温度;
其中,在预设的智能温控器中,设置有PID控制器;根据所述电池组的温度偏差和所述电池组的温度偏差变化量,采用模糊PID控制策略,控制预设的智能温控器工作,包括:对所述电池组的温度偏差和所述电池组的温度偏差变化量进行模糊控制,得到所述PID控制器的控制增量,作为所述PID控制器的输入量;其中,所述PID控制器,根据所述输入量进行PID处理,输出频率控制信号,以控制所述温控模块的冷却液出口温度,实现对所述电池组的温度的控制;
根据所述电池组的电流变化量,采用预测控制策略,控制预设的电流预估器工作,包括:以所述电池组的电流变化量作为所述电流预估器的输入量;其中,所述电流预估器,基于所述电池组的电流变化量预测因所述电池组的电流变化量引起的所述电池组的温度变化预估量,并根据所述电池组的温度变化预估量输出频率补偿信号,以结合所述频率控制信号和所述频率补偿信号,控制所述温控模块的冷却液出口温度,实现对所述电池组的温度的控制。
2.根据权利要求1所述的动力电池***的温度控制方法,其特征在于,在控制所述温控模块进入预设的制冷模式后,根据所述电池组的温度偏差和所述电池组的温度偏差变化量采用模糊PID控制策略,并根据所述电池组的电流变化量采用预测控制策略,控制所述温控模块的冷却液出口温度,包括:
在控制所述温控模块进入预设的制冷模式后,根据所述电池组的温度偏差和所述电池组的温度偏差变化量,采用模糊PID控制策略,控制预设的智能温控器工作;并根据所述电池组的电流变化量,采用预测控制策略,控制预设的电流预估器工作,以控制所述温控模块的冷却液出口温度;
确定所述电池组的温度是否已降低至小于第三设定温度;
若所述电池组的温度已降低至小于第三设定温度,则控制所述温控模块退出所述制冷模式,使所述电池组的温度维持在设定温度范围内;
若所述电池组的温度未降低至小于第三设定温度,则控制所述温控模块继续在所述制冷模式下运行。
3.根据权利要求1所述的动力电池***的温度控制方法,其特征在于,根据所述电池组的温度与第二设定温度之间的关系进一步控制所述温控模块的冷却液出口温度,包括:
确定所述电池组的温度是否小于第二设定温度;
若所述电池组的温度小于所述第二设定温度,则控制所述温控模块进入预设的制热模式;并在控制所述温控模块进入预设的制热模式后,根据所述电池组的温度偏差和所述电池组的温度偏差变化量采用模糊PID控制策略,并根据所述电池组的电流变化量采用预测控制策略,控制所述温控模块的冷却液出口温度;
确定所述电池组的温度是否已升高至大于第三设定温度;
若所述电池组的温度已升高至大于第三设定温度,则控制所述温控模块退出所述制冷模式,使所述电池组的温度维持在设定温度范围内;
若所述电池组的温度未已升高至大于第三设定温度,则控制所述温控模块继续在所述制热模式下运行。
4.一种动力电池***的温度控制装置,其特征在于,所述动力电池***,包括:电池组和温控模块;所述温控模块,能够利用冷却液对所述电池组的温度进行降温或升温;所述动力电池***的温度控制装置,包括:
获取单元,被配置为获取所述动力电池***中电池组的温度参数和电流参数;所述温度参数,包括:电池组的温度,电池组的温度偏差,以及电池组的温度偏差变化量;所述电流参数,包括:电池组的电流变化量;所述获取单元,获取所述动力电池***中电池组的温度参数和电流参数,包括:获取所述动力电池***中电池组的温度和电流;确定获取的所述动力电池***中电池组的温度与设定温度之间的温度差值,作为温度偏差;并按第一设定周期,确定所述温度偏差的变化量,作为温度偏差变化量;确定获取的所述动力电池***中电池组的电流与设定电流之间的电流差值,作为电流偏差;并按第二设定周期,确定所述电流偏差的变化量,作为电流偏差变化量;
控制单元,被配置为采用模糊PID控制策略和预测控制策略,根据所述温度参数和所述电流参数,控制所述温控模块的冷却液出口温度,包括:确定所述电池组的温度是否大于第一设定温度;若所述电池组的温度大于第一设定温度,则控制所述温控模块进入预设的制冷模式;并在控制所述温控模块进入预设的制冷模式后,根据所述电池组的温度偏差和所述电池组的温度偏差变化量采用模糊PID控制策略,并根据所述电池组的电流变化量采用预测控制策略,控制所述温控模块的冷却液出口温度;若所述电池组的温度不大于第一设定温度,则根据所述电池组的温度与第二设定温度之间的关系进一步控制所述温控模块的冷却液出口温度,以将所述电池组的温度控制在设定温度范围内;
其中,在预设的智能温控器中,设置有PID控制器;所述控制单元,根据所述电池组的温度偏差和所述电池组的温度偏差变化量,采用模糊PID控制策略,控制预设的智能温控器工作,包括:对所述电池组的温度偏差和所述电池组的温度偏差变化量进行模糊控制,得到所述PID控制器的控制增量,作为所述PID控制器的输入量;其中,所述PID控制器,根据所述输入量进行PID处理,输出频率控制信号,以控制所述温控模块的冷却液出口温度,实现对所述电池组的温度的控制;
所述控制单元,根据所述电池组的电流变化量,采用预测控制策略,控制预设的电流预估器工作,包括:以所述电池组的电流变化量作为所述电流预估器的输入量;其中,所述电流预估器,基于所述电池组的电流变化量预测因所述电池组的电流变化量引起的所述电池组的温度变化预估量,并根据所述电池组的温度变化预估量输出频率补偿信号,以结合所述频率控制信号和所述频率补偿信号,控制所述温控模块的冷却液出口温度,实现对所述电池组的温度的控制。
5.根据权利要求4所述的动力电池***的温度控制装置,其特征在于,所述控制单元,在控制所述温控模块进入预设的制冷模式后,根据所述电池组的温度偏差和所述电池组的温度偏差变化量采用模糊PID控制策略,并根据所述电池组的电流变化量采用预测控制策略,控制所述温控模块的冷却液出口温度,包括:
在控制所述温控模块进入预设的制冷模式后,根据所述电池组的温度偏差和所述电池组的温度偏差变化量,采用模糊PID控制策略,控制预设的智能温控器工作;并根据所述电池组的电流变化量,采用预测控制策略,控制预设的电流预估器工作,以控制所述温控模块的冷却液出口温度;
确定所述电池组的温度是否已降低至小于第三设定温度;
若所述电池组的温度已降低至小于第三设定温度,则控制所述温控模块退出所述制冷模式,使所述电池组的温度维持在设定温度范围内;
若所述电池组的温度未降低至小于第三设定温度,则控制所述温控模块继续在所述制冷模式下运行。
6.根据权利要求4所述的动力电池***的温度控制装置,其特征在于,所述控制单元,根据所述电池组的温度与第二设定温度之间的关系进一步控制所述温控模块的冷却液出口温度,包括:
确定所述电池组的温度是否小于第二设定温度;
若所述电池组的温度小于所述第二设定温度,则控制所述温控模块进入预设的制热模式;并在控制所述温控模块进入预设的制热模式后,根据所述电池组的温度偏差和所述电池组的温度偏差变化量采用模糊PID控制策略,并根据所述电池组的电流变化量采用预测控制策略,控制所述温控模块的冷却液出口温度;
确定所述电池组的温度是否已升高至大于第三设定温度;
若所述电池组的温度已升高至大于第三设定温度,则控制所述温控模块退出所述制冷模式,使所述电池组的温度维持在设定温度范围内;
若所述电池组的温度未已升高至大于第三设定温度,则控制所述温控模块继续在所述制热模式下运行。
7.一种动力电池***,其特征在于,包括:如权利要求4至6中任一所述的动力电池***的温度控制装置。
8.一种存储介质,其特征在于,所述存储介质包括存储的程序,其中,在所述程序运行时控制所述存储介质所在设备执行权利要求1至3中任一项所述的动力电池***的温度控制方法。
9.一种处理器,其特征在于,所述处理器用于运行程序,其中,所述程序运行时执行权利要求1至3中任一项所述的动力电池***的温度控制方法。
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