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专利号: 2019102475525
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 基本电气元件
更新日期:2024-02-26
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于双模糊控制的电池包冷却液流量控制方法,所涉及的硬件包括:冷却液存储箱(1)、初始温度控制装置(2)、冷却液泵(3)、多个电池模组、多个流量控制阀(6)、多个温度传感器(7)、主控单元(8)、多个双模糊控制器(9)、环境温度传感器(10)和采样电路(11);

其中,单个电池模组包括蛇形冷却管(4)和多个电池单体(5);

所述冷却液存储箱(1)的输出口与初始温度控制装置(2)的输入口管路连接,初始温度控制装置(2)的输出口与冷却液泵(3)的输入端管路连接,冷却液泵(3)的输出端与一输出管(A)连接,单个蛇形冷却管(4)的输入端通过流量控制阀(6)与输出管(A)连通,多个蛇形冷却管(4)与多个流量控制阀(6)一一对应,多个蛇形冷却管(4)的输出端均连接至一回流管(B),回流管(B)与冷却液存储箱(1)的输入口连通;单个电池模组所辖的多个电池单体(5)按阵列形式分布,蛇形冷却管(4)布置在相应阵列中;所述温度传感器(7)设置在电池单体(5)的壳体上,多个温度传感器(7)与多个电池单体(5)一一对应;单个电池模组中的多个电池单体(5)所对应的多个温度传感器(7)记为一个传感器组,单个传感器组所辖的多个温度传感器(7)与同一双模糊控制器(9)电气连接,多个传感器组与多个双模糊控制器(9)一一对应;双模糊控制器(9)与主控单元(8)电气连接;初始温度控制装置(2)的控制部与主控单元(8)电气连接;冷却液泵(3)的控制部与主控单元(8)电气连接;流量控制阀(6)的控制部与主控单元(8)电气连接;

所述环境温度传感器(10)用于检测电池包周围的环境温度,环境温度传感器(10)与主控单元(8)电气连接;

所述采样电路(11)用于检测电池包的输出电压和输出电流,采样电路(11)与主控单元(8)电气连接;所述冷却液泵(3)由电池包供电;

其特征在于:所述电池包冷却液流量控制方法包括:

所述双模糊控制器(9)包括预处理模块、温度处理模块、温差处理模块和综合处理模块;对单个电池模组而言,预处理模块周期性地通过温度传感器(7)对相应电池单体(5)的温度进行采样,每次采样得到的多个温度数据记为一个数据组;数据组中对应最高温度的温度数据记为1#数据,数据组中对应最低温度的温度数据记为2#数据;对单个电池模组而言,预处理模块获取到当前数据组后,预处理模块从多个温度数据中识别出1#数据和2#数据,然后对1#数据和2#数据求差,得到当前温度差,然后预处理模块将当前温度差输出至温差处理模块,输出当前温度差的同时,预处理模块将1#数据输出至温度处理模块;收到当前温度差后,温差处理模块根据当前温度差和最大温差设定值进行模糊处理,并将得到的第一流量调节量Q1输出至综合处理模块;最大温差设定值为5℃;收到1#数据后,温度处理模块根据1#数据和最高温度设定值进行模糊处理,并将得到的第二流量调节量Q2输出至综合处理模块;最高温设定值为35℃;第一流量调节量Q1和第二流量调节量Q2中的数值较大者记为输出调节量;收到第一流量调节量Q1和第二流量调节量Q2后,综合处理模块从第一流量调节量Q1和第二流量调节量Q2中识别出输出调节量,并将输出调节量输出至主控单元(8);

所述多个双模糊控制器(9)记为控制器组;所述主控单元(8)分别对初始温度控制装置(2)和控制器组进行独立控制;

进入冷却液泵(3)的冷却液的温度记为初始温度;主控单元(8)对初始温度控制装置(2)的控制包括:

1)主控单元(8)通过初始温度控制装置(2)对初始温度进行采样;

2)主控单元(8)将当前的初始温度与温度控制区间值进行比较:若当前的初始温度在温度控制区间值范围内,则返回步骤1);若当前的初始温度超越温度控制区间值的下限值,则主控单元(8)控制初始温度控制装置(2)对冷却液进行加热处理,然后返回步骤1);若当前的初始温度超越温度控制区间值的上限值,则主控单元(8)控制初始温度控制装置(2)对冷却液进行降温处理,然后返回步骤1);

所述下限值为20℃,所述上限值为30℃;

主控单元(8)对控制器组的控制包括:

主控单元(8)通过采样电路(11)周期性地对电池包的输出电压和输出电流进行采样,并实时计算出电池包的当前输出功率,同时,主控单元(8)通过环境温度传感器(10)周期性地对电池包周围的环境温度进行采样,获得当前环境温度数据;

单个控制周期中:主控单元(8)根据当前输出功率和当前环境温度数据,按方法一实时计算出冷却液泵(3)的当前基准流量;主控单元(8)对多个双模糊控制器(9)输出的多个输出调节量求和,得到当前总调节量,然后主控单元(8)对当前基准流量和当前总调节量求和,得到冷却液泵(3)的当前目标流量,然后主控单元(8)根据冷却液泵(3)的流量计算公式,计算出与当前目标流量适配的当前液泵工作功率;主控单元(8)根据当前液泵工作功率对冷却液泵(3)的动作进行控制,主控单元(8)对冷却液泵(3)进行控制的同时,主控单元(8)根据多个输出调节量,对相应流量控制阀(6)的开度进行调节;多个流量控制阀(6)的初始开度相同,且初始开度位于流量控制阀(6)调节范围的中值;

所述方法一包括:

预先进行仿真试验,以每个电池单体(5)均满足最大温度差限制和最高温度限制为前提,在某一环境温度条件下,使电池包工作于多种输出功率情况;以冷却液泵(3)最省电为目标,测试出冷却液泵(3)在不同输出功率情况下的优选工作功率;按前述试验方式,在多种环境温度条件下重复进行试验,测试出多种环境温度、多种输出功率条件下,冷却液泵(3)的多种优选工作功率;根据试验得到的环境温度、输出功率和优选工作功率的匹配关系进行拟合,并根据拟合结果建立能够体现环境温度、输出功率和工作功率三者关系的三维函数,并将三维函数预存在主控单元(8)中;计算当前基准流量时,主控单元(8)将当前输出功率和当前环境温度数据代入三维函数中,得到相应的优选工作功率,然后根据冷却液泵(3)的流量计算公式计算出当前基准流量;

所述温度处理模块和温差处理模块均采用双输入单输出模式;

温度处理模块的模糊控制规则为:

温度处理模块的输入、输出模糊化参数为

其中,e2为当前的1#数据与最高温度设定值的实际偏差;ec2为e2的变化率;E2为e2的量化论域;EC2为ec2的量化论域;

所述温差处理模块的模糊控制规则表为:

温差处理模块的输入、输出模糊化参数为:

其中,e1为当前温度差与最大温差设定值的实际偏差;ec1为e1的变化率;E1为e1的量化论域;EC1为ec1的量化论域。