用于车辆冷却系统的方法和系统技术方案

本公开提供了“用于车辆冷却系统的方法和系统”。描述了用于操作车辆冷却系统的方法和系统。在一个示例中，所述车辆冷却系统经由风扇和泵来冷却热生成装置。所述风扇的转速被具有可能的神经网络预测控制的反馈控制器命令来跟随基于热载荷估计的可变温度参考。可应用扰动观察器来观察热载荷，并且可使用基于观察器的观察器来生成所述温度参考，使得风扇的功率消耗最小化。率消耗最小化。率消耗最小化。

【技术实现步骤摘要】
用于车辆冷却系统的方法和系统


[0001]本说明书涉及用于在对装置进行冷却时控制装置的温度同时降低功率消耗的方法和系统。所述方法和系统对于属于仅电动推进的车辆、混合动力车辆或燃料电池车辆的车辆可特别有用。

技术介绍

[0002]车辆可包括在操作期间生成热量的一个或多个装置。通常，热能从一个或多个装置传递到环境空气，使得一个或多个装置可继续按预期操作。风扇和/或泵可能是冷却系统的一部分，所述冷却系统经由调整风扇的转速和/或调整泵的速度来控制一个或多个装置的温度。由风扇消耗的功率量可能显著大于由泵消耗的功率量。可应用最佳控制方法来控制风扇和泵，但是可能难以对冷却系统的非线性不确定性进行建模。特别地，基于模型的最佳控制器依赖于经控制的设施动态模型。然而，热控设施动态模型是严重的非线性，具有不确定性和扰动。为此，在现实世界中创建准确度控制设施模型是非常困难的。因此，可能期望提供一种控制冷却系统的方式，所述冷却系统提供期望的性能水平并且更易于理解和实现。

技术实现思路

[0003]专利技术人已经开发出用于操作车辆冷却系统的方法和系统。在一个示例中，车辆冷却系统经由风扇和泵来冷却热生成装置。风扇的转速被具有可能的神经网络预测控制的反馈控制器命令来跟随基于热载荷估计的可变温度参考。可应用扰动观察器来观察热载荷，并且可使用基于观察器的观察器来生成温度参考，使得风扇的功率消耗最小化。
[0004]应理解，提供以上
技术实现思路
是为了以简化的形式引入在具体实施方式中进一步描述的一系列概念。这并不意味着识别所要求保护的主题的关键或必要特征，所述主题的范围由具体实施方式之后的权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上文或本公开的任何部分中提及的任何缺点的实现方式。
附图说明
[0005]当单独地或参考附图来理解时，通过阅读在本文中称作具体实施方式的实施例的示例，将更全面地理解本文描述的优点，在附图中：
[0006]图1是车辆的示意图；
[0007]图2示出了图1的车辆的示例车辆传动系；
[0008]图3示出了装置的示例冷却系统的框图；
[0009]图4示出了示出作为环境温度和电机的热载荷的函数的风扇马达转速命令的曲线图；
[0010]图5示出了受控设施的简化框图；
[0011]图6示出了用于装置的冷却系统的温度和能量控制系统的一般框图；
[0012]图7A示出了图6中示出的温度和能量控制系统的详细框图；
[0013]图7B示出了温度参考生成器的详细的第一示例；
[0014]图7C示出了温度参考生成器的详细的第二示例；
[0015]图8示出了第二温度和能量控制系统的详细的框图；
[0016]图9示出了两层神经网络的框图；并且
[0017]图10示出了图7A中示出的控制器的模拟结果的曲线图。
具体实施方式
[0018]本说明书涉及控制装置的冷却系统。特别地，所述方法和系统可应用于如图1中示出的车辆。车辆可能是电动车辆、如图2中示出的混合动力车辆或燃料电池车辆。车辆可包括用于如图3中示出的装置的冷却系统。可控制冷却系统中的风扇的转速，如图4中所示。可经由如图5中示出的框图来描述冷却系统。图6中示出了用于冷却系统的控制器的一般框图。图7A中示出了用于冷却系统的控制器的详细的框图。图7B和图7C中示出了示例温度参考生成器。图8中示出了用于冷却系统的替代控制器的框图。图9中示出了两层神经网络的框图。图10中示出了图7A中示出的控制器的模拟结果。
[0019]车辆可包括在装置的操作期间冷却的装置。所述装置可能是发动机、电机、DC/DC转换器、逆变器或可能生成热量的其他装置。此类装置通常被控制到低于装置的不得超过的温度阈值的预定温度，以便降低装置劣化的可能性。然而，在预定温度下操作装置可能不允许冷却装置的系统以最小功率水平操作同时将装置的温度维持低于不得超过的温度。另外，由于非线性不确定性，可能难以准确地对装置的冷却系统进行建模。此外，冷却系统的非线性不确定性和大惯性可能导致不期望的装置温度过冲水平。因此，可能期望提供一种装置冷却系统，所述装置冷却系统提供较低的功率消耗，同时将装置的温度调节到低于不得超过的温度阈值。另外，可能期望提供一种易于实现和校准的装置冷却系统。
[0020]本文的专利技术人已经认识到上面提及的缺点并且已经开发了一种用于操作车辆温度控制系统的方法，所述方法包括：响应于基于第一装置的热载荷的温度参考而经由控制器调整一个或多个装置的速度。应注意，热载荷可被描述为要从热源移除的热能的量，并且其单位可能是千焦耳(kJ)。此外，热载荷率可被描述为要从热源移除的热能的速率，并且其单位可能是千瓦(kW)。然而，在本说明书以及其权利要求中，短语“热载荷”应理解为从热源移除热能的速率(例如，千瓦)。
[0021]通过经由扰动观察器估计第一装置的热载荷并响应于基于第一装置的经估计的热载荷的温度而经由控制器调整第二装置的速度，可能够提供对装置进行冷却同时允许冷却的装置以最小功率水平操作的技术结果。此外，热载荷可被视为外部扰动，并且可被应用来确定可调整的温度设定点，使得可根据第一装置的热载荷改变来调整第一装置的温度。因此，温度参考可不受热生成装置(例如，第一装置)的初始温度的影响，因为所请求的温度设定点是主要基于热载荷而生成的。第一装置的真实温度通过使用自动反馈控制来遵循所请求的温度设定点。因此，由于所请求的温度设定点对过冲的影响，可避免第一装置温度的过冲。
[0022]可经由系统识别而不是根据本专利技术创建完全受控的设施模型来确定恒定热载荷下的受控设施模型，并且热载荷可用于表示包括非线性、扰动和噪声的动态改变。为此，可
简化设施的建模并且可降低控制系统的复杂性。
[0023]本说明书可提供几个优点。特别地，所述方法可降低冷却系统功率消耗。此外，所述方法对于对不确定性和非线性进行建模可能是稳健的。另外，可毫不费力地调谐冷却控制系统。
[0024]当单独地或结合附图来理解时，根据该具体实施方式，本描述的以上优点和其他优点以及特征将显而易见。
[0025]参看图1，示出了包括发动机12、电机14和电能存储装置11的非限制性车辆10。在一个示例中，可仅经由发动机12、仅经由电机14或者通过发动机12和电机14两者推进车辆。在其他示例中，车辆10可能是不包括发动机12的电动车辆。在其他示例中，车辆10可能是生成电力的燃料电池车辆，所述电力被供应到推进车辆10的电机。
[0026]在该示例中，可经由电能存储装置11向电机14供应电力。可经由车辆的动能或经由向电机14提供电力的发动机12对电能存储装置11再充电。电机14可将车辆的动能或发动机转矩转换成电能，所述电能可存储在电能存储装置11中。还可经由家用充电系统或远程充电系统(例如，充电站)从固定电网对电能存储装置11再充电。在一个示例中，电能存储装置11是电池。替代地，电能存储装置11可能是电容器或其他存储装置。
[0027]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于操作车辆温度控制系统的方法，其包括：响应于基于第一装置的热载荷的温度参考而经由控制器调整一个或多个装置的速度。2.如权利要求1所述的方法，其中经由扰动观察器估计所述热载荷，并且其中所述第一装置是为车辆提供推进力的电机。3.如权利要求2所述的方法，其中所述一个或多个装置包括风扇和泵，并且其中调整所述一个或多个装置的速度包括调整所述一个或多个装置的速度以跟随所述温度参考。4.如权利要求2所述的方法，其中所述扰动观察器包括处于恒定热载荷下的经控制的设施模型的逆传递函数。5.如权利要求4所述的方法，其中所述逆传递函数是来自控制器输出的风扇转速命令与所述第一装置的温度之间的逆传递函数。6.如权利要求2所述的方法，其中所述扰动观察器包括低通滤波器的传递函数。7.如权利要求2所述的方法，其中所述扰动观察器输出基于所述第一装置的温度和来自控制器的风扇转速命令的经估计的热载荷值。8.一种冷却系统，其包括：热生成装置；一个或多个温度控制装置，所述一个或多个温度控制装置被配置成控制所述热生成装置的温度；以及控制器，所述控制器被配置成响应于经由扰动观察器输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚一心，哈桑，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：