电动汽车并联制冷回路的协同控制方法、系统技术方案

公开一种电动汽车并联制冷回路的协同控制方法、系统，并联制冷回路主要包括乘员舱热管理系统和动力电池热管理系统，乘员舱热管理系统采用蒸汽压缩式制冷，动力电池热管理系统通过电池冷却器Chiller与空调制冷回路并联。针对并联制冷回路协同控制问题，设计一种多级模糊控制系统，同时考虑乘员舱和电池的制冷需求，对并联制冷回路进行协同控制。通过温度传感器测得电池、乘员舱的温差和温差变化率，输入给多级模糊控制器，多级模糊控制系统综合蒸发器侧和Chiller侧的冷负荷输出压缩机转速控制信号。本发明专利技术方法能够实现更为迅速的被控对象温度响应，确保压缩机转速工作在更合理的范围，并在一定程度上提升整车热管理系统的能耗水平和控制性能。水平和控制性能。水平和控制性能。

【技术实现步骤摘要】
电动汽车并联制冷回路的协同控制方法、系统


[0001]本专利技术涉及新能源汽车整车集成热管理
，特别是涉及电动汽车集成系统并联制冷回路的协同控制方法。

技术介绍

[0002]热管理系统控制是保障各零部件、子系统安全可靠运行的主要手段，整车热管理控制是整车控制中不可或缺的一环，如何在低能耗、高效率的前提下满足各系统的热管理需求，是整车热管理系统控制领域的重要研究课题。整车集成热管理系统包含众多零部件，涉及多个热管理子系统，开发控制性能优良、鲁棒性好的集成热管理系统协同控制方法，对整车综合性能和能耗水平的提高具有重要意义。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供一种电动汽车并联制冷回路的协同控制方法、系统，能够很好地解决并联制冷回路中多输入下的压缩机转速非线性变化问题，够实现更为迅速的被控对象温度响应，确保压缩机工作在更合理的转速区间，在一定程度上提升整车热管理系统的能耗水平和控制性能。
[0004]根据本专利技术实施例第一方面，提供一种电动汽车并联制冷回路的协同控制方法，所述制冷回路包括乘员舱热管理系统和动力电池热管理系统，所述协同控制方法包括：将乘员舱的温差E1、温差变化率EC1输入到两级模糊控制系统的乘员舱侧制冷需求推理机，将电池的温差E2、温差变化率EC2输入到所述两级模糊控制系统的电池侧制冷需求推理机；将所述乘员舱侧制冷需求推理机输出的乘员舱制冷需求的模糊表征AC，以及所述电池侧制冷需求推理机输出的电池制冷需求的模糊表征BC，输入到所述两级模糊控制系统的压缩机转速推理机，所述压缩机转速推理机输出压缩机转速控制信号DR；利用所述压缩机转速控制信号DR控制压缩机。
[0005]根据本专利技术实施例第二方面，提供一种电动汽车并联制冷回路的协同控制系统，所述制冷回路包括乘员舱热管理系统和动力电池热管理系统，所述协同控制系统包括两级模糊控制系统，所述两级模糊控制系统的第一级模糊系统包括乘员舱侧制冷需求推理机和电池侧制冷需求推理机，所述两级模糊控制系统的第二级模糊系统包括压缩机转速推理机；所述乘员舱侧制冷需求推理机的输入变量为乘员舱的温差E1、温差变化率EC1，所述电池侧制冷需求推理机的输入变量为电池的温差E2、温差变化率EC2，所述乘员舱侧制冷需求推理机的输出为乘员舱制冷需求的模糊表征AC，所述电池侧制冷需求推理机的输出为电池制冷需求的模糊表征BC，所述模糊表征AC和所述模糊表征BC作为所述压缩机转速推理机的输入，所述压缩机转速推理机输出的压缩机转速控制信号DR控制压缩机。
附图说明
[0006]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介
绍。
[0007]图1为本专利技术一实施例提供的整车集成热管理系统示意图。
[0008]图2为本专利技术一实施例提供的单级模糊控制器结构图。
[0009]图3为本专利技术一实施例提供的乘员舱温差隶属度函数图。
[0010]图4为本专利技术一实施例提供的乘员舱温差变化率隶属度函数图。
[0011]图5为本专利技术一实施例提供的压缩机控制信号隶属度函数图。
[0012]图6为本专利技术一实施例提供的压缩机转速控制的单级模糊推理表面示意图。
[0013]图7为本专利技术一实施例提供的多级模糊控制系统拓扑结构。
[0014]图8为本专利技术一实施例提供的两级模糊控制系统结构示意图。
[0015]图9为本专利技术一实施例提供的电池温差E2隶属度函数图。
[0016]图10为本专利技术一实施例提供的电池温差变化率EC2隶属度函数图。
[0017]图11为本专利技术一实施例提供的制冷需求隶属度函数图。
[0018]图12为本专利技术一实施例提供的HFS的压缩机转速隶属度函数图。
[0019]图13为本专利技术一实施例提供的FIS 1
‑
2模糊推理表面示意图。
[0020]图14为本专利技术一实施例提供的FIS2
‑
1模糊推理表面示意图。
具体实施方式
[0021]常见的整车集成热管理系统并联制冷回路结构如图1所示，主要包括乘员舱热管理系统和动力电池热管理系统，乘员舱热管理系统采用蒸汽压缩式制冷，动力电池热管理系统通过电池冷却器Chiller与空调制冷回路并联。Chiller冷流体侧进出口分别与空调系统蒸发器进出口并联，热流体侧进出口与电池冷却回路的进出口串联，在蒸发器和Chiller的入口处分别设有电子膨胀阀，可实现对任一侧制冷剂流量的单独控制。
[0022]考虑仅对乘员舱进行制冷的情况，基于乘员舱温度变化的压缩机转速的单级模糊控制系统结构如图2所示，模糊推理系统FIS(Fuzzy Interference System)由模糊器、模糊规则库、模糊推理机和解模糊器四部分组成，其本质是建立一种输入空间到输出空间的非线性映射。模糊控制器的输入为乘员舱温差E(当前温度和目标温度的差值)和温差变化率EC，输出为压缩机占空比控制信号DR。E的论域为[
‑
5,5]，单位K；EC的论域为[
‑
0.5,0.5]，单位K/s；E和EC的模糊集定义为{NB、NS、ZO、PS、PB}；DR的论域为[0,1]，模糊集取{ZO、PS、PM、PB、PO}。输入、输出的隶属度函数曲线如图3至图5所示，选用最小推理机进行模糊推理，基于专家知识经验建立单级模糊推理规则，如表1所示，模糊推理表面如图6所示。
[0023]表1压缩机转速模糊规则表
[0024][0025]注：NB为负大NS为负小ZO为零PS为正小PM为正中PB为正大PO为正最大
[0026]尽管模糊推理系统可用于解决复杂的非线性问题，但仅适用于系统为少输入少输出的情况，当输入变量增多时，模糊规则将呈指数性增长，发生“维度灾难”现象。如当模糊推理系统的输入具有6个变量时，若每个输入变量划分为5个模糊集，则完备的模糊规则库将具有56＝15625条规则，这对于数值计算和规则库的编写来说无疑是不现实的。多级模糊系统HFS(Hierarchical Fuzzy Systems)通过将多输入的高维模糊控制器进行分层，简化为若干个低维模糊控制器层层递进，形同“金字塔”结构，如图7所示，多级模糊控制系统的规则数仅随输入变量的增加而线性增加，从而实现简化规则数目、减少系统计算量的目的。
[0027]基于多级模糊控制原理，可将上述6输入高维模糊控制系统分解为6个两输入单输出的单级低维模糊子系统，其总规则数不超过6
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52＝150条，大幅度减少了规则数，从而解决“维度灾难”问题。多级模糊控制器在热管理控制领域中的应用十分罕见，对于集成热管理系统中的并联制冷回路而言，当乘员舱和电池都处于制冷模式下，需要综合考虑二者温度的变化趋势来对两个子系统进行协同控制。传统控制方法将乘员舱和电池两侧的温差分别输入PID控制器，并对PID输出做简单的相加反馈给压缩机控制器，这种控制方法过于简单，且压缩机的转速是否合理、系统能耗是否满足要求也无从知晓。若采用单级模糊控制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电动汽车并联制冷回路的协同控制方法，所述制冷回路包括乘员舱热管理系统和动力电池热管理系统，其特征在于，所述协同控制方法包括：将乘员舱的温差E1、温差变化率EC1输入到两级模糊控制系统的乘员舱侧制冷需求推理机，将电池的温差E2、温差变化率EC2输入到所述两级模糊控制系统的电池侧制冷需求推理机；将所述乘员舱侧制冷需求推理机输出的乘员舱制冷需求的模糊表征AC，以及所述电池侧制冷需求推理机输出的电池制冷需求的模糊表征BC，输入到所述两级模糊控制系统的压缩机转速推理机，所述压缩机转速推理机输出压缩机转速控制信号DR；利用所述压缩机转速控制信号DR控制压缩机。2.一种电动汽车并联制冷回路的协同控制系统，所述制冷回路包括乘员舱热...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜常清，王艺瑾，邓文俊，王子晨，颜伏伍，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：