[发明专利]用于电动车辆的电池热调节泵的控制

说明书

本公开涉及用于电动车辆的电池热调节泵的控制。混合动力电动车辆(HEV)和操作方法包括用于保持最佳电池温度操作范围的热管理系统(TMS)。TMS包括用于控制电池和其它组件附近的对流流体流量的控制器、加热器、泵和阀。TMS响应于电池温度和差分信号，利用模糊逻辑多维隶属函数(MF)将信号转换为泵速和加热器信号，从而提高性能，同时通过生成实时的、平滑的脉宽调制(PWM)的泵速和加热器信号而降低能耗。MF性能比先前系统需要更少的处理功率，进而能够在HEV运行期间提高对电池热变化率和电池温度变化率的响应时间。在不需要校准查找表的情况下，MF利用内嵌的温度和差分MF产生对应的、实时的、经调谐的信号转换因子，从而生成PWM泵和加热器控制信号。

技术领域

本公开涉及用于电动车辆的电池热调节泵控制器。

背景技术

混合动力、插电式和电池电动车辆(HEV、PHEV和BEV)包括高电压电力牵引电池，所述牵引电池可能受到不受控制的或不良控制的极端温度的影响。在操作期间，电池温度可被管理为使电池性能和使用期限最优化。如果能在不增加用于加热和冷却电池的能量成本的情况下管理电池操作温度的变化，则先前的HEV和其它车辆热管理系统可获得提高的效率和改进的电池。HEV和电池性能可能受到周围环境的影响，这可能会给电池、组件和相关系统带来非预期的极端温度。先前管理电池温度的尝试包括预测电池热产生，并通过控制泵速度或阀来调节冷却剂流量。但仍然需要通过提高响应时间、降低能耗和减少实施控制系统所需的资源来改进电池温度管理。

发明内容

本公开涉及电动车辆或HEV，所述电动车辆或HEV除了具有用于利用冷却剂泵和加热器来保持正在操作的电池的温度范围的泵模糊逻辑控制系统之外，还具有其它组件。所述系统的控制器使用电池温度以及电池温度的变化率或温度对时间的差分，来提高系统的响应能力并将电池操作温度控制为更接近预定的限制或最佳操作温度范围之内。所述控制系统通过采用隶属函数来实现模糊逻辑控制，以增强用于管理电池温度和温度变化率二者的控制能力和系统性能特征，这使设计能够灵活地建立电池热管理系统的期望操作性能。

与在电池热泵控制中使用的比例-积分-微分(PID)控制器相比，本公开的新型电池温度管理系统还能够通过降低控制系统的复杂度，而使电池温度变化以及电池冷却或加热期间的能量消耗最小化。所述控制系统还通过以下方式改善性能并提高效率：在操作期间将电池温度控制在优选范围内同时节省能量，并且同时在泵速控制命令中避免出现大步长变化而实现更平滑的泵速控制。这还消除了校准查找表对于增加的控制系统内存和处理器资源的耗费的需要。

本公开涉及具有热管理系统(TMS)的混合动力电动车辆(HEV)和操作方法，所述TMS被配置为保持最佳的高电压牵引电池温度操作范围。TMS除了包括一个或更多个控制器、加热器、泵、阀、制冷剂冷却器、散热器和热交换器之外，还包括其它组件，其协作地控制电池和其它组件周围的对流流体的流量。TMS还可包括发动机驱动的和/或电操作的压缩机和/或冷却器。TMS响应于电池温度和差分信号，利用模糊逻辑多维隶属函数(MF)将它们转换为泵速和加热器信号，所述转换的执行需要较少的处理器功率、时间和内存，因而提高了响应性能并降低了控制器和受控组件的能耗。

控制器利用MF生成实时的、平滑的、校准的温度控制信号(TCS)，所述TCS可包括例如脉宽调制(PWM)泵速和加热器信号，所述信号使得能够提高对电池热变化率和温度变化率的响应时间。MF除了包括其它功能之外，还包括并采用内嵌的温度和差分MF，每个MF被配置为生成对应的、实时的、经调谐的信号转换因子和其它参数，其被用于生成TCS的温度和差分因子或分量和/或平滑的泵速和加热器信号。这在不需要TMS和电池性能校准查找表的情况下完成，所述校准查找表在过去试图包含具有增加的存储要求的大数据集，并且所述数据在先前需要用于生成TCS和/或PWM泵和加热器控制信号。