[发明专利]电动汽车热管理系统冷却水泵自适应的控制方法

说明书

本发明涉及一种电动汽车热管理系统冷却水泵自适应的控制方法，属于汽车的热管理系统技术领域。基于热管理系统模型包括电池生热模型和电池热管理模型，电池生热模型包括电池在不同工况下的生热速率模型，电池热管理模型是由电池冷板、水泵、散热器以及连接管路形成的封闭式热管理系统；操作步骤如下：基于全因子试验设计方法对水泵流量的影响进行仿真，分析了不同车速下流量和电池初始温度共同作用下电池终止温度的差异；统计得到最佳流量分布图，设计出水泵自适应控制策略；并分别在NEDC和WLTC工况下进行仿真验证，通过对比其他控制策略流量下的电池温度，证明了流量控制策略的有效性。

技术领域

本发明属于汽车的热管理系统技术领域，具体说是一种电动汽车热管理系统冷却水泵自适应的控制方法。

背景技术

新能源汽车已进入大规模产业化阶段。但是电池使用性能受到温度的影响较大，电池的最佳使用温度在20-40℃，范围较窄，严重影响整车性能的发挥。中国汽车工程学会发布的2022年度汽车技术趋势报告指出，智能热管理技术可以大幅提升新能源汽车对于环境温度的适应性。通过智能热管理技术的应用有效支撑新能源汽车，甚至实现零下30度的环境应用，将极大的解决目前新能源汽车面临的痛点问题。

采用液冷式电池热管理方式具有导热系数高，冷却速度较快，能产生较好的散热效果等优点，因此得到广泛应用。新能源汽车液冷系统电子水泵的控制，一般相对简单。例如，王春丽采用了最大开度持续工作的控制方法；刘卫东和夏应琪采用了高速和低速两个转速控制，以电池包水温为控制目标，实际控制参数通过实车标定获取。江丰考虑了水泵能耗的影响，而且指出在热管理控制策略设计时，控制水温过高或者过低都会导致热管理能耗的增加，控制水温存在最优解；并且提出以热管理能耗、恒温占比、温降速率三个维度，判断策略的优劣，但是其具体控制方法并未展开论述。

发明内容

为了在不显著增加能耗的基础上改善电池热管理系统控制效果，本发明提供了一种电动汽车热管理系统冷却水泵自适应控制策略设计方法。

本发明基于全因子试验设计方法对水泵流量的影响进行仿真，分析了不同车速下流量和电池初始温度共同作用下电池终止温度的差异；统计得到最佳流量分布图，设计出水泵自适应控制策略；并分别在NEDC和WLTC工况下进行仿真验证，通过对比其他控制策略流量下的电池温度，证明了本发明的流量控制策略的有效性。

本发明所述的电动汽车热管理系统冷却水泵自适应的控制方法，依托于热管理系统模型，热管理系统模型包括电池生热模型和电池热管理模型，电池生热模型包括电池在不同工况下的生热速率模型，电池热管理模型是由电池冷板、水泵、散热器以及连接管路所形成的封闭式热管理系统；控制操作步骤如下：

(1)使用AMESim软件搭建电池生热模型和电池热管理模型；

(2)进行全因子试验设计，为了系统研究电池初始温度与不同水泵流量对电池液冷系统冷却效果的影响，本文考虑在不同车速下利用全因子试验设计法对电池液冷系统进行仿真分析；

(3)按照依据全因子试验设计法设计的试验组合，采用步骤一中所搭建的仿真模型，逐个进行仿真试验，记录电池的终止温度；

(4)获得最佳流量分布图，将步骤三中记录得到的电池终止时刻温度最低点作为最佳流量点，汇总仿真结果，统计不同车速、不同电池初始温度下对应的最佳流量点，获得液冷系统水泵最佳流量的分布图；

(5)确定水泵流量自适应控制策略，将最佳流量分布图中的数据转化为插值表格，利用插值的方法对模型中的水泵流量参数进行设置，在纯电动汽车运行时，水泵的流量会根据汽车的运行状态和电池温度的变化通过插值实时获取，这样就构建了可根据电池温度和行驶车速实时进行流量调节的电池热管理系统自适应流量控制策略。