CN117855667A - 电池冷却控制方法及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种电池冷却控制方法及电子设备,所述方法包括:搭建外流场三维仿真模型,外流场三维仿真模型用于模拟车辆的前端冷却模块,并计算所述前端冷却模块中冷凝器的进风量;根据所述外流场三维仿真模型,搭建一维和三维联合仿真模型,并由所述一维和三维联合仿真模型根据所述冷凝器的进风量计算得到不同工况下的电池温度;对所述一维和三维联合仿真模型进行降阶处理,搭建得到一维降阶仿真模型,并通过所述一维降阶仿真模型仿真计算得到不同车速、不同风扇转速以及不同电池充放电功率下的电池温度;根据所述一维降阶仿真模型的仿真计算结果,生成风扇控制策略,并基于所述风扇控制策略控制风扇运行以对电池进行冷却。降低风扇运行的能耗。
Description
技术领域
本申请涉及电池技术领域,具体而言,涉及一种电池冷却控制方法及电子设备。
背景技术
新能源车辆在夏季运行时,由于环境温度较高,动力电池会在高温区间运行,为避免过温导致的电池寿命衰减甚至热失控发生,需要对高温电池进行冷却。电池主要冷却方式分为风冷和液冷,均需要车辆前端的冷却风扇对冷凝器进行散热。
目前,在控制风扇对冷凝器进行散热的过程中会消耗大量的能量,影响车辆续航。因此,如何优化风扇散热控制,降低车辆能耗,是亟待解决的问题。
发明内容
本申请的目的在于,针对上述现有技术中的不足,提供一种电池冷却控制方法及电子设备,降低电池冷却过程中的能耗。
为实现上述目的,本申请实施例采用的技术方案如下:
第一方面,本申请实施例提供了一种电池冷却控制方法,所述方法包括:
搭建外流场三维仿真模型,所述外流场三维仿真模型用于模拟车辆的前端冷却模块,并计算所述前端冷却模块中冷凝器的进风量;
根据所述外流场三维仿真模型,搭建一维和三维联合仿真模型,并由所述一维和三维联合仿真模型根据所述冷凝器的进风量计算得到不同工况下的电池温度;
对所述一维和三维联合仿真模型进行降阶处理,搭建得到一维降阶仿真模型,并通过所述一维降阶仿真模型仿真计算得到不同车速、不同风扇转速以及不同电池充放电功率下的电池温度;
根据所述一维降阶仿真模型的仿真计算结果,生成风扇控制策略,并基于所述风扇控制策略控制风扇运行以对电池进行冷却。
可选的,所述外流场三维仿真模型中包括进气格栅、冷凝器、低温散热器、风扇、电池以及外流场空气。
可选的,所述根据所述外流场三维仿真模型,搭建一维和三维联合仿真模型,并通过所述一维和三维联合仿真模型用于根据所述冷凝器的进风量计算得到不同工况下的电池温度,包括:
将所述外流场三维仿真模型计算得到的冷凝器进风量输入至一维仿真模型中,由所述一维仿真模型根据所述冷凝器进风量计算得到不同工况下的电池温度。
可选的,所述对所述一维和三维联合仿真模型进行降阶处理,搭建得到一维降阶仿真模型,包括:
基于所述外流场三维仿真模型的冷凝器进风量,对所述一维仿真模型中的一维流场模型的阻力系数进行调节,将调节后的一维仿真模型作为所述一维降阶仿真模型,其中,所述一维仿真模型中的冷凝器进风量与所述外流场三维仿真模型的冷凝器进风量一致。
可选的,所述一维降阶仿真模型包括:空调制冷模型、电池冷却模型、等效电路模型以及所述一维流场模型;
所述空调冷却模型用于根据接收到的电池温度生成冷却功率并将所述冷却功率发射至所述电池冷却模型;
所述电池冷却模型用于根据接收到的冷却功率执行电池冷却;
所述一维流场模型用于结合所述电池冷却模以及所述等效电路模型计算不同车速、不同风扇转速以及不同电池充放电功率下的电池温度。
可选的,所述空调制冷模型包括:压缩机、压缩机出口压力、冷凝器、制冷机、膨胀阀、蒸发器、电池温度元件、压缩机转速控件;
所述制冷机用于将冷却功率发送至所述电池冷却模型中;
所述电池温度元件将接收到的目标电池温度发送至压缩机转速控件,所述压缩机转速控件根据电池温度计算压缩机转速;
所述压缩机执行所述压缩机转速,并输出压力信息,所述压缩机出口压力将所述压力信息进行输出。
可选的,所述电池冷却模型包括:入水流量温度控制元件、制冷机、水冷板、流道、出水温度监测元件;
所述制冷机用于根据空调制冷模型中的制冷机发送的冷却功率将所述流道内部的冷却液进行冷却,生成低温冷却液,所述低温冷却液通过所述水冷板将电池冷却;
所述出水温度监测元件用于监测所述低温冷却液的温度,当所述低温冷却液升温后,监测升温后的温度,并将升温后的温度传递至入水流量温度控制元件。
可选的,所述等效电路模型包括:电池电模型、电池结构模型、电流输入元件、功率输入元件;
通过所述电流输入元件输入电池充放电时的电流,通过所述功率输入元件输入电池的需求功率;
所述电池电模型计算电池充放电生成的热量,并将所述热量输入至电池结构模型;
所述电池结构模型与所述电池冷却模型中的水冷板进行换热后确定得到换热后的电池温度。
可选的,所述根据所述一维降阶仿真模型的仿真计算结果,生成风扇控制策略,包括:
根据所述一维降阶仿真模型的仿真计算结果,获取当前时刻的电池温度以及所述电池温度下的风扇占空比;
根据所述当前时刻的电池温度以及所述当前时刻的前一时刻的电池温度,确定当前时刻下电池温度的变化速率;
根据所述电池温度、所述电池温度下的风扇占空比以及所述电池温度的变化速率,确定风扇初始控制策略;
获取所述风扇初始控制策略控制下的车辆的考核工况数据,并根据所述考核工况数据计算电池实际温度;
根据所述电池实际温度,迭代修正所述风扇初始控制策略,并将迭代结束时的风扇初始控制策略作为所述风扇控制策略。
可选的,所述基于所述风扇控制策略控制风扇运行以对电池进行冷却,包括:
根据所述一维降阶仿真模型中所述空调冷却模型的仿真计算结果,确定压力控制策略;
基于所述压力控制策略确定参考风扇占空比;
根据所述风扇控制策略中的风扇占空比以及所述参考风扇占空比,确定目标风扇占空比,并按照所述目标风扇占空比控制风扇运行。
第二方面,本申请实施例还提供了一种电池冷却控制装置,所述装置包括:
搭建模块,用于搭建外流场三维仿真模型,所述外流场三维仿真模型用于模拟车辆的前端冷却模块,并计算所述前端冷却模块中冷凝器的进风量;
搭建模块,用于根据所述外流场三维仿真模型,搭建一维和三维联合仿真模型,并由所述一维和三维联合仿真模型根据所述冷凝器的进风量计算得到不同工况下的电池温度;
降阶模块,用于对所述一维和三维联合仿真模型进行降阶处理,搭建得到一维降阶仿真模型,并通过所述一维降阶仿真模型仿真计算得到不同车速、不同风扇转速以及不同电池充放电功率下的电池温度;
生成模块,用于根据所述一维降阶仿真模型的仿真计算结果,生成风扇控制策略,并基于所述风扇控制策略控制风扇运行以对电池进行冷却。
可选的,所述外流场三维仿真模型中包括进气格栅、冷凝器、低温散热器、风扇、电池以及外流场空气。
可选的,所述搭建模块具体用于:
将所述外流场三维仿真模型计算得到的冷凝器进风量输入至一维仿真模型中,由所述一维仿真模型根据所述冷凝器进风量计算得到不同工况下的电池温度。
可选的,所述降阶模块具体用于:
基于所述外流场三维仿真模型的冷凝器进风量,对所述一维仿真模型中的一维流场模型的阻力系数进行调节,将调节后的一维仿真模型作为所述一维降阶仿真模型,其中,所述一维仿真模型中的冷凝器进风量与所述外流场三维仿真模型的冷凝器进风量一致。
可选的,所述一维降阶仿真模型包括:空调制冷模型、电池冷却模型、等效电路模型以及所述一维流场模型;
所述空调冷却模型用于根据接收到的电池温度生成冷却功率并将所述冷却功率发射至所述电池冷却模型;
所述电池冷却模型用于根据接收到的冷却功率执行电池冷却;
所述一维流场模型用于结合所述电池冷却模以及所述等效电路模型计算不同车速、不同风扇转速以及不同电池充放电功率下的电池温度。
可选的,所述空调制冷模型包括:压缩机、压缩机出口压力、冷凝器、制冷机、膨胀阀、蒸发器、电池温度元件、压缩机转速控件;
所述制冷机用于将冷却功率发送至所述电池冷却模型中;
所述电池温度元件将接收到的目标电池温度发送至压缩机转速控件,所述压缩机转速控件根据电池温度计算压缩机转速;
所述压缩机执行所述压缩机转速,并输出压力信息,所述压缩机出口压力将所述压力信息进行输出。
可选的,所述电池冷却模型包括:入水流量温度控制元件、制冷机、水冷板、流道、出水温度监测元件;
所述制冷机用于根据空调制冷模型中的制冷机发送的冷却功率将所述流道内部的冷却液进行冷却,生成低温冷却液,所述低温冷却液通过所述水冷板将电池冷却;
所述出水温度监测元件用于监测所述低温冷却液的温度,当所述低温冷却液升温后,监测升温后的温度,并将升温后的温度传递至入水流量温度控制元件。
可选的,所述等效电路模型包括:电池电模型、电池结构模型、电流输入元件、功率输入元件;
通过所述电流输入元件输入电池充放电时的电流,通过所述功率输入元件输入电池的需求功率;
所述电池电模型计算电池充放电生成的热量,并将所述热量输入至电池结构模型;
所述电池结构模型与所述电池冷却模型中的水冷板进行换热后确定得到换热后的电池温度。
可选的,所述生成模块具体用于:
根据所述一维降阶仿真模型的仿真计算结果,获取当前时刻的电池温度以及所述电池温度下的风扇占空比;
根据所述当前时刻的电池温度以及所述当前时刻的前一时刻的电池温度,确定当前时刻下电池温度的变化速率;
根据所述电池温度、所述电池温度下的风扇占空比以及所述电池温度的变化速率,确定风扇初始控制策略;
获取所述风扇初始控制策略控制下的车辆的考核工况数据,并根据所述考核工况数据计算电池实际温度;
根据所述电池实际温度,迭代修正所述风扇初始控制策略,并将迭代结束时的风扇初始控制策略作为所述风扇控制策略。
可选的,所述生成模块具体用于:
根据所述一维降阶仿真模型中所述空调冷却模型的仿真计算结果,确定压力控制策略;
基于所述压力控制策略确定参考风扇占空比;
根据所述风扇控制策略中的风扇占空比以及所述参考风扇占空比,确定目标风扇占空比,并按照所述目标风扇占空比控制风扇运行。
第三方面,本申请实施例还提供了一种电子设备,包括:处理器、存储介质和总线,所述存储介质存储有所述处理器可执行的程序指令,当应用程序运行时,所述处理器与所述存储介质之间通过总线通信,所述处理器执行所述程序指令,以执行上述第一方面所述的电池冷却控制方法的步骤。
第四方面,本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序,所述计算机程序被读取并执行上述第一方面所述的电池冷却控制方法的步骤。
本申请的有益效果是:
本申请提供的一种电池冷却控制方法及电子设备,通过搭建外流场三维仿真模型,并根据外流场三维仿真模型搭建一维和三维联合仿真模型,由一维和三维联合仿真模型根据外流场三维仿真模型的冷凝器的进风量计算得到不同工况下的电池温度,相比较于直接搭建一维仿真模型计算得到的不同工况下的电池温度的精度更高,并且通过对一维和三维联合仿真模型进行降阶处理,搭建得到一维降阶仿真模型,并通过一维降阶仿真模型计算得到不同车速、不同风扇转速以及不同电池充放电功率下的电池温度,可以提高仿真速度,从而可以快速的指定电池冷却的风扇控制策略。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本申请的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例提供的一种电池冷却控制方法的流程示意图;
图2为本申请实施例提供的一种外流场三维仿真模型的结构示意图;
图3为本申请实施例提供的一种一维流场仿真模型的结构示意图;
图4为本申请实施例提供的一种一维降阶仿真模型的结构示意图;
图5为本申请实施例提供的一种空调冷却模型的结构示意图;
图6为本申请实施例提供的一种电池冷却模型的结构示意图;
图7为本申请实施例提供的一种等效电路模型的结构示意图;
图8为本申请实施例提供的一种生成风扇控制策略的流程示意图;
图9为本申请实施例提供的另一种电池冷却控制的流程示意图;
图10为本申请实施例提供的一种风扇控制策略模型的结构示意图;
图11为本申请实施例提供的一种电池冷却控制方法的装置示意图;
图12为本申请实施例提供的一种电子设备的结构框图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,应当理解,本申请中附图仅起到说明和描述的目的,并不用于限定本申请的保护范围。另外,应当理解,示意性的附图并未按实物比例绘制。本申请中使用的流程图示出了根据本申请的一些实施例实现的操作。应该理解,流程图的操作可以不按顺序实现,没有逻辑的上下文关系的步骤可以反转顺序或者同时实施。此外,本领域技术人员在本申请内容的指引下,可以向流程图添加一个或多个其他操作,也可以从流程图中移除一个或多个操作。
另外,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此,以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围,而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
需要说明的是,本申请实施例中将会用到术语“包括”,用于指出其后所声明的特征的存在,但并不排除增加其它的特征。
可选地,本申请实施例所提供的电池冷却控制方法应用于电子设备中,该电子设备例如可以为手机、平板电脑、笔记本电脑、掌上电脑、台式电脑等具有计算处理能力以及显示功能的终端设备,或者也可以是服务器。具体可以应用于终端设备中的应用程序,例如:手机的APP(application,手机软件)、电脑上的应用系统等。
下面来具体解释本申请实施例中提供的电池冷却控制的具体实施过程。
图1为本申请实施例提供的一种电池冷却控制方法的流程示意图,该方法的执行主体如前述的电子设备。如图1所示,该方法包括:
S101、搭建外流场三维仿真模型。
其中,该外流场三维仿真模型用于模拟车辆的前端冷却模块,并计算前端冷却模块中冷凝器的进风量。具体地,外流场三维仿真模型如图2所示。
其中,外流场三维仿真模型具体地可以利用车辆的前端冷却模型中各模块的三维模组进行搭建,得到车辆的前端冷却模型的外流场三维仿真模型。
S102、根据外流场三维仿真模型,搭建一维和三维联合仿真模型,并由一维和三维联合仿真模型根据冷凝器的进风量计算得到不同工况下的电池温度。
其中,一维和三维联合仿真模型指的是将一维仿真模型和外流场三维仿真模型联合搭建的联合仿真模型。其中,一维仿真模型可以是根据前端冷却模块中各模块的尺寸大小直接生成的模型,例如附图3所示的一维仿真模型的一维流场仿真模型,其中,该一维流场仿真模型中的进气格栅1、冷凝器2、低温散热器3、风扇4以及电池5与外流场三维仿真模型一致,各零件的风侧流特性曲线由三维仿真和单体台架测试得到。
可选的,一维和三维联合仿真模型可以通过外部连线将一维仿真模型和外流场三维仿真模型进行连接,则可以将外流场三维仿真模型中的数据传输至一维仿真模型中,也能使得一维仿真模型中的数据传输至外流场三维仿真模型中。
可选的,通过搭建一维和三维联合仿真模型,并通过一维和三维联合仿真模型计算不同工况下的电池温度,避免直接搭建一维仿真模型的精度不足,使得计算得到的不同工况下的温度的精度更高。
S103、对一维和三维联合仿真模型进行降阶处理,搭建得到一维降阶仿真模型,并通过一维降阶仿真模型计算得到不同车速、不同风扇转速以及不同电池充放电功率下的电池温度。
可选的,对一维和三维联合仿真模型进行降阶处理指的是根据外流场三维仿真模型的计算结果标定一维降阶仿真模型,使一维降阶仿真模型的冷凝器的进风量与外流场三维仿真模型保持一致,通过对一维降阶仿真模型进行标定,能够提升仿真速度,快速计算得到不同车速、不同风扇转速以及不同电池充放电功率下的电池温度。
可选的,将一维降阶仿真模型中的冷凝器的进风量与外流场三维仿真模型计算得到的冷凝器的进风量保持一致,并将S102步骤计算得到的不同工况下的电池温度,输入至一维降阶仿真模型中,得到稳态工况下电池不同负载的最低冷却功率,并得到对应的冷凝器进风量以及风扇占空比,其中,风扇占空比指的是不同占空比对应不同风扇转速,从而可以通过一维降阶仿真模型仿真计算得到不同车速、不同风扇转速以及不同电池充放电功率下的电池温度。
S104、根据一维降阶仿真模型的仿真计算结果,生成风扇控制策略,并基于风扇控制策略控制风扇运行以对电池进行冷却。
可选的,一维降阶仿真模型仿真得到的不同车速、不同风扇转速以及不同电池充放电功率下的电池温度,使用预设的方法生成风扇控制策略,基于该风扇控制策略控制风扇运行,可以对电池进行冷却。
本实施例中,通过搭建外流场三维仿真模型,并根据外流场三维仿真模型搭建一维和三维联合仿真模型,由一维和三维联合仿真模型根据外流场三维仿真模型的冷凝器的进风量计算得到不同工况下的电池温度,相比较于直接搭建一维仿真模型计算得到的不同工况下的电池温度的精度更高,并且通过对一维和三维联合仿真模型进行降阶处理,搭建得到一维降阶仿真模型,并通过一维降阶仿真模型计算得到不同车速、不同风扇转速以及不同电池充放电功率下的电池温度,可以提高仿真速度,从而可以快速的指定电池冷却的风扇控制策略。
可选的,上述外流场三维仿真模型中可以包括进气格栅1、冷凝器2、低温散热器3、风扇4、电池5以及外流场空气6,具体地,如图2所示。
可选的,上述S102中根据外流场三维仿真模型,搭建一维和三维联合仿真模型,并由一维和三维联合仿真模型根据冷凝器的进风量计算得到不同工况下的电池温度,可以包括:
可选的,将外流场三维仿真模型计算得到的冷凝器进风量输入至一维仿真模型中,由一维仿真模型根据冷凝器进风量计算得到不同工况下的电池温度。其中,该不同工况可以指的是不同风扇转速、车速下对应的电池温度。
可选的,上述S103中对一维和三维联合仿真模型进行降阶处理,搭建得到一维降阶仿真模型,可以包括:
可选的,基于外流场三维仿真模型的冷凝器进风量,对一维仿真模型中的一维流场模型的阻力系数进行调节,将调节后的一维仿真模型作为一维降阶仿真模型,其中,一维仿真模型中的冷凝器进风量与外流场三维仿真模型的冷凝器进风量一致。
具体地,可以通过调节一维仿真模型中的风扇背压使一维仿真模型中的冷凝器进风量与外流场三维仿真模型的冷凝器进风量保持一致,从而可以对一维和三维联合仿真模型进行降阶处理,得到一维降阶仿真模型。具体地,一维降阶仿真模型如图4所示。
如图4所示,该一维降阶仿真模型中可以包括空调制冷模型7、电池冷却模型8、等效电路模型9以及一维流场模型10。
可选的,空调冷却模型7可以用于根据接收到的电池温度生成冷却功率并将生成的冷却功率发射至电池冷却模型8中。
可选的,电池冷却模型8可以用于根据从空调冷却模型7中发送的冷却功率执行电池冷却,一维流场模型10可以用于结合电池冷却模型8以及等效电路模型9计算不同车速、不同风扇转速以及不同电池充放电功率下的电池温度。
可选的,上述空调冷却模型7中可以包括压缩机11、压缩机出口压力12、冷凝器13、制冷机14(chiller)、膨胀阀15、蒸发器16、电池温度元件17以及压缩机转速控件18组成,具体地,如图5所示。
可选的,制冷机14可以用于将冷却功率发送至电池冷却模型中,电池温度元件17可以用于接收电池温度,并将接收到的目标电池温度发送至压缩机转速控件18,压缩机转速控件18根据电池温度计算压缩机转速,压缩机11执行计算得到的压缩机转速,并输出压力信息,通过压缩机出口压力12将所述压力信息进行输出。
具体地,当空调冷却模型7接收到目标电池温度后,开始执行制冷操作,当空调冷却模型在运行过程中,制冷机14根据目标温度生成冷却功率,并将冷却功率发射至电池冷却模型8中。同时,当电池温度元件17接收到的目标电池温度时,将接收到的目标电池温度发送至压缩机转速控件18,使得压缩机转速控件18根据电池温度计算压缩机转速,具体地,可以在压缩机转速控件18中进行插值计算,得到压缩机转速。并将计算得到的压缩机转速发送至压缩机11,使得压缩机11根据压缩机转速进行转动,当压缩机11工作时能够产生压力信息,通过压缩机出口压力12将产生的压力信息进行输出。
可选的,通过压缩机出口压力12输出的压力信息可以制定得到空调系统压力控制策略,该空调系统压力策略中可以包括不同的空调输出压力与风扇占空比之间的对应关系。
可选的,上述电池冷却模型8中可以包括:入水流量温度控制元件21、制冷机14、水冷板22、流道23、出水温度监测元件24组成,具体地,如图6所示。
其中,制冷机14可以用于根据空调冷却模型7中的制冷机14发送的冷却功率将流道23内部的冷却液进行冷却,生成低温冷却液,低温冷却液通过水冷板22将电池冷却。
可选的,出水温度监测元件24可以用于监测低温冷却液的温度,当低温冷却液升温后,监测升温后的温度,并将升温后的温度传递至出水流量温度控制元件21,使得出水流量温度控制元件21可以根据温度控制出水流量的大小,最终形成电池冷却回路循环流动。
可选的,上述等效电路模型9中可以包括电池电模型31、电池结构模型32、电流输入元件33、功率输入元件34,具体地,如图7所示。
可选的,可以通过电流输入元件33输入电池充放电时的电流,通过功率输入元件34输入电池的需求功率,当通过电流输入元件33输入电池充放电的电流或者通过功率输入元件34输入电池所需的需求功率后,电池电模型31可以根据输入的电池充放电的电流或者电池所需的需求功率,计算得到电池充放电产生的热量,并将计算得到的热量输入至电池结构模型32,电池结构模型32与电池冷却模型8中的水冷板进行换热后,可以确定得到换热后的电池温度,该电池温度也就是一维降阶仿真模型的最终计算得到的电池温度。
本实施例中,通过一维降阶仿真模型中的空调制冷模型、电池冷却模型以及等效电路模型可以计算得到不同车速、不同风扇转速以及不同电池充放电功率下的电池温度。
图8为本申请实施例提供的一种生成风扇控制策略的流程示意图,如图8所示,上述S104中根据一维降阶仿真模型的仿真计算结果,生成风扇控制策略,并基于风扇控制策略控制风扇运行以对电池进行冷却,可以包括:
S201、根据一维降阶仿真模型的仿真计算结果,获取当前时刻的电池温度以及该电池温度下的风扇占空比。
可选的,通过一维降阶仿真模型可以计算得到不同工况下的电池温度,该不同工况可以包括不同车速、不同风扇占空比以及不同电池充放电功率。当向一维降阶仿真模型输入电池的目标电池温度之后,一维降阶仿真模型根据目标电池温度进行仿真,在仿真过程中,每隔一段时间获取一次电池温度以及电池温度下的风扇占空比,则可以获取到多个电池温度以及各电池温度下的风扇占空比。其中,当前时刻可以指的是任意一个时刻。
S202、根据当前时刻的电池温度以及当前时刻的前一时刻的电池温度,确定当前时刻下的电池温度的变化速率。
具体地,若当前时刻为time2,当前时刻的前一时刻为time1,当前时刻的电池温度为Tbtime2,当前时刻的前一时刻的电池温度为Tbtime1,则当前时刻下的电池温度的变化速率为其中,△time=time2-time1,△time为固定值。
其中,电池温度的变化速率可以指的是电池温升或温降的速率。
S203、根据电池温度、电池温度下的风扇占空比以及电池温度的变化速率,确定风扇初始控制策略。
可选的,若将电池温度Tb分为6个高温区间,例如分别可以为State_1、State_2、State_3、State_4、State_5、State_6,则电池温度的变化速率可以分为5个区间。则根据电池温度、电池温度下的风扇占空比以及电池温度的变化速率,可以确定风扇初始控制策略,具体地如下述表1所示的,表1为本申请实施例提供的一种基于电池温度的风扇初始控制策略。
表1
其中,表1中的偏差率也即是指的是电池温度的变化速率。
S204、获取风扇初始控制策略控制下的车辆考核工况数据,并根据考核公开数据计算电池实际温度。
可选的,可以基于表1中的风扇初始控制策略控制下的车辆考核工况相关的环境温度,电池需求功率、电池初始温度等数据,计算电池在该工况下的实际温度。其中,车辆的考核工况例如可以包括热平衡工况、综合公开续航里程(hina light-duty vehicle testcycle,简称CLTC)工况、快充工况等。
S205、根据实际温度,迭代修正风扇初始控制策略,并将迭代结束时的风扇初始控制策略作为风扇控制策略。
具体地,根据计算得到的实际温度不断的修正风扇初始控制策略中的风扇占空比,直至电池温度刚好达到每个温度区间的温度上限阈值,则将电池实际温度刚好达到温度上限阈值时的风扇占空比作为风扇控制策略。
本实施例中,通过计算出车辆在不同运行工况下的电池温度,从而实现对控制策略阈值进行虚拟标定,可以减少车辆实验次数,降低开发成本并优化整车能耗。
图9为本申请实施例提供的另一种电池冷却控制的流程示意图,如图9所示,上述S104中基于风扇控制策略控制风扇运行以对电池进行冷却,可以包括:
S301、根据一维降阶仿真模型中空调冷却模型的仿真计算结果,确定压力控制策略。
可选的,由上述可知,空调冷却模型可以输出压缩机工作时产生的压力信息,并可以得到在该压力信息下的风扇占空比,因此,可以得到压力控制策略,具体地如下述表2所示,表2为基于空调冷却模型得到的压力控制策略。
空调系统压力 | Pac≤P1 | P1<Pac≤P2 | P2<Pac≤P3 | P3<Pac |
风扇占空比 | Z1 | Z2 | Z3 | Z4 |
表2
其中,Pac指的是空调冷却模型输出的压力,P1、P2以及P3指的是将压力分为三个压力区间。
S302、基于压力控制策略确定参考风扇占空比。
可选的,可以根据压力控制策略以及空调冷却模型输出的压力信息,确定参考风扇占空比。
S303、根据风扇控制策略中的风扇占空比以及参考风扇占空比,确定目标风扇占空比,并按照目标风扇占空比控制风扇运行。
具体地,可以从风扇控制策略中的风扇占空比与参考风扇占空比中选择值较大的作为目标风扇占空比,按照目标风扇占空比控制风扇运行。
可选的,对于风扇控制策略确定的过程可以通过风扇控制策略模型得到,风扇控制策略模型具体地如下图10所示,当电池温度元件35输入电池温度后,延迟元件41将当前时刻的电池温度与当前时刻的前一时刻的电池温度作差,除以常数元件43,得到电池温度的变化速率,之后在插值元件44中对电池温度的变化速率进行插值计算,得到风扇控制策略中的风扇占空比;元件12接收压缩机出口压力插值表格得到对应的风扇占空比,也就是参考风扇占空比,通过元件45和元件46对元件44和元件47的输出值取大,也就是对风扇控制策略中的风扇占空比和压力插值表格得到的对应的风扇占空比进行取大,得到目标风扇占空比。如图8所示为电池温度计对应的风扇占空比。图9为采用本申请风扇控制策略与未采用本申请风扇控制策略的风扇能耗对比图,从图9中可以明显看出,通过本申请中的风扇控制策略可以有效的降低风扇的能耗,提高风扇的使用寿命。
图11为本申请实施例提供的一种电池冷却控制方法的装置示意图,如图11所示,该装置包括:
搭建模块401,用于搭建外流场三维仿真模型,所述外流场三维仿真模型用于模拟车辆的前端冷却模块,并计算所述前端冷却模块中冷凝器的进风量;
搭建模块401,用于根据所述外流场三维仿真模型,搭建一维和三维联合仿真模型,并由所述一维和三维联合仿真模型根据所述冷凝器的进风量计算得到不同工况下的电池温度;
降阶模块402,用于对所述一维和三维联合仿真模型进行降阶处理,搭建得到一维降阶仿真模型,并通过所述一维降阶仿真模型仿真计算得到不同车速、不同风扇转速以及不同电池充放电功率下的电池温度;
生成模块403,用于根据所述一维降阶仿真模型的仿真计算结果,生成风扇控制策略,并基于所述风扇控制策略控制风扇运行以对电池进行冷却。
可选的,所述外流场三维仿真模型中包括进气格栅、冷凝器、低温散热器、风扇、电池以及外流场空气。
可选的,所述搭建模块401具体用于:
将所述外流场三维仿真模型计算得到的冷凝器进风量输入至一维仿真模型中,由所述一维仿真模型根据所述冷凝器进风量计算得到不同工况下的电池温度。
可选的,所述降阶模块402具体用于:
基于所述外流场三维仿真模型的冷凝器进风量,对所述一维仿真模型中的一维流场模型的阻力系数进行调节,将调节后的一维仿真模型作为所述一维降阶仿真模型,其中,所述一维仿真模型中的冷凝器进风量与所述外流场三维仿真模型的冷凝器进风量一致。
可选的,所述一维降阶仿真模型包括:空调制冷模型、电池冷却模型、等效电路模型以及所述一维流场模型;
所述空调冷却模型用于根据接收到的电池温度生成冷却功率并将所述冷却功率发射至所述电池冷却模型;
所述电池冷却模型用于根据接收到的冷却功率执行电池冷却;
所述一维流场模型用于结合所述电池冷却模以及所述等效电路模型计算不同车速、不同风扇转速以及不同电池充放电功率下的电池温度。
可选的,所述空调制冷模型包括:压缩机、压缩机出口压力、冷凝器、制冷机、膨胀阀、蒸发器、电池温度元件、压缩机转速控件;
所述制冷机用于将冷却功率发送至所述电池冷却模型中;
所述电池温度元件将接收到的目标电池温度发送至压缩机转速控件,所述压缩机转速控件根据电池温度计算压缩机转速;
所述压缩机执行所述压缩机转速,并输出压力信息,所述压缩机出口压力将所述压力信息进行输出。
可选的,所述电池冷却模型包括:入水流量温度控制元件、制冷机、水冷板、流道、出水温度监测元件;
所述制冷机用于根据空调制冷模型中的制冷机发送的冷却功率将所述流道内部的冷却液进行冷却,生成低温冷却液,所述低温冷却液通过所述水冷板将电池冷却;
所述出水温度监测元件用于监测所述低温冷却液的温度,当所述低温冷却液升温后,监测升温后的温度,并将升温后的温度传递至入水流量温度控制元件。
可选的,所述等效电路模型包括:电池电模型、电池结构模型、电流输入元件、功率输入元件;
通过所述电流输入元件输入电池充放电时的电流,通过所述功率输入元件输入电池的需求功率;
所述电池电模型计算电池充放电生成的热量,并将所述热量输入至电池结构模型;
所述电池结构模型与所述电池冷却模型中的水冷板进行换热后确定得到换热后的电池温度。
可选的,所述生成模块403具体用于:
根据所述一维降阶仿真模型的仿真计算结果,获取当前时刻的电池温度以及所述电池温度下的风扇占空比;
根据所述当前时刻的电池温度以及所述当前时刻的前一时刻的电池温度,确定当前时刻下电池温度的变化速率;
根据所述电池温度、所述电池温度下的风扇占空比以及所述电池温度的变化速率,确定风扇初始控制策略;
获取所述风扇初始控制策略控制下的车辆的考核工况数据,并根据所述考核工况数据计算电池实际温度;
根据所述电池实际温度,迭代修正所述风扇初始控制策略,并将迭代结束时的风扇初始控制策略作为所述风扇控制策略。
可选的,所述生成模块403具体用于:
根据所述一维降阶仿真模型中所述空调冷却模型的仿真计算结果,确定压力控制策略;
基于所述压力控制策略确定参考风扇占空比;
根据所述风扇控制策略中的风扇占空比以及所述参考风扇占空比,确定目标风扇占空比,并按照所述目标风扇占空比控制风扇运行。
图12为本申请实施例提供的一种电子设备500的结构框图。如图12所示,该电子设备可包括:处理器501、存储器502。
可选的,还可以包括总线503,其中,所述存储器502用于存储有所述处理器501可执行的机器可读指令,当电子设备500运行时,所述处理器501与所述存储器502存储之间通过总线503通信,所述机器可读指令被所述处理器501执行时执行上述方法实施例中的方法步骤。
本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质,该计算机可读存储介质上存储有计算机程序,该计算机程序被处理器运行时执行上述电池冷却控制方法实施例中的方法步骤。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到,为描述的方便和简洁,上述描述的系统和装置的具体工作过程,可以参考方法实施例中的对应过程,本申请中不再赘述。在本申请所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的系统、装置和方法,可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,所述模块的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,又例如,多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口,装置或模块的间接耦合或通信连接,可以是电性,机械或其它的形式。
另外,在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM,Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM,RandomAccess Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上仅为本申请的具体实施方式,但本申请的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电池冷却控制方法,其特征在于,所述方法包括:
搭建外流场三维仿真模型,所述外流场三维仿真模型用于模拟车辆的前端冷却模块,并计算所述前端冷却模块中冷凝器的进风量;
根据所述外流场三维仿真模型,搭建一维和三维联合仿真模型,并由所述一维和三维联合仿真模型根据所述冷凝器的进风量计算得到不同工况下的电池温度;
对所述一维和三维联合仿真模型进行降阶处理,搭建得到一维降阶仿真模型,并通过所述一维降阶仿真模型仿真计算得到不同车速、不同风扇转速以及不同电池充放电功率下的电池温度;
根据所述一维降阶仿真模型的仿真计算结果,生成风扇控制策略,并基于所述风扇控制策略控制风扇运行以对电池进行冷却。
2.根据权利要求1所述的电池冷却控制方法,其特征在于,所述外流场三维仿真模型中包括进气格栅、冷凝器、低温散热器、风扇、电池以及外流场空气。
3.根据权利要求1所述的电池冷却控制方法,其特征在于,所述根据所述外流场三维仿真模型,搭建一维和三维联合仿真模型,并通过所述一维和三维联合仿真模型用于根据所述冷凝器的进风量计算得到不同工况下的电池温度,包括:
将所述外流场三维仿真模型计算得到的冷凝器进风量输入至一维仿真模型中,由所述一维仿真模型根据所述冷凝器进风量计算得到不同工况下的电池温度。
4.根据权利要求3所述的电池冷却控制方法,其特征在于,所述对所述一维和三维联合仿真模型进行降阶处理,搭建得到一维降阶仿真模型,包括:
基于所述外流场三维仿真模型的冷凝器进风量,对所述一维仿真模型中的一维流场模型的阻力系数进行调节,将调节后的一维仿真模型作为所述一维降阶仿真模型,其中,所述一维仿真模型中的冷凝器进风量与所述外流场三维仿真模型的冷凝器进风量一致。
5.根据权利要求4所述的电池冷却控制方法,其特征在于,所述一维降阶仿真模型包括:空调制冷模型、电池冷却模型、等效电路模型以及所述一维流场模型;
所述空调冷却模型用于根据接收到的电池温度生成冷却功率并将所述冷却功率发射至所述电池冷却模型;
所述电池冷却模型用于根据接收到的冷却功率执行电池冷却;
所述一维流场模型用于结合所述电池冷却模以及所述等效电路模型计算不同车速、不同风扇转速以及不同电池充放电功率下的电池温度。
6.根据权利要求5所述的电池冷却控制方法,其特征在于,所述空调制冷模型包括:压缩机、压缩机出口压力、冷凝器、制冷机、膨胀阀、蒸发器、电池温度元件、压缩机转速控件;
所述制冷机用于将冷却功率发送至所述电池冷却模型中;
所述电池温度元件将接收到的目标电池温度发送至压缩机转速控件,所述压缩机转速控件根据电池温度计算压缩机转速;
所述压缩机执行所述压缩机转速,并输出压力信息,所述压缩机出口压力将所述压力信息进行输出。
7.根据权利要求5所述的电池冷却控制方法,其特征在于,所述电池冷却模型包括:入水流量温度控制元件、制冷机、水冷板、流道、出水温度监测元件;
所述制冷机用于根据空调制冷模型中的制冷机发送的冷却功率将所述流道内部的冷却液进行冷却,生成低温冷却液,所述低温冷却液通过所述水冷板将电池冷却;
所述出水温度监测元件用于监测所述低温冷却液的温度,当所述低温冷却液升温后,监测升温后的温度,并将升温后的温度传递至入水流量温度控制元件。
8.根据权利要求5所述的电池冷却控制方法,其特征在于,所述等效电路模型包括:电池电模型、电池结构模型、电流输入元件、功率输入元件;
通过所述电流输入元件输入电池充放电时的电流,通过所述功率输入元件输入电池的需求功率;
所述电池电模型计算电池充放电生成的热量,并将所述热量输入至电池结构模型;
所述电池结构模型与所述电池冷却模型中的水冷板进行换热后确定得到换热后的电池温度。
9.根据权利要求1所述的电池冷却控制方法,其特征在于,所述根据所述一维降阶仿真模型的仿真计算结果,生成风扇控制策略,包括:
根据所述一维降阶仿真模型的仿真计算结果,获取当前时刻的电池温度以及所述电池温度下的风扇占空比;
根据所述当前时刻的电池温度以及所述当前时刻的前一时刻的电池温度,确定当前时刻下电池温度的变化速率;
根据所述电池温度、所述电池温度下的风扇占空比以及所述电池温度的变化速率,确定风扇初始控制策略;
获取所述风扇初始控制策略控制下的车辆的考核工况数据,并根据所述考核工况数据计算电池实际温度;
根据所述电池实际温度,迭代修正所述风扇初始控制策略,并将迭代结束时的风扇初始控制策略作为所述风扇控制策略。
10.一种电子设备,其特征在于,包括存储器和处理器,所述存储器存储有所述处理器可执行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现上述权利要求1-9任一项所述的电池冷却控制方法的步骤。
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