CN118534956A - 一种功率柜工作温度控制的方法与设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及温度管理技术领域，尤其涉及一种功率柜工作温度控制的方法与设备，根据预先划分的温区，按照预设采样周期分别采集运行参数，所述运行参数包括环境温度、温控系统功率以及温区温度；构建增量型PID控制器模型，并结合最近预设次数采集的所述运行参数，计算调节控制量；根据所述调节控制量对温控系统的运行功率进行调节；本发明划分温区，周期性采集环境温度和温区温度，通过最近周期的数据，利用增量型PID控制器模型，计算调节控制量，从而对温控系统的运行功率进行实时调节，实现更佳的温控效果，降低功耗，且增量型PID控制器模型中引入了模糊自适应整定参数，有效抑制设备使用时间、环境干扰等的影响，达到更加的温控效果。
Description
技术领域
本发明涉及温度管理技术领域，特别涉及一种功率柜工作温度控制的方法与设备。
背景技术
当前，新能源汽车产业正蓬勃发展，新能源汽车的技术不断迭代。不同电池电压平台、不同充电功率、不同续航里程的新能源车不断涌入市场。充检功率柜需要满足它们不同充电需求的同时保证自身良好运行且自身功耗足够低、噪声足够低。因此，一个优异地温控系统是充检功率柜迫切需求的。
当前，现有的温控系统，一般存在以下三种情况：
（1）单纯地根据温度上下限决定开启或关闭温控系统。
（2）单纯地根据是否有车辆充电来决定是否开启或关闭温控系统。
（3）单纯地根据有车辆充电决定开启温控系统，无车辆充电强制运行一定时间后关闭温控系统。
即目前温控系统的温控策略相对机械，温控效果不佳，易增加能耗。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种功率柜工作温度控制的方法与设备，实现更佳的温控效果，降低功耗。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种功率柜工作温度控制的方法，包括步骤：
S1、根据预先划分的温区，按照预设采样周期分别采集运行参数，所述运行参数包括环境温度、温控系统功率以及温区温度；
S2、构建增量型PID控制器模型，并结合最近预设次数采集的所述运行参数，计算调节控制量；
所述预设次数为3次，所述增量型PID控制器模型表示如下：
ΔP=A*en+B*en-1+C*en–2；
A=KP(1+T/Ti+Td/T)；
B=-KP(1+2Td/T)；
C=KP*Td/T；
其中，A、B和C表示控制常量，en、en-1和en–2表示最近三次采样周期内的偏差信号，所述偏差信号为温区温度与预设的目标温度的差值，Kp表示模糊自适应整定参数，Ti表示积分系数，Td表示微分系数；
S3、根据所述调节控制量对温控系统的运行功率进行调节。
为了解决上述技术问题，本发明采用的另一种技术方案为：
一种功率柜工作温度控制的设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的ARM程序，所述处理器执行所述ARM程序时实现以下步骤：
S1、根据预先划分的温区，按照预设采样周期分别采集运行参数，所述运行参数包括环境温度、温控系统功率以及温区温度；
S2、构建增量型PID控制器模型，并结合最近预设次数采集的所述运行参数，计算调节控制量；
所述预设次数为3次，所述增量型PID控制器模型表示如下：
ΔP=A*en+B*en-1+C*en–2；
A=KP(1+T/Ti+Td/T)；
B=-KP(1+2Td/T)；
C=KP*Td/T；
其中，A、B和C表示控制常量，en、en-1和en–2表示最近三次采样周期内的偏差信号，所述偏差信号为温区温度与预设的目标温度的差值，Kp表示模糊自适应整定参数，Ti表示积分系数，Td表示微分系数；
S3、根据所述调节控制量对温控系统的运行功率进行调节。
本发明的有益效果在于：本发明的一种功率柜工作温度控制的方法与设备，划分温区，周期性采集环境温度和温区温度，通过最近周期的数据，利用增量型PID控制器模型，计算调节控制量，从而对温控系统的运行功率进行实时调节，实现更佳的温控效果，降低功耗，且增量型PID控制器模型中引入了模糊自适应整定参数，有效抑制设备使用时间、环境干扰等的影响，达到更加的温控效果。
附图说明
图1为本发明实施例的一种功率柜工作温度控制的方法的流程图；
图2为本发明实施例的一种功率柜工作温度控制的设备的结构图；
图3为本发明实施例的一种功率柜工作温度控制的方法的模型示例图；
标号说明：
1、一种功率柜工作温度控制的设备；2、处理器；3、存储器。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
请参照图1以及图3，一种功率柜工作温度控制的方法，包括步骤：
S1、根据预先划分的温区，按照预设采样周期分别采集运行参数，所述运行参数包括环境温度、温控系统功率以及温区温度；
S2、构建增量型PID控制器模型，并结合最近预设次数采集的所述运行参数，计算调节控制量；
所述预设次数为3次，所述增量型PID控制器模型表示如下：
ΔP=A*en+B*en-1+C*en–2；
A=KP(1+T/Ti+Td/T)；
B=-KP(1+2Td/T)；
C=KP*Td/T；
其中，A、B和C表示控制常量，en、en-1和en–2表示最近三次采样周期内的偏差信号，所述偏差信号为温区温度与预设的目标温度的差值，Kp表示模糊自适应整定参数，Ti表示积分系数，Td表示微分系数；
S3、根据所述调节控制量对温控系统的运行功率进行调节。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：本发明的一种功率柜工作温度控制的方法，划分温区，周期性采集环境温度和温区温度，通过最近周期的数据，利用增量型PID控制器模型，计算调节控制量，从而对温控系统的运行功率进行实时调节，实现更佳的温控效果，降低功耗，且增量型PID控制器模型中引入了模糊自适应整定参数，有效抑制设备使用时间、环境干扰等的影响，达到更佳的温控效果。
进一步的，所述自适应整定参数的确定具体为：
以当前偏差信号en以及偏差变化△e作为输入，根据预设的微调值表，通过模糊自适应整定的方式计算得到；
其中，△e=en-en-1；
根据环境温度和预设的目标温度的差值大小，确定整定后的所述自适应整定参数的比例系数，并根据所述比例系数对所述自适应整定参数进行调整。
由上述描述可知，根据当前周期计算得到的调节控制量，对上一周期的需求控制量进行修正，进而得到当前周期的需求控制量，从而对温控系统的运行功率进行控制。
进一步地，步骤S1和S2之间还包括步骤：
判断所述温区温度是否小于预设的目标温度，若是则判断是否存在车辆充电，若不存在车辆充电，则不等待PID控制器的命令，关停所述温控系统，否则进入步骤S2。
由上述描述可知，若当前温度小于目标温度，则直接关停温控系统，无需等待PID控制器的命令，实现更高效的控制。
进一步地，积分系数Ti的取值范围为[240,480]，微分系数Td的取值范围为[3,150]。
由上述描述可知，以上积分系数和微分系数的取值，作为本发明的一种具体实施例。
请参照图2，一种功率柜工作温度控制的设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的ARM程序，所述处理器执行所述ARM程序时实现以下步骤：
S1、根据预先划分的温区，按照预设采样周期分别采集运行参数，所述运行参数包括环境温度、温控系统功率以及温区温度；
S2、构建增量型PID控制器模型，并结合最近预设次数采集的所述运行参数，计算调节控制量；
所述预设次数为3次，所述增量型PID控制器模型表示如下：
ΔP=A*en+B*en-1+C*en–2；
A=KP(1+T/Ti+Td/T)；
B=-KP(1+2Td/T)；
C=KP*Td/T；
其中，A、B和C表示控制常量，en、en-1和en–2表示最近三次采样周期内的偏差信号，所述偏差信号为温区温度与预设的目标温度的差值，Kp表示模糊自适应整定参数，Ti表示积分系数，Td表示微分系数；
S3、根据所述调节控制量对温控系统的运行功率进行调节。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：本发明的一种功率柜工作温度控制的方法，划分温区，周期性采集环境温度和温区温度，通过最近周期的数据，利用增量型PID控制器模型，计算调节控制量，从而对温控系统的运行功率进行实时调节，实现更佳的温控效果，降低功耗，且增量型PID控制器模型中引入了模糊自适应整定参数，有效抑制设备使用时间、环境干扰等的影响，达到更加的温控效果。
进一步的，所述自适应整定参数的确定具体为：
以当前偏差信号en以及偏差变化△e作为输入，根据预设的微调值表，通过模糊自适应整定的方式计算得到；
其中，△e=en-en-1；
根据环境温度和预设的目标温度的差值大小，确定整定后的所述自适应整定参数的比例系数，并根据所述比例系数对所述自适应整定参数进行调整。
由上述描述可知，模糊自适应整定参数基于偏差信号，通过模糊自适应整定的方式计算得到。
进一步地，步骤S3具体为：
根据所述调节控制量计算当前的需求控制量Pn：
Pn=ΔP+Pn–1；
其中，ΔP表示调节控制量，Pn–1表示上一采样周期的需求控制量；
根据所述需求控制量对温控系统的运行功率进行调节。
由上述描述可知，根据当前周期计算得到的调节控制量，对上一周期的需求控制量进行修正，进而得到当前周期的需求控制量，从而对温控系统的运行功率进行控制。
进一步地，步骤S1和S2之间还包括步骤：
判断所述温区温度是否小于预设的目标温度，若是则判断是否存在车辆充电，若不存在车辆充电，则不等待PID控制器的命令，关停所述温控系统，否则进入步骤S2。
由上述描述可知，若当前温度小于目标温度，则直接关停温控系统，无需等待PID控制器的命令，实现更高效的控制。
进一步地，积分系数Ti的取值范围为[240,480]，微分系数Td的取值范围为[3,150]。
由上述描述可知，以上积分系数和微分系数的取值，作为本发明的一种具体实施例。
本发明的一种功率柜工作温度控制的方法与设备，适用于功率柜的温度控制。
请参照图1和图3，本发明的实施例一为：
一种功率柜工作温度控制的方法，包括步骤：
S1、根据预先划分的温区，按照预设采样周期分别采集运行参数，所述运行参数包括环境温度、温控系统功率以及温区温度。
本实施例中，将功率柜分为多个不同的温区，建立不同温区间的关系。
周期性采集环境温度、输出功率、温区温度等参数，以综合运算对温控系统进行控制。
其过程可参照图3所示，图中，T1、T2、T3为最近三次采样周期内的温度值，△T1、△T2、△T3为最近三次采样周期内的偏差信号，P1为当前需求控制值，P2为上一周期需求控制值，△P为增量型PID控制器计算出来的需要调节的控制量，KP模糊自适应整定参数。
S2、构建增量型PID控制器模型，并结合最近预设次数采集的所述运行参数，计算调节控制量；
本实施例中，所述预设次数为3次，所述增量型PID控制器模型表示如下：
ΔP=A*en+B*en-1+C*en–2；
A=KP(1+T/Ti+Td/T)；
B=-KP(1+2Td/T)；
C=KP*Td/T；
其中，A、B和C表示控制常量，en、en-1和en–2表示最近三次采样周期内的偏差信号，所述偏差信号为温区温度与预设的目标温度的差值，Kp表示模糊自适应整定参数，Ti表示积分系数，Td表示微分系数。
本实施例中，通过短时连续采集的温度，分辨温度变化趋势，确定纳入计算的采样周期T以及最近3次采样周期内的偏差信号（本实施例中，采样周期选择5~10s，在其他等同实施例中可以根据实际需求调整），结合环境温度和目标温度的差值整定模糊自适应整定参数Kp。
所述自适应整定参数的确定具体为：
以当前偏差信号en以及偏差变化△e作为输入，根据预设的微调值表，通过模糊自适应整定的方式计算得到；
其中，△e=en-en-1；
根据环境温度和预设的目标温度的差值大小，确定整定后的所述自适应整定参数的比例系数，并根据所述比例系数对所述自适应整定参数进行调整。
本实施例中，以当前偏差信号en以及偏差变化△e作为输入，划分出负大、负中、负小、刚好、正小、正中、正大七个值域，建立三个参数KP\Ti\Td分别对应7×7个值域中对应微调值表。通过逐步查表、逼近的方式得到模糊自适应整定参数Kp。温区温度越小于目标温度，说明制冷效果越好，那么需要的KP越小。根据环境温度和预设的目标温度的差值大小，确定整定后的KP值的比例系数，以及是否需要相对放大或者缩小或者不调整。环境温度相较设定温度低很多则缩小，高很多则放大，相差不多不调整。
本实施例中，积分系数Ti的取值范围一般为[240,480]，微分系数Td的取值范围一般为[3,150]。
S3、根据所述调节控制量对温控系统的运行功率进行调节；
步骤S3具体为：
根据所述调节控制量计算当前的需求控制量Pn：
Pn=ΔP+Pn–1；
其中，ΔP表示调节控制量，Pn–1表示上一采样周期的需求控制量；
根据所述需求控制量对温控系统的运行功率进行调节。
此外，本实施例中，当实际温度低于或接近目标温度的时候，结合当前是否有车辆充电，确定是否关停，不等待PID控制器的关停。当实际温度低于或接近目标温度的时候，说明控制基本达到目标。如果此时没有车辆充电，说明不会再产生热量可关停。如果此时还有车辆充电，说明会产生热量，需要继续维持。
本实施例中，所述目标温度可以为一个温度区间或一个确切的温度值。
请参照图2，本发明的实施例二为：
一种功率柜工作温度控制的设备1，包括处理器2、存储器3以及存储在所述存储器3中并可在所述处理器2上运行的ARM程序，所述处理器2执行所述ARM程序时实现以上实施例一所述的一种功率柜工作温度控制的方法中的步骤。
综上所述，本发明提供的一种功率柜工作温度控制的方法与设备，周期性采集环境温度和温区温度，通过最近周期的数据，利用增量型PID控制器模型，计算调节控制量，从而对温控系统的运行功率进行实时调节，实现更佳的温控效果，降低功耗，且增量型PID控制器模型中引入了模糊自适应整定参数，有效抑制设备使用时间、环境干扰等的影响，达到更加的温控效果。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种功率柜工作温度控制的方法，其特征在于，包括步骤：
S1、根据预先划分的温区，按照预设采样周期分别采集运行参数，所述运行参数包括环境温度、温控系统功率以及温区温度；
S2、构建增量型PID控制器模型，并结合最近预设次数采集的所述运行参数，计算调节控制量；
所述预设次数为3次，所述增量型PID控制器模型表示如下：
ΔP=A*en+B*en-1+C*en–2；
A=KP(1+T/Ti+Td/T)；
B=-KP(1+2Td/T)；
C=KP*Td/T；
其中，A、B和C表示控制常量，en、en-1和en–2表示最近三次采样周期内的偏差信号，所述偏差信号为温区温度与预设的目标温度的差值，Kp表示模糊自适应整定参数，Ti表示积分系数，Td表示微分系数；
S3、根据所述调节控制量对温控系统的运行功率进行调节。
2.根据权利要求1所述的一种功率柜工作温度控制的方法，其特征在于，所述自适应整定参数的确定具体为：
以当前偏差信号en以及偏差变化△e作为输入，根据预设的微调值表，通过模糊自适应整定的方式计算得到；
其中，△e=en-en-1；
根据环境温度和预设的目标温度的差值大小，确定整定后的所述自适应整定参数的比例系数，并根据所述比例系数对所述自适应整定参数进行调整。
3.根据权利要求1所述的一种功率柜工作温度控制的方法，其特征在于，步骤S3具体为：
根据所述调节控制量计算当前的需求控制量Pn：
Pn=ΔP+Pn–1；
其中，ΔP表示调节控制量，Pn–1表示上一采样周期的需求控制量；
根据所述需求控制量对温控系统的运行功率进行调节。
4.根据权利要求1所述的一种功率柜工作温度控制的方法，其特征在于，步骤S1和S2之间还包括步骤：
判断所述温区温度是否小于预设的目标温度，若是则判断是否存在车辆充电，若不存在车辆充电，则不等待PID控制器的命令，关停所述温控系统，否则进入步骤S2。
5.根据权利要求1所述的一种功率柜工作温度控制的方法，其特征在于，积分系数Ti的取值范围为[240,480]，微分系数Td的取值范围为[3,150]。
6.一种功率柜工作温度控制的设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的ARM程序，其特征在于，所述处理器执行所述ARM程序时实现以下步骤：
S1、根据预先划分的温区，按照预设采样周期分别采集运行参数，所述运行参数包括环境温度、温控系统功率以及温区温度；
S2、构建增量型PID控制器模型，并结合最近预设次数采集的所述运行参数，计算调节控制量；
所述预设次数为3次，所述增量型PID控制器模型表示如下：
ΔP=A*en+B*en-1+C*en–2；
A=KP(1+T/Ti+Td/T)；
B=-KP(1+2Td/T)；
C=KP*Td/T；
其中，A、B和C表示控制常量，en、en-1和en–2表示最近三次采样周期内的偏差信号，所述偏差信号为温区温度与预设的目标温度的差值，Kp表示模糊自适应整定参数，Ti表示积分系数，Td表示微分系数；
S3、根据所述调节控制量对温控系统的运行功率进行调节。
7.根据权利要求6所述的一种功率柜工作温度控制的设备，其特征在于，所述自适应整定参数的确定具体为：
以当前偏差信号en以及偏差变化△e作为输入，根据预设的微调值表，通过模糊自适应整定的方式计算得到；
其中，△e=en-en-1；
根据环境温度和预设的目标温度的差值大小，确定整定后的所述自适应整定参数的比例系数，并根据所述比例系数对所述自适应整定参数进行调整。
8.根据权利要求6所述的一种功率柜工作温度控制的设备，其特征在于，步骤S3具体为：
根据所述调节控制量计算当前的需求控制量Pn：
Pn=ΔP+Pn–1；
其中，ΔP表示调节控制量，Pn–1表示上一采样周期的需求控制量；
根据所述需求控制量对温控系统的运行功率进行调节。
9.根据权利要求6所述的一种功率柜工作温度控制的设备，其特征在于，步骤S1和S2之间还包括步骤：
判断所述温区温度是否小于预设的目标温度，若是则判断是否存在车辆充电，若不存在车辆充电，则不等待PID控制器的命令，关停所述温控系统，否则进入步骤S2。
10.根据权利要求6所述的一种功率柜工作温度控制的设备，其特征在于，积分系数Ti的取值范围为[240,480]，微分系数Td的取值范围为[3,150]。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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