JP7316778B2 - Pidのためのフィードバック制御に基づく偏微分 - Google Patents
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Description
アクチュエータのアクチュエータポジションのどの程度の変化が、流体の流体温度を1度だけ変化するかを示してよい。他の例として、感度は、質量流量のどの程度の変化が、流体の流体温度を1度だけ変化するかを示してよい。
Claims (20)
- 車両の燃料電池回路を加熱又は冷却するシステムであって、
複数の燃料電池を有し、流体を受け入れるとともに、前記流体を加熱するように構成された燃料電池スタックと、
アクチュエータポジションを有し、前記流体の流体温度を増加又は減少するように構成されたアクチュエータと、
前記アクチュエータに接続された電子制御ユニット(ECU)であって、
前記流体の所望温度に対応する温度制御信号を決定し、
前記アクチュエータに、前記流体温度を、前記流体の前記所望温度に向かって、増加又は減少させるために、前記アクチュエータのフィードフォワード制御を行い、
前記流体の前記流体温度と、前記流体の前記所望温度との温度差を決定し、
前記流体温度の変化に対するパラメータ値又はアクチュエータポジションに対応する感度を決定し、
前記温度差を縮小するために、前記流体温度を増加又は減少させるための前記アクチュエータポジションにおける付加的な変化に対応する誤差信号を決定するために、前記温度差に前記感度を適用し、
前記誤差信号に基づいて前記アクチュエータを制御する
ECUと、
を備えることを特徴とするシステム。 - 前記アクチュエータは三方弁であり、前記流体の前記所望温度及び前記流体温度は、前記燃料電池スタックの入口における前記流体に対応していることを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 前記流体温度を減らすように構成されたラジエータと、
前記流体に前記ラジエータをバイパスさせるように構成されたバイパス支流と、
前記流体をポンピングして前記燃料電池回路に通すように構成されたポンプと、
を更に備え、
前記三方弁は、前記流体を、前記ラジエータと前記バイパス支流とに分離するように構成されており、
前記感度は、前記ポンプのポンプ入口に対応するポンプ流体温度、前記バイパス支流に対応するバイパス流体温度、及び、前記ラジエータの出口に対応するラジエータ温度に基づいて決定される
ことを特徴とする請求項2に記載のシステム。 - 前記アクチュエータは、前記流体をポンピングして前記燃料電池回路に通すように構成されたポンプであり、前記流体の前記所望温度及び前記流体温度は、前記燃料電池スタックの出口における前記流体に対応していることを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 前記流体温度を減らすように構成されたラジエータと、
前記流体に前記ラジエータをバイパスさせるように構成されたバイパス支流と、
前記流体を、前記ラジエータと前記バイパス支流とに分離するように構成された三方弁と、
を更に備え、
前記感度は、前記燃料電池スタックにより発生された熱量、前記流体の比熱、前記燃料電池スタックの出口における前記流体温度、及び、前記燃料電池スタックの入口に対応する入口燃料電池温度に基づいて決定される
ことを特徴とする請求項4に記載のシステム。 - 前記ECUは、前記誤差信号を受信するとともに、現在の誤差値、過去の誤差値及び前記誤差信号の潜在的な未来の誤差を考慮することによって、フィードバック制御信号を生成するように構成された比例-積分-微分(PID)コントローラを含んでおり、
前記ECUは、前記フィードバック制御信号に基づいて前記アクチュエータを制御するように構成されている
ことを特徴とする請求項1に記載のシステム。 - 前記ECUは、(i)前記フィードフォワード制御を用いて生成されるフィードフォワード制御信号と(ii)前記フィードバック制御信号との和に基づいて前記アクチュエータを制御するように更に構成されていることを特徴とする請求項6に記載のシステム。
- 車両の燃料電池回路を加熱又は冷却するシステムであって、
複数の燃料電池を有するとともに、流体を受け入れて、前記流体を加熱するように構成された燃料電池スタックと、
前記流体の流体温度を増加又は減少するように構成されたアクチュエータと、
前記流体を受け入れるとともに、前記流体から熱を取り去るように構成されたラジエータと、
前記アクチュエータと接続された電子制御ユニット(ECU)であって、
前記ラジエータにより前記流体から取り去れる温度の量に影響を及ぼす見積パラメータを見積もり、
前記見積パラメータに基づいて、前記流体温度を、前記流体の所望温度に向かって、増加又は減少するための前記アクチュエータの制御に対応するアクチュエータ制御信号を決定し、
前記流体の前記流体温度と前記流体の見積温度との温度差を決定し、
前記温度差を減少するために、前記温度差に基づいて前記見積パラメータを調整し、
前記調整された見積パラメータに基づいて、更新されたアクチュエータ制御信号を決定し、
前記更新されたアクチュエータ制御信号に基づいて前記アクチュエータを制御する
ECUと、
を備えることを特徴とするシステム。 - 前記流体の前記流体温度は、前記ラジエータの出口において測定され、前記流体の前記見積温度は、前記ラジエータの前記出口について計算されることを特徴とする請求項8に記載のシステム。
- 前記パラメータは、前記ラジエータに流れる空気の速度に対応することを特徴とする請求項8に記載のシステム。
- 前記ECUは、前記流体温度の変化に対する前記パラメータの変化に対応する感度を決定し、前記温度差に前記感度を適用することにより、前記見積パラメータを調整するように更に構成されていることを特徴とする請求項8に記載のシステム。
- 前記アクチュエータは、前記ラジエータに空気を向けるように構成されたファンを含み、
前記感度は、前記ファンのファン速度、前記ラジエータに流れる周囲の空気の速度、前記ラジエータ内の前記流体の体積、前記ラジエータ内の前記流体の温度、及び前記空気の温度に基づいて決定される
ことを特徴とする請求項11に記載のシステム。 - 前記流体に前記ラジエータをバイパスさせるように構成されたバイパス支流を更に備え、前記アクチュエータは、前記流体をポンピングして前記燃料電池回路に通すように構成されたポンプ、前記ラジエータに空気を向けるように構成されたファン、及び、前記流体を前記ラジエータと前記バイパス支流とに分離するように構成された三方弁のうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項8に記載のシステム。
- 前記ECUは、前記調整された見積パラメータを受信するとともに、現在の誤差値、過去の誤差値及び前記調整された見積パラメータの潜在的な未来の誤差を考慮することによって、更新された見積パラメータを生成するように構成された比例-積分-微分(PID)コントローラを含んでおり、
前記ECUは、前記更新された見積パラメータに基づいて更新されたアクチュエータ制御信号を決定するように構成されている
ことを特徴とする請求項8に記載のシステム。 - 前記流体の前記流体温度を検出するように構成された温度センサを更に備えることを特徴とする請求項8に記載のシステム。
- 車両の燃料電池回路を加熱又は冷却する方法であって、
電子制御ユニット(ECU)により、前記燃料電池回路の流体の所望温度に対応する温度制御信号を決定する工程と、
前記ECUにより、前記燃料電池回路のアクチュエータのフィードフォワード制御を行い、前記アクチュエータに、前記流体の流体温度を前記流体の前記所望温度に向かって増加又は減少させる工程と、
前記ECUにより、前記流体の増加又は減少した前記流体温度と前記流体の前記所望温度との温度差を決定する工程と、
前記ECUにより、前記流体の前記流体温度の変化に対するパラメータ又はアクチュエータポジションの変化に対応する感度を決定する工程と、
前記温度差を縮小するために、前記流体の前記流体温度を更に増加又は減少させるための前記アクチュエータポジションにおける付加的な変化に対応する誤差信号を決定するために、前記ECUにより、前記温度差に前記感度を適用する工程と、
前記ECUにより、前記誤差信号に基づいて前記アクチュエータを制御する工程と、
を備えることを特徴とする方法。 - 前記アクチュエータは三方弁であり、前記流体の前記所望温度及び前記流体の前記流体温度は、前記燃料電池回路の燃料電池スタックの入口における前記流体に対応していることを特徴とする請求項16に記載の方法。
- 前記三方弁は、前記流体を、冷却用のラジエータと、前記流体に前記ラジエータをバイパスさせるように構成されたバイパス支流と、に分離するように構成されており、前記ECUにより、前記感度を決定する工程は、前記燃料電池スタックのポンプのポンプ入口における前記流体の温度に対応するポンプ流体温度、前記バイパス支流における前記流体の温度に対応するバイパス流体温度、及び、前記ラジエータの出口における前記流体の温度に対応するラジエータ温度に基づいて前記感度を決定することを含むことを特徴とする請求項17に記載の方法。
- 前記アクチュエータは、前記流体をポンピングして前記燃料電池回路に通すように構成されたポンプであり、前記流体の前記所望温度及び前記流体の前記流体温度は、前記燃料電池回路の燃料電池スタックの出口における前記流体に対応していることを特徴とする請求項16に記載の方法。
- 前記ECUにより、前記感度を決定する工程は、前記燃料電池スタックにより発生された熱量、前記流体の比熱、前記燃料電池スタックの出口における前記流体の前記流体温度、及び、前記燃料電池スタックの入口における前記流体の温度に対応する入口燃料電池温度に基づいて前記感度を決定することを含むことを特徴とする請求項19に記載の方法。
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