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原文传递一种基于信息融合的电动汽车热管理系统

专利名称：	一种基于信息融合的电动汽车热管理系统
摘要：	本发明公开了一种基于信息融合的电动汽车热管理系统，包括评价指标体系、系统产热模型、传感器模块、信息融合平台和电子控制系统；评价指标体系包括续航里程模型、动力模型和能耗参数模型；系统产热模型对电动汽车的产热部件的产热量进行实时计算；传感器模块包括温度传感器、电流传感器和电压传感器等；信息融合平台将评价指标体系、系统产热模型和传感器模块中的数据进行交互比对，并融合提取传感器模块监测到的数据；所述电子控制系统计算出电机、电池最适工作温度的调控参数，对空调系统中的控制器发出控制信号。本发明实现对汽车动力电池、电机、车内环境的温度综合实时调控，充分利用能源，同时保证电动汽车的续航里程、动力性和经济性。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	广东;44
申请人：	华南理工大学
发明人：	庞秋杏;王惜慧;林裕旺
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-08T00:00:00+0800
发布日期：	2019-09-20T00:00:00+0800
申请号：	CN201910608179.1
公开号：	CN110254174A
代理机构：	广州粤高专利商标代理有限公司
代理人：	何淑珍;陈伟斌
分类号：	B60H1/00(2006.01);B;B60;B60H;B60H1
申请人地址：	510640 广东省广州市天河区五山路381号
主权项：	1.一种基于信息融合的电动汽车热管理系统，其特征在于，包括评价指标体系、系统产热模型、传感器模块、信息融合平台和电子控制系统；所述评价指标体系包括续航里程模型、动力模型和能耗参数模型，评价指标体系用于综合分析电动汽车续航里程、动力性和经济性；所述系统产热模型包括电机产热模型、电池产热模型和空调系统产热模型；根据传感器模块监测的实时数据，通过系统产热模型中的电机、电池和空调系统的产热模型分别对电动汽车的产热部件的产热量进行实时计算；所述传感器模块包括温度传感器、湿度传感器、压力传感器、电流传感器、电压传感器，所述温度传感器和湿度传感器均设置在电机、电池、空调系统和车内环境，用于实时探测电机、电池和空调系统部件的工作温度、湿度，以及车内环境的温度和湿度；所述压力传感器设置在车内环境，用于监测驾驶室内的气压；所述电流传感器和电压传感器设置在电机、电池和空调系统部件的电流和电压输入输出位置；所述信息融合平台将评价指标体系的分析结果、系统产热模型的计算结果和传感器模块中的数据进行交互比对，利用卡尔曼滤波法融合提取传感器模块监测到的数据；所述电子控制系统结合信息融合平台中提取的数据与电子控制系统所记录的电机、电池的最佳工作温度比对，在满足汽车使用者对车内温度、车速的情况下，利用评价指标体系和系统产热模型计算出电机、电池最适工作温度的调控参数，通过专家系统、模糊逻辑控制理论对制冷系统和制热系统中的控制器发出控制信号。 2.根据权利要求1所述的基于信息融合的电动汽车热管理系统，其特征在于，所述续航里程模型用来计算续航里程，该模型如下： S＝3600uWη/P 式中P为电机的输出功率，单位为W；m为整车质量，单位为mg；g为重力加速度，取9.8m/s2；CD为空气阻力系数；A为迎风面积，单位为m2；r为滚动半径，单位为m；u为车速，单位为m/s；ηr为传动系数比；i为传动系速比；f为滚动阻力系数比；S为续航里程，单位为m；η为电机效率；W为电池电量，单位为W·h。 3.根据权利要求1所述的基于信息融合的电动汽车热管理系统，其特征在于，所述动力模型为动力电池输出的有效功率：其中，Pe为电池输出的有效功率，U为电池组端电压，I为电池组端电流，ηtotal为电池总效率，m为整车质量，α为坡度的角度，u为车速，CD为空气阻力系数，A为迎风面积，Ff为滚动阻力，Fw为空气阻力，Fi为坡度阻力，Fj为加速阻力，a为整车加速度。 4.根据权利要求1所述的基于信息融合的电动汽车热管理系统，其特征在于，所述能耗参数模型主要为百公里耗电量：式中，E为百公里耗电量，Pe为电池功率，单位为W；m整车质量，单位为mg；u为车速，单位为m/s。 5.根据权利要求1所述的基于信息融合的电动汽车热管理系统，其特征在于，所述电池产热模型主要采用Bernardi电池产热速率模型：式中，q为电池产热速率；i为充电电流，放电时取负值；U为电池单体端电压；U0为电池电动势，数值上等于开路电压；T为电池的平均温度。 6.根据权利要求1所述的基于信息融合的电动汽车热管理系统，其特征在于，电机工作时，电机内部产生的热量主要来源于绕组产热，绕组产热量Q为： Q＝∫I2rdt 式中，I为绕组相电流，r为绕组相电阻，t为电机工作时间。 7.根据权利要求1所述的基于信息融合的电动汽车热管理系统，其特征在于，所述空调系统产热模型的主要为压缩机、冷凝器、蒸发器、换热器、空调加热芯和PTC辅助加热器的产热模型，具体的，空调系统产热模型主要包括以下部件的产热模型：压缩机制冷量为：其中，q0为单位制冷量，单位为kJ/kg；n为压缩机转速，单位为r/min；λ为输气系数；v1为吸气比容，单位为m3/kg；Vh为压缩机排量，单位为；冷凝器的热平衡方程和传热方程： QK＝3600Vρc(t0-ti) QK＝KFΔtm 式中，V为冷却介质体积流体，单位为m3/h；ρ为冷却介质的密度，单位为kg/m3；c为冷却介质的定压比热，单位为kJ/(kg·K)；t0和ti分别为冷却介质进口和出口的温度，单位为K；K为冷凝器的传热系数，单位为W/(m2·K)；F为冷凝器的传热面积，单位为m2；Δtm为平均对数传热温差，单位为K；蒸发器传热模型中，制冷剂侧的蒸发换热方程为： Q0＝αiFi(ti-t0) 式中，αi为蒸发器管内制冷剂蒸发时的换热系数，单位为W/(m2·K)；Fi为传热总面积，单位为m2；t0和ti分别为进口和出口介质温度，单位为K；空气侧的流动换热方程为： Q1＝Ga(hai-ha0)＝ξα0F0(tai-ta0) 式中，ξ为析湿系数；α0为空气侧显热换热系数，单位为W/(m2·K)；F0为传热有效面积，单位为m2；tai为空气侧平均温度，单位为K；ta0为蒸发器管内平均温度，单位为K；换热器的传热方程为： Qk＝kFθm 式中，k为换热器的传热系数，单位为W/(m2·K)；F为换热器的传热面积，单位为m2；θm为对数平均温差，单位为K；空调加热芯和PTC辅助加热器的产热模型为：式中，P为加热功率；U为加热时的实际工作电压，单位为V；R为加热电阻，单位为Ω；为耗散系数，单位为W/℃；T为加热芯或PTC的温度；T0为环境温度。 8.根据权利要求1所述的基于信息融合的电动汽车热管理系统，其特征在于，所述制冷系统包括压缩机、冷凝器和蒸发器等；制热系统包括换热器、空调加热芯和PTC辅助加热器。
所属类别：	发明专利