电池热管理系统的控制方法、装置、车载控制器及介质与流程

1.本发明涉及信息技术领域，尤其涉及一种电池热管理系统的控制方法、装置、车载控制器及介质。


背景技术：

2.发明人发现，相关技术采用的电池热管理控制系统中，电池热管理策略并未考虑驾驶舱中驾驶员的驾驶行为习惯，仅可以作用于电池冷却系统进行温度控制，具有一定的时延，鲁棒性欠佳，且未涉及整车冷却系统集成式热量管理，会造成不必要的能量浪费。


技术实现要素：

3.本发明实施例提供了一种电池热管理系统的控制方法、装置、车载控制器及介质，以解决现有电池热管理控制系统缺乏人机交互、控制行为延时、能量浪费的问题。
4.一种电池热管理系统的控制方法，包括：
5.根据车辆信息生成辅助驾驶信息，并将所述辅助驾驶信息输出至车载交互设备；
6.当通过车载交互设备获取到第一反馈信息时，通过车载控制器仿真模型执行预测操作，得到预测积分热值；
7.当通过车载交互设备获取到第二反馈信息时，获取电池电流实际值，根据所述电池电流实际值生成目标积分热值；
8.根据所述预测积分热值/目标积分热值对电池热管理系统进行热量控制。
9.可选地，所述电池热管理系统包括发动机冷却系统、电机电控冷却系统以及空调系统中的至少一个和电池冷却系统；
10.以及系统之间的连接管路。
11.可选地，所述通过车载控制器仿真模型执行预测操作，得到预测积分热值包括：
12.启动车载控制器仿真模型，通过所述车载控制器仿真模型按照所述辅助驾驶信息生成电池电流预测值和初始积分热值；
13.获取数采模块输出的电池电流实际值；
14.根据所述电池电流实际值和电池电流预测值对所述初始积分热值进行修正，得到预测积分热值。
15.可选地，所述根据所述电池电流实际值和电池电流预测值对所述初始积分热值进行修正，得到预测积分热值包括：
16.计算所述电池电流实际值和电池电流预测值之间的差值，对所述差值执行积分调节；
17.根据积分调节结果计算积分热值偏差值；
18.根据所述积分热值偏差值对所述初始积分热值进行修正，得到预测积分热值。
19.可选地，所述获取电池电流实际值，根据所述电池电流实际值生成目标积分热值包括：
20.获取数采模块输出的电池电流实际值；
21.对所述电池电流实际值执行积分调节，并根据积分调节结果计算目标积分热值。
22.可选地，所述电池热管理系统包括设置在管路中的电动水泵，所述电动水泵包括电动机和控制器；
23.所述根据所述预测积分热值/目标积分热值对电池热管理系统进行热量控制包括：
24.根据所述预测积分热值/目标积分热值向所述电动水泵的控制器发送控制信号，通过控制器调整电动机以改变电动水泵的转速。
25.可选地，所述电池热管理系统包括设置在管路中的风扇，所述风扇包括控制器；
26.所述根据所述预测积分热值/目标积分热值对电池热管理系统进行热量控制包括：
27.根据所述预测积分热值/目标积分热值向所述风扇的控制器发送控制信号，通过控制器调整风扇占空比以改变风扇的转速。
28.一种电池热管理系统的控制装置，包括：
29.信息生成模块，用于根据车辆信息生成辅助驾驶信息，并将所述辅助驾驶信息输出至车载交互设备；
30.第一热值生成模块，用于当通过车载交互设备获取到第一反馈信息时，通过车载控制器仿真模型执行预测操作，得到预测积分热值；
31.第二热值生成模块，用于当通过车载交互设备获取到第二反馈信息时，获取电池电流实际值，根据所述电池电流实际值生成目标积分热值；
32.控制模块，用于根据所述预测积分热值/目标积分热值对电池热管理系统进行热量控制。
33.一种车载控制器，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述电池热管理系统的控制方法。
34.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述电池热管理系统的控制方法。
35.本发明通过在车载控制器中加入人机交互，根据车辆信息生成辅助驾驶信息，并将所述辅助驾驶信息输出至车载交互设备；当通过车载交互设备获取到第一反馈信息时，通过车载控制器仿真模型执行预测操作，得到预测积分热值；当通过车载交互设备获取到第二反馈信息时，获取电池电流实际值，根据所述电池电流实际值生成目标积分热值；根据所述预测积分热值/目标积分热值对电池热管理系统进行热量控制，可有效改善温度控制的时延性，优化了电池电芯温度控制的鲁棒性，节省了系统能耗。
附图说明
36.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
37.图1是本发明实施例提供的电池热管理系统的结构示意图；
38.图2是本发明实施例提供的电池热管理系统的控制方法的实现流程示意图；
39.图3是本发明实施例提供的电池热管理系统的控制方法中步骤s102的实现流程示意图；
40.图4是本发明实施例提供的电池热管理系统的控制方法中步骤s303的实现流程示意图；
41.图5是本发明实施例提供的电池热管理系统的控制方法中步骤s103的实现流程示意图；
42.图6是本发明一实施例中电池热管理系统的控制装置的一原理框图；
43.图7是本发明一实施例中计算机设备的一示意图。
具体实施方式
44.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
45.以下将对本实施例提供的电池热管理系统的控制方法进行详细的描述。所述电池热管理系统是电池热管理系统的控制方法的控制对象，应用于混合动力车型的集成式电池热管理系统，包括发动机冷却系统、电机电控冷却系统以及空调系统中的至少一个和电池冷却系统；以及系统之间的连接管路。如图1所示，为本发明实施例提供的电池热管理系统的示意图，所述电池热管理系统包括电池冷却系统10、发动机冷却系统20、电机电控冷却系统30以及空调系统40；
46.所述电池冷却系统10分别与所述发动机冷却系统20、空调系统40通过热交换器连接，与所述电机电控冷却系统30通过四通阀连接，可同时实现电池冷却系统10基于板换和空气的两种热交换方式，可对辅助驾驶信息的制定给予极大的灵活性。
47.其中，所述发动机冷却系统20可利用发动机余热给电池加热。所述电机电控冷却系统30可在中低热负荷工况下对电池进行散热，或者在冬季工况下给电池进行加热。所述空调系统40可在电机电控冷却系统30回路不能满足散热需求或电机电控散热发生冲突的工况下，对电池进行散热。本发明实施例提供的电池热管理系统的控制方法，通过对所述电池热管理系统中的控制参数进行调整，以改变冷却水温对电池冷却系统10进行热量控制。其中，所述控制参数包括所述电池冷却系统的控制参数，比如水泵转速、风扇占空比。
48.在本发明中，由于所述电池冷却系统10与发动机冷却系统20、电机电控冷却系统30以及空调系统40均有热量交换，且电池冷却系统10可实现空调板换与空气侧散热两种高温散热方式，从而极大的提升了整车热管理系统的能量利用率。
49.如图2所示，为本发明实施例提供的电池热管理系统的控制方法的实现流程，应用于车载控制器。所述电池热管理系统的控制方法包括：
50.在步骤s101中，根据车辆信息生成辅助驾驶信息，并将所述辅助驾驶信息输出至车载交互设备。
51.在这里，所述车辆信息包括但不限于车载导航信息、监测信息以及车辆物理状态
信息，所述车载导航信息为定位系统所采集到的车辆所处环境的路况信息，所述监测信息为雷达、摄像机所采集到的车辆所处环境的路况信息，车辆物理状态信息为车辆本身的状态信息，包括但不限于发动机转速、驱动信息、车速等。车载控制器通过采集导航信息、监测信息以及车辆物理状态信息进行工况识别及预测，然后基于等效燃油最小策略进行模拟预测，得到辅助驾驶信息，又称为最优能耗驾驶策略。所述辅助驾驶信息作为驾驶建议将用于辅助驾驶员驾驶。最后将所述辅助驾驶信息输出至车载交互设备，以通知驾驶舱中的驾驶员是否使用该辅助驾驶信息。其中，所述车载控制器可通过can总线将所述辅助驾驶信息发送至所述车载交互设备。
52.驾驶员从车载交互设备可查看辅助驾驶信息，并输入反馈信息，以指示是否启用该辅助驾驶信息。
53.在步骤s102中，当通过车载交互设备获取到第一反馈信息时，通过车载控制器仿真模型执行预测操作，得到预测积分热值。
54.在这里，所述第一反馈信息表示驾驶员允许使用所述辅助驾驶信息。车载控制器从车载交互设备上接收驾驶员输入的第一反馈信息后，则开始执行辅助驾驶信息。
55.本发明实施例通过车载控制器仿真模型按照所述辅助驾驶信息执行预测模拟，并生成预测积分热值，然后根据所述预测积分热值对电池热管理系统进行热量控制，调整电池冷却系统中的控制参数。可选地，如图3所示，步骤s102中所述的通过车载控制器仿真模型执行预测操作，得到预测积分热值包括：
56.在步骤s301中，启动车载控制器仿真模型，通过所述车载控制器仿真模型按照所述辅助驾驶信息生成电池电流预测值和初始积分热值。
57.其中，所述车载控制器，是一种超级计算机，所述车载控制器仿真模型是指所述车载控制器中的虚拟仿真模型，用于根据车辆采集到的实际路况信息对车辆及其上的电池管理系统进行模拟仿真，并对车辆的控制行为进行仿真输出。本发明实施例将所述辅助驾驶信息植入到所述车载控制器，以及将所述车载导航信息、监测信息、车辆物理状态信息作为输入参数提供到所述车载控制器仿真模型中，然后运行所述仿真模型进行预测模拟。
58.经过所述车载控制器仿真模型，将得到电池电流预测值和初始积分热值。所述电池电流预测值是车载控制器仿真模型根据辅助驾驶信息及车载导航信息、监测信息、车辆物理状态信息输出具有预测性的电池电流的仿真值。所述初始积分热值是车载控制器仿真模型根据辅助驾驶信息及车载导航信息、监测信息、车辆物理状态信息输出的积分热值的仿真值，具体是基于电池电流预测值计算得到，其中，i
mpc
表示电池电流预测值，单位为安培；q1表示基于电池电流预测值i
mpc
得到的电池生热功率，即初始积分热值，单位为瓦；φs表示电池负极电位，φi表示电池正极电位，u表示平衡电位，单位为伏特；t表示电池温度，单位为开；表示电池熵热系数，单位为伏特每开。
59.在步骤s302中，获取数采模块输出的电池电流实际值。
60.在这里，所述电池电流实际值为数采模块从电池端采集到的母线电流，是一个真实值。
61.由于电池电流预测值和初始积分热值均为车载控制器仿真模型输出的仿真值，又由于仿真模型存在精度问题，因此所述电池电流预测值和初始积分热值存在一定的时延，
本实施例进一步使用所述电池电流实际值，来对所述电池电流预测值和初始积分热值进行纠正，以提高模拟仿真的准确性。
62.在步骤s303中，根据所述电池电流实际值和电池电流预测值对所述初始积分热值进行修正，得到预测积分热值。
63.在这里，本实施例通过对所述电池电流实际值和电池电流预测值进行积分调节，然后再进行积分热值偏差值计算，以对所述初始积分热值进行纠正，得到预测积分热值。可选地，如图4所示，步骤s303中所述的根据所述电池电流实际值和电池电流预测值对所述初始积分热值进行修正，得到预测积分热值包括：
64.在步骤s401中，计算所述电池电流实际值和电池电流预测值之间的差值，对所述差值执行积分调节。
65.在这里，本实施例采用积分调节器，以所述电池电流实际值作为给定值，所述电池电流预测值作为被调量，将两者进行比较，得到两者之间的偏差，然后通过积分调节器对所述偏差进行累积。
66.在步骤s402中，根据积分调节结果计算积分热值偏差值。
67.其中，积分调节器的输出取决于所述电池电流实际值和电池电流预测值，而通过积分调节器输出的积分调节结果，则覆盖了所述电池电流实际值和电池电流预测值在一定时域内的变化历史。本实施例进一步根据所述积分调节结果计算出积分热值偏差值。其中，根据电池电流实际值和电池电流预测值的差值执行积分调节计算的公式为：其中，i
mpc-real
表示电池电流实际值和电池电流预测值之间的差值，单位为安培；q2表示基于电池电流实际值和电池电流预测值之间的差值i
mpc-real
得到的电池生热功率，即积分热值偏差值，单位为瓦；φs表示电池负极电位，φi表示电池正极电位，u表示平衡电位，单位为伏特；t表示电池温度，单位为开；表示电池熵热系数，单位为伏特每开。
68.在步骤s403中，根据所述积分热值偏差值对所述初始积分热值进行修正，得到预测积分热值。
69.所述积分热值偏差值作为所述车载控制器仿真模型输出的所述初始积分热值的偏差值，用于对所述初始积分热值进行校正。本实施例通过将所述积分热值偏差值与所述初始积分热值进行叠加，并以叠加后的结果作为预测积分热值，即预测积分热值为q3＝q1 q2，从而完成对所述初始积分热值的修正。
70.修正后得到的目标积分热值，作为对电池热管理系统中的控制参数产生对应控制的参考标准。继续执行步骤s104。在这里，本实施例通过车载控制器仿真模型根据最优能耗驾驶策略及车载导航信息、监测信息、车辆物理状态信息输出初始积分热值，然后依据电池电流预测值和电池电流实际值做差对所述初始积分热值进行修正得到目标积分热值，多层控制修正可以有效地提高电池电芯温度控制的鲁棒性，使电池的充放电保持在最佳效率区间，同时有效地节省了系统能耗。
71.在步骤s103中，当通过车载交互设备获取到第二反馈信息时，获取电池电流实际值，根据所述电池电流实际值生成目标积分热值。
72.在这里，所述第二反馈信息表示驾驶员不允许使用所述辅助驾驶信息。车载控制
器将断开对车载导航信息、监测信息、车辆物理状态信息的接收，且不采纳辅助驾驶信息，转为依据驾驶员实际操作引起的电池电流变化来对电池热管理系统进行控制。如图5所示，步骤s103中所述的获取电池电流实际值，根据所述电池电流实际值生成目标积分热值包括：
73.在步骤s501中，获取数采模块输出的电池电流实际值。
74.如前所述，所述电池电流实际值为数采模块从电池端采集到的母线电流，是一个真实值。
75.在步骤s502中，对所述电池电流实际值执行积分调节，并根据积分调节结果计算目标积分热值。
76.在这里，本实施例采用积分调节器，通过积分调节器对所述电池电流实际值进行累积，积分调节结果覆盖了所述电池电流实际值在一定时域内的变化历史。本实施例进一步根据所述积分调节结果计算出目标积分热值，计算公式为：其中，i
real
表示电池电流实际值，单位为安培；q表示基于电池电流实际值i
real
得到的电池生热功率，即目标积分热值，单位为瓦；φs表示电池负极电位，φi表示电池正极电位，u表示平衡电位，单位为伏特；t表示电池温度，单位为开；表示电池熵热系数，单位为伏特每开。
77.得到的目标积分热值，作为对电池热管理系统中的控制参数产生对应控制的参考标准。继续执行步骤s104。在这里，本实施例相比于现有技术采用单一的温度积分反馈控制系统，即使车载控制器未接收到驾驶员的反馈，通过数采模块反馈的电池电流实际值进行积分调节及计算目标积分热值，也可以使控制行为的时延性得到有效改善，有效地提高电池电芯温度控制的鲁棒性，节省了系统能耗。
78.在步骤s104中，根据所述预测积分热值/目标积分热值对电池热管理系统进行热量控制。
79.其中，在一个实施例中，所述电池热管理系统包括设置在管路中的电动水泵，所述电动水泵包括电动机和控制器；所述根据所述预测积分热值/目标积分热值对电池热管理系统进行热量控制包括：根据所述预测积分热值/目标积分热值向所述电动水泵的控制器发送控制信号，通过控制器调整电动机以改变电动水泵的转速。
80.在另一个实施例中，所述电池热管理系统包括设置在管路中的风扇，所述风扇包括控制器；所述根据所述预测积分热值/目标积分热值对电池热管理系统进行热量控制包括：根据所述预测积分热值/目标积分热值向所述风扇的控制器发送控制信号，通过控制器调整风扇占空比以改变风扇的转速。
81.本实施例根据目标积分热值的大小，对应改变水泵转速、风扇占空比的大小，以实现通过调节冷却水温对电池模组进行热量控制。可选地，本实施例进一步采用温度反馈系统实施积分调节控制。根据所述目标积分热值产生的电池热管理系统中的控制参数，会输入到所述温度积分反馈控制系统，通过调节冷却水温改变电池模组的温度，电池模组的温度进一步反馈到前端，与预设的目标控制温度进行比较，然后根据比较结果对所述电池热管理系统中的控制参数进行pid调节，从而实现了对电池模组进行多层级的温度控制，使时延性得到进一步改善，有利于提高电芯温度控制的鲁棒性。
82.综上所述，本发明通过在车载控制器中加入人机交互，根据车辆信息生成辅助驾
驶信息，并将所述辅助驾驶信息输出至车载交互设备；当通过车载交互设备获取到第一反馈信息时，通过车载控制器仿真模型执行预测操作，得到预测积分热值；当通过车载交互设备获取到第二反馈信息时，获取电池电流实际值，根据所述电池电流实际值生成目标积分热值；根据所述预测积分热值/目标积分热值对电池热管理系统进行热量控制，可有效改善温度控制的时延性，优化了电池电芯温度控制的鲁棒性，节省了系统能耗。
83.应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
84.在一实施例中，提供一种电池热管理系统的控制装置，该电池热管理系统的控制装置与上述实施例中电池热管理系统的控制方法一一对应。如图6所示，该电池热管理系统的控制装置包括信息生成模块61、第一热值生成模块62、第二热值生成模块63、控制模块64。各功能模块详细说明如下：
85.信息生成模块61，用于根据车辆信息生成辅助驾驶信息，并将所述辅助驾驶信息输出至车载交互设备；
86.第一热值生成模块62，用于当通过车载交互设备获取到第一反馈信息时，通过车载控制器仿真模型执行预测操作，得到预测积分热值；
87.第二热值生成模块63，用于当通过车载交互设备获取到第二反馈信息时，获取电池电流实际值，根据所述电池电流实际值生成目标积分热值；
88.控制模块64，用于根据所述预测积分热值/目标积分热值对电池热管理系统进行热量控制。
89.可选地，所述电池热管理系统包括发动机冷却系统、电机电控冷却系统以及空调系统中的至少一个和电池冷却系统；
90.以及系统之间的连接管路。
91.可选地，所述第一热值生成模块62包括：
92.仿真单元，用于启动车载控制器仿真模型，通过所述车载控制器仿真模型按照所述辅助驾驶信息生成电池电流预测值和初始积分热值；
93.第一获取单元，用于获取数采模块输出的电池电流实际值；
94.修正单元，用于根据所述电池电流实际值和电池电流预测值对所述初始积分热值进行修正，得到预测积分热值。
95.可选地，所述修正单元包括：
96.积分子单元，用于计算所述电池电流实际值和电池电流预测值之间的差值，对所述差值执行积分调节；
97.计算子单元，用于根据积分调节结果计算积分热值偏差值；
98.修正子单元，用于根据所述积分热值偏差值对所述初始积分热值进行修正，得到预测积分热值。
99.可选地，所述第二热值生成模块63包括：
100.第二获取单元，用于获取数采模块输出的电池电流实际值；
101.积分计算单元，用于对所述电池电流实际值执行积分调节，并根据积分调节结果计算目标积分热值。
102.可选地，所述电池热管理系统包括设置在管路中的电动水泵，所述电动水泵包括电动机和控制器；
103.所述控制模块64包括：
104.第一控制单元，用于根据所述预测积分热值/目标积分热值向所述电动水泵的控制器发送控制信号，通过控制器调整电动机以改变电动水泵的转速。
105.可选地，所述电池热管理系统包括设置在管路中的风扇，所述风扇包括控制器；
106.所述控制模块64包括：
107.第二控制单元，用于根据所述预测积分热值/目标积分热值向所述风扇的控制器发送控制信号，通过控制器调整风扇占空比以改变风扇的转速。
108.关于电池热管理系统的控制装置的具体限定可以参见上文中对于电池热管理系统的控制方法的限定，在此不再赘述。上述电池热管理系统的控制装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
109.在一个实施例中，提供了一种车载控制器，该车载控制器内部结构图可以如图7所示。该车载控制器包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口和数据库。其中，该车载控制器的处理器用于提供计算和控制能力。该车载控制器的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该车载控制器的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种电池热管理系统的控制方法。
110.在一个实施例中，提供了一种车载控制器，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现以下步骤：
111.根据车辆信息生成辅助驾驶信息，并将所述辅助驾驶信息输出至车载交互设备；
112.当通过车载交互设备获取到第一反馈信息时，通过车载控制器仿真模型执行预测操作，得到预测积分热值；
113.当通过车载交互设备获取到第二反馈信息时，获取电池电流实际值，根据所述电池电流实际值生成目标积分热值；
114.根据所述预测积分热值/目标积分热值对电池热管理系统进行热量控制。
115.本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本发明所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(rom)、可编程rom(prom)、电可编程rom(eprom)、电可擦除可编程rom(eeprom)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(ram)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram以多种形式可得，诸如静态ram(sram)、动态ram(dram)、同步dram(sdram)、双数据率sdram(ddrsdram)、增强型sdram(esdram)、同步链路(synchlink)dram(sldram)、存储器总线(rambus)直接ram(rdram)、直接存储器总线动态ram(drdram)、以及存储器总线动态ram(rdram)等。
116.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。
117.以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。