一种车用动力电池制冷系统电子膨胀阀的控制方法与流程

本发明涉及车用动力电池制冷控制的，更具体地，涉及一种车用动力电池制冷系统电子膨胀阀的控制方法。

背景技术：

1、节流阀是空调制冷系统的重要装置，起到节流降压、调节流量、控制过热度等作用，电子膨胀阀是空调节流装置的常用形式，具有状态可控、开度可调、实用高效等特点。车用动力电池制冷冷媒回路采用电子膨胀阀和换热器的合理匹配工作，有利于制冷系统的稳定运行，并可以大限度地利用换热器的有效面积，提高换热器和热量交换的效率。电子膨胀阀的控制，尤其是其开度的合理控制是确保制冷系统稳定运行、提高换热效率的重要条件和保障。

2、现有技术通常利用pi算法对电子膨胀阀开度进行计算，计算过程中选择电子膨胀阀出口冷媒温度作为控制目标，未考虑热负荷的因素，无法有效反映热负荷需求和换热器交换效率的关系，不能实现对车用动力电池制冷的精准控制；并且对电子膨胀阀开度的调节过程，缺乏边界约束和最小开度限制，容易导致制冷系统压力异常，出现运行故障。

技术实现思路

1、本发明为克服上述现有技术实现对车用动力电池制冷的精准控制的缺陷，提供一种车用动力电池制冷系统电子膨胀阀的控制方法，综合考虑车用动力电池制冷系统的过热度和热负荷因素，实现对车用动力电池制冷的精准控制。

2、为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

3、本发明提供了一种车用动力电池制冷系统电子膨胀阀的控制方法，包括：

4、在电子膨胀阀开度控制阶段，获取车用动力电池制冷系统中换热器冷媒回路出口端的当前过热度和动力电池当前进液温度；

5、比较所述换热器冷媒回路出口端的当前过热度与预设的第二过热度阈值，根据比较结果选择第一预设方法并基于所述动力电池当前进液温度，或选择第二预设方法并基于所述换热器冷媒回路出口端的当前过热度，计算电子膨胀阀当前开度；

6、利用所述电子膨胀阀当前开度对电子膨胀阀进行开度调整。

7、优选地，所述获取车用动力电池制冷系统中换热器冷媒回路出口端的当前过热度，包括：

8、采集车用动力电池制冷系统中换热器冷媒回路出口端的温度和压力；

9、基于所述压力计算当前状态下的冷媒饱和温度；

10、基于所述温度和冷媒饱和温度计算换热器冷媒回路出口端的当前过热度。

11、优选地，所述比较所述换热器冷媒回路出口端的当前过热度与预设的第二过热度阈值，根据比较结果选择第一预设方法并基于所述动力电池当前进液温度，或选择第二预设方法并基于所述换热器冷媒回路出口端的当前过热度，计算电子膨胀阀当前开度，包括：

12、当第一次对电子膨胀阀进行开度控制时，比较所述换热器冷媒回路出口端的当前过热度与预设的第二过热度阈值；若所述换热器冷媒回路出口端的当前过热度大于预设的第二过热度阈值，选择第一预设方法并基于所述动力电池当前进液温度，计算电子膨胀阀当前开度；若所述换热器冷媒回路出口端的当前过热度不大于预设的第二过热度阈值，选择第二预设方法并基于所述换热器冷媒回路出口端的当前过热度，计算电子膨胀阀当前开度；

13、当后续对电子膨胀阀进行开度控制时，设置第一过热度阈值；判断所述换热器冷媒回路出口端的当前过热度是否不小于第一过热度阈值，且不大于第二过热度阈值；

14、若是，则选择与上一次对电子膨胀阀进行开度控制相同的预设方法，计算电子膨胀阀当前开度；

15、若否，则比较所述换热器冷媒回路出口端的当前过热度与预设的第二过热度阈值；若所述换热器冷媒回路出口端的当前过热度大于预设的第二过热度阈值，选择第一预设方法并基于所述动力电池当前进液温度，计算电子膨胀阀当前开度；若所述换热器冷媒回路出口端的当前过热度不大于预设的第二过热度阈值，选择第二预设方法并基于所述换热器冷媒回路出口端的当前过热度，计算电子膨胀阀当前开度；

16、所述第一过热度阈值小于第二过热度阈值。

17、在对电子膨胀阀计算开度时，进一步引入滞回处理策略，即在后续的控制中，设置小于第二过热度阈值的第一过热度阈值，当换热器冷媒回路出口端的当前过热度处于第一过热度阈值和第二过热度阈值之间时，均保持与上一次对电子膨胀阀进行开度控制相同的预设方法，计算电子膨胀阀当前开度；例如，上一次的换热器冷媒回路出口端的过热度大于第二过热度阈值，选择第一预设方法计算电子膨胀阀开度；本次的换热器冷媒回路出口端的过热度处于第一过热度阈值和第二过热度阈值之间，虽然小于了第二过热度阈值，但仍然采用与上一次相同的第一预设方法计算电子膨胀阀开度；直到换热器冷媒回路出口端的过热度小于第一过热度阈值时，才会采用第二预设方法计算电子膨胀阀开度。即在后续的控制中，是利用换热器冷媒回路出口端的当前过热度分别与第一过热度阈值与第二过热度阈值进行比较，当换热器冷媒回路出口端的当前过热度小于第一过热度阈值时，选择第二预设方法并基于所述换热器冷媒回路出口端的当前过热度，计算电子膨胀阀当前开度；当换热器冷媒回路出口端的当前过热度大于等于第一过热度阈值，且小于等于第二过热度阈值时，保持与上一次对电子膨胀阀进行开度控制相同的预设方法，计算电子膨胀阀当前开度；当换热器冷媒回路出口端的当前过热度大于第二过热度阈值时，选择第一预设方法并基于所述动力电池当前进液温度，计算电子膨胀阀当前开度。滞回处理策略是为了避免，当换热器冷媒回路出口端的过热度在第二过热度阈值上下浮动时，频换切换计算电子膨胀阀开度的方法，导致计算电子膨胀阀开度的细粒度不同，使电子膨胀阀开度变化较大，导致系统运行异常的情况的出现，保证了系统的运行稳定性。

18、优选地，若所述换热器冷媒回路出口端的当前过热度大于预设的第二过热度阈值，选择pid算法并基于所述动力电池当前进液温度，计算电子膨胀阀当前开度。

19、优选地，若所述换热器冷媒回路出口端的当前过热度不大于预设的第二过热度阈值，选择最小二乘曲线拟合法并基于所述换热器冷媒回路出口端的当前过热度，计算电子膨胀阀当前开度。

20、在对电子膨胀阀计算开度时，比较所述换热器冷媒回路出口端的当前过热度与所述第二过热度阈值的大小；当过热度过小时，以过热度为控制目标，利用最小二乘曲线拟合法计算开度；当过热度过大时，以热负荷，即动力电池进液温度为控制目标，利用pid算法计算开度；从而综合考虑车用动力电池制冷系统的过热度和热负荷因素，在不同情况下确定不同的控制目标，实现对车用动力电池制冷的精准控制。

21、优选地，所述选择pid算法并基于所述动力电池当前进液温度，计算电子膨胀阀当前开度，包括：

22、获取动力电池目标进液温度，计算所述动力电池目标进液温度与动力电池当前进液温度的温度差值；

23、获取动力电池当前进液温度的变化趋势；

24、根据所述温度差值和所述变化趋势进行比例积分控制计算，获得电子膨胀阀当前开度。

25、优选地，所述选择最小二乘曲线拟合法并基于所述换热器冷媒回路出口端的当前过热度，计算电子膨胀阀当前开度，包括：

26、获取过热度与电子膨胀阀开度的拟合曲线，将所述换热器冷媒回路出口端的当前过热度代入拟合曲线中，获得电子膨胀阀当前开度。

27、优选地，所述获取过热度与电子膨胀阀开度的拟合曲线，包括：

28、启动所述车用动力电池制冷系统，给定一个电子膨胀阀开度，待车用动力电池制冷系统运行稳定后，测量换热器冷媒回路出口端的过热度，将对应的电子膨胀阀开度和换热器冷媒回路出口端的过热度作为一个直接样本；

29、依次增大电子膨胀阀开度，对应测量电子膨胀阀开度，获得n个直接样本(w1,z1),(w2,z2),…,(wn,zn)；

30、设置修正系数k，令x1＝zn,x2＝zn-1,…,xn＝z1，yi＝kwi,i＝1,2,…,n，将对应的xi,yi组成一个最终样本，获得n个最终样本(x1,y1),(x2,y2),…,(xn,yn)；

31、令m表示多项式最高次数，a0,a1,…,am表示多项式各项系数；

32、改写为矩阵形式y＝xa，则y＝(y1,y2,…,yn)t，a＝(a0,a1,…,am)t

33、

34、之中，y表示第二矩阵，x表示第一矩阵，a表示项系数矩阵；

35、根据最小二乘原理a＝(xtx)-1xty，求出项系数矩阵a中各项系数拟合值，获得拟合曲线y＝a0+a1*x+a2*x2+…+am*xm，其中x表示换热器冷媒回路出口端的过热度，y表示待求的电子膨胀阀开度。

36、优选地，所述利用所述电子膨胀阀当前开度对电子膨胀阀进行开度调整，包括：

37、比较所述电子膨胀阀当前开度与预设的最小开度限值的大小；

38、若所述电子膨胀阀当前开度小于所述最小开度限值，则将所述最小开度限值作为电子膨胀阀最终开度；

39、否则，将所述电子膨胀阀当前开度作为电子膨胀阀最终开度；

40、利用所述电子膨胀阀最终开度对电子膨胀阀进行开度调整。

41、在对电子膨胀阀计算开度时，进一步引入最小开度限制，无论用第一预设方法还是第二预设方法计算出的电子膨胀阀当前开度，均需要与预设的最小开度限值进行比较，电子膨胀阀当前开度较大时，则直接作为电子膨胀阀最终开度；否则以最小开度限值作为电子膨胀阀最终开度；最小开度限制可以有效避免电子膨胀阀开度过小，导致系统压力异常和故障的情况出现，保证了系统的运行稳定性。

42、优选地，在所述电子膨胀阀开度控制阶段之前，还包括电子膨胀阀开启控制阶段；所述电子膨胀阀开启控制包括：

43、以预设时间间隔实时采集车用动力电池制冷系统中动力电池当前进液温度、动力电池充电电流或放电电流；

44、当所述动力电池当前进液温度大于预设的第一温度阈值，且所述动力电池充电电流或放电电流的绝对值大于预设的电流阈值时，控制电子膨胀阀开启。

45、在电子膨胀阀开启控制阶段，除了考虑动力电池当前进液温度是否高于预设的第一温度阈值以外，还要考虑动力电池充电或放电的情况，意在判断动力电池的工作状态，进而判断动力电池是否有开始制冷必要，仅在动力电池当前进液温度大于预设的第一温度阈值，且所述动力电池充电电流或放电电流的绝对值大于预设的电流阈值时，才控制电子膨胀阀开启，开始制冷，实现对车用动力电池制冷的精准控制。

46、优选地，在所述电子膨胀阀开度控制阶段之后，还包括电子膨胀阀关闭控制阶段；所述电子膨胀阀关闭控制包括：

47、以预设时间间隔实时采集车用动力电池制冷系统中动力电池当前进液温度和压缩机转速；

48、当所述动力电池当前进液温度小于预设的第二温度阈值，且所述压缩机转速小于预设的转速阈值时，控制电子膨胀阀关闭。

49、在电子膨胀阀关闭控制阶段，除了考虑动力电池当前进液温度是否低于预设的第二温度阈值以外，还要考虑压缩机转速情况，意在判断压缩机的工作状态，当压缩机停止工作后方能使电子膨胀阀关闭，防止压缩机正常工作时关闭电子膨胀阀，导致系统压力异常和故障的出现，保证了系统的运行稳定性。

50、与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：

51、本发明获取车用动力电池制冷系统中换热器冷媒回路出口端的当前过热度和动力电池当前进液温度；比较所述换热器冷媒回路出口端的当前过热度与预设的第二过热度阈值，根据比较结果选择第一预设方法并基于所述动力电池当前进液温度计算电子膨胀阀当前开度，或选择第二预设方法并基于所述换热器冷媒回路出口端的当前过热度计算电子膨胀阀当前开度；本发明区别了过热度过大或过小的情况，分别以过热度和动力电池进液温度为控制目标来计算电子膨胀阀当前开度，综合考虑车用动力电池制冷系统的过热度和热负荷因素，实现对车用动力电池制冷的精准控制。