本发明专利技术属于新能源汽车技术领域，公开了一种基于跨临界CO<subgt;2</subgt;热管理的能量流系统的控制方法；其中，所述能量流系统包括：锂离子电池、电机、CO<subgt;2</subgt;压缩机、室外换热器、前端水散热器、室内换热器、电池冷却器、四通换向阀、回热器、第一电子膨胀阀、第二电子膨胀阀、第一电子水泵、第二电子水泵、室内风机、室外风机和气液分离器；所述控制方法中，被控部件包括：CO<subgt;2</subgt;压缩机、第一电子膨胀阀、第二电子膨胀阀、第一电子水泵、第二电子水泵、室内风机和室外风机。本发明专利技术提供的技术方案中，统筹考量了电池、电机、乘员舱的不同需求，并且结合跨临界CO<subgt;2</subgt;循环的特性进行综合控制，能够全方位地提升新能源汽车的整车性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于新能源汽车，特别涉及一种基于跨临界co2热管理的能量流系统的控制方法。
技术介绍
1、随着制冷剂的更迭，co2作为一种天然工质被广泛应用；但是，当前行业内并没有对以co2循环为核心的能量流，提出综合全面以及反映co2循环特性的控制方法和策略。
2、目前，行业内一致认为，以跨临界co2为循环的热泵空调技术，在冬季制热时展现出良好的制热效果，能够有效提升电池温度，增加电池的单次放电容量，在能量流优化方案的优化过程中能够发挥更大的作用，综合提升整车的续航性、动力性和舒适性。然而，现有新能源汽车能量流系统的控制方法，很少能综合考虑整车的续航、动力、舒适三大特性实现统筹优化，且其单独部分的控制逻辑也不够完善和精确，电池、电机的车用控制逻辑通常都是最简单的启停式控制方法；通过设定条件，当条件达成时开启控制策略使被控量恢复到设定范围，然后停止控制执行，这样的控制方法十分粗犷，效率很低，不利于整车性能的提升；另外，当电池、电机、乘员舱三大能量消耗模块同时需要能量分配时，没有相应的控制算法对能量流进行整体评估，实现全方位的性能提升。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种基于跨临界co2热管理的能量流系统的控制方法，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本专利技术提供的技术方案，统筹考量了电池、电机、乘员舱的不同需求，并且结合跨临界co2循环的特性进行综合控制，能够全方位地提升新能源汽车的整车性能。
2、为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、本专利技术提供的一种基于跨临界co2热管理的能量流系统的控制方法，
4、所述基于跨临界co2热管理的能量流系统包括：锂离子电池、电机、co2压缩机、室外换热器、前端水散热器、室内换热器、电池冷却器、四通换向阀、回热器、第一电子膨胀阀、第二电子膨胀阀、第一电子水泵、第二电子水泵、室内风机、室外风机和气液分离器；其中，
5、所述锂离子电池的冷却液出口经所述电池冷却器的第二换热通道、所述第一电子水泵与所述锂离子电池的冷却液进口相连通；所述电机的冷却液出口经所述前端水散热器的第二换热通道、所述第二电子水泵与所述电机的冷却液进口相连通；所述室内风机用于通过所述室内换热器的第二换热通道向乘员舱通风；所述室外换热器的第二换热通道与所述前端水散热器的第一换热通道相连通，所述室外风机用于通过所述室外换热器的第二换热通道向所述前端水散热器的第一换热通道通风；所述co2压缩机的出口与所述四通换向阀的a口相连通；所述四通换向阀的b口分成两路，一路经所述室内换热器的第一换热通道与所述第一电子膨胀阀的进口相连通，另一路经所述电池冷却器的第一换热通道与所述第二电子膨胀阀的进口相连通；所述第一电子膨胀阀的出口和所述第二电子膨胀阀的出口汇合后经所述回热器的第一换热通道、所述室外换热器的第一换热通道与所述四通换向阀的c口相连通；所述四通换向阀的d口经所述气液分离器、所述回热器的第二换热通道与所述co2压缩机的进口相连通；
6、所述基于跨临界co2热管理的能量流系统中，制热模式时，所述四通换向阀的a口与所述四通换向阀的b口相连通，所述四通换向阀的c口与所述四通换向阀的d口相连通；制冷模式时，所述四通换向阀的a口与所述四通换向阀的c口相连通，所述四通换向阀的b口与所述四通换向阀的d口相连通；
7、所述控制方法中，提出电池能量流管理评价指标、乘员舱能量流管理评价指标、电机能量流管理评价指标，通过数学拟合获得三项指标和各个执行元件的功耗、部件信息及环境信息的函数关系，使用最大梯度寻优法，对系统进行动态寻优以实现路径最优化；
8、所述控制方法中，以提出的评价指标为判断标准，使得评价指标最优的排气压力为最佳执行排气压力。
9、本专利技术控制方法的进一步改进在于，所述控制方法中，
10、由所述co2压缩机的转速控制总制冷、制热量的需求；其中，随着所述co2压缩机的转速增高，所述室内换热器和所述电池冷却器的换热量之和增大；随着所述co2压缩机的转速增高，所述室外风机的换热量增大；所述室外风机的转速随着车速的增高而降低，随着车速的降低而增高；
11、由所述室内风机控制室内送风温度；其中，随着送风温度需求与环境温度的差异的降低，室内风机的送风量增大；
12、由所述第一电子膨胀阀控制所述室内换热器的换热量；其中，随着乘员舱换热量的需求升高，所述第一电子膨胀阀的开度增大；随着乘员舱换热量的需求降低，所述第一电子膨胀阀的开度减小；
13、由所述第二电子膨胀阀控制所述电池冷却器的换热量；其中，随着电池换热量的需求升高，所述第二电子膨胀阀的开度增大；随着电池换热量的需求降低，所述第二电子膨胀阀的开度减小；
14、由所述第一电子水泵控制电池冷却水的流量，由所述第二电子水泵控制电机冷却水流量。
15、本专利技术控制方法的进一步改进在于，所述控制方法的优化控制目标包括：锂离子电池放电倍率、锂离子电池温度、电机温度、电机扭矩、乘员舱舒适性和整车热管理系统cop能效比；其中，
16、使用co2压缩机、第二电子膨胀阀、第一电子水泵调节电池冷却器中的换热量，此部分能量作为电池的主要冷却或加热能量来源；同时，兼顾电池不同倍率带来的自发热量，电池和环境自然对流换热的热量，用电池冷却器中的换热量调控电池温度，提升电池的单次放电容量；通过平衡压缩机功耗和电池单次放电容量提升效果，改善电池热管理效率；
17、使用co2压缩机、第一电子膨胀阀、室内风机调控室内换热器的换热量，此部分能量作为乘员舱的主要冷却或加热能量来源，用于调控乘员舱的温度和温度场，维持乘员舱中乘客的热舒适性；
18、使用第二电子水泵、室外风机调控前端水散热器中的换热量，此部分能量作为冷却电机、电控的主要冷量来源，用于调控电机温度，保障电机的动力极限。
19、本专利技术控制方法的进一步改进在于，所述使用co2压缩机、第二电子膨胀阀、第一电子水泵调节电池冷却器中的换热量，此部分能量作为电池的主要冷却或加热能量来源；同时，兼顾电池不同倍率带来的自发热量，电池和环境自然对流换热的热量，用电池冷却器中的换热量调控电池温度，提升电池的单次放电容量；通过平衡压缩机功耗和电池单次放电容量提升效果，改善电池热管理效率的步骤中，
20、定义电池有效热管理率mbat，表示为，
21、mbat＝(qdis，e-qdis，r)/qchiller；
22、式中，qdis，r是在当前环境温度下电池的单次额定放电容量；qdis,e是执行热管理策略后电池在所处温度下的单次额定放电容量，容量值大于环境温度下不进行热管理的单次额定放电容量；qchiller为系统中电池冷却器中提供给电池的热量或冷量值；
23、通过电池有效热管理率的函数关系式，对系统在当前运行状态下进行多元线性方程组的目标优化求解，优化对象为copbat，可行域为各元件的功率和温度运行范围，得到只关于放电倍率cd本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种基于跨临界CO2热管理的能量流系统的控制方法，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法中，
3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法的优化控制目标包括：锂离子电池放电倍率、锂离子电池温度、电机温度、电机扭矩、乘员舱舒适性和整车热管理系统COP能效比；其中，
4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述使用CO2压缩机、第二电子膨胀阀、第一电子水泵调节电池冷却器中的换热量，此部分能量作为电池的主要冷却或加热能量来源；同时，兼顾电池不同倍率带来的自发热量，电池和环境自然对流换热的热量，用电池冷却器中的换热量调控电池温度，提升电池的单次放电容量；通过平衡压缩机功耗和电池单次放电容量提升效果，改善电池热管理效率的步骤中，
5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述使用CO2压缩机、第一电子膨胀阀、室内风机调控室内换热器的换热量，此部分能量作为乘员舱的主要冷却或加热能量来源，用于调控乘员舱的温度和温度场，维持乘员舱中乘客的热舒适性的步骤中，
6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，
7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述全局评价指标Mglobal中，
8.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法的控制过程中，各项状态值为反馈量，各项机械值为控制量，各机械结构为执行机构；根据机械描述值计算得到Mgloba的梯度，并沿着梯度方向对系统各自变量进行增大，直到系统梯度为0，找到Mglobal在定义域内的最大值，获得最优控制结果。
9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法的控制过程中，通过调节第一电子膨胀阀、第二电子膨胀阀的开度，共同调控系统的排气压力；
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【技术特征摘要】
1.一种基于跨临界co2热管理的能量流系统的控制方法，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法中，
3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法的优化控制目标包括：锂离子电池放电倍率、锂离子电池温度、电机温度、电机扭矩、乘员舱舒适性和整车热管理系统cop能效比；其中，
4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述使用co2压缩机、第二电子膨胀阀、第一电子水泵调节电池冷却器中的换热量，此部分能量作为电池的主要冷却或加热能量来源；同时，兼顾电池不同倍率带来的自发热量，电池和环境自然对流换热的热量，用电池冷却器中的换热量调控电池温度，提升电池的单次放电容量；通过平衡压缩机功耗和电池单次放电容量提升效果，改善电池热管理效率的步骤中，
5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述使用...
【专利技术属性】
技术研发人员：殷翔，任纪霖，曹锋，郑宏骁，杨旭，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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