模型预测控制在电池二次冷却系统中应用研究

张腾, 李明佳, 李冬, 张延蕾, 阎凯

工程热物理学报 ›› 2024, Vol. 45 ›› Issue (1) : 13-19.

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工程热物理学报 ›› 2024, Vol. 45 ›› Issue (1) : 13-19.

模型预测控制在电池二次冷却系统中应用研究

  • 张腾1, 李明佳2, 李冬1, 张延蕾3, 阎凯3
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The Research of MPC in Secondary Cooling System of Battery

  • ZHANG Teng1, LI Mingjia2, LI Dong1, ZHANG Yanlei3, YAN Kai3
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摘要

本文针对动车电池二次冷却系统,提出一种基于模型预测控制(Model Predictive Control) 算法的电池冷却系统控制策略。研究主要针对电池二次冷却系统,设计了MPC 控制策略和比例积分(Proportion Integration) 控制策略,并对比了两者在电池冷却速率方面的控制效果。在电池充放电速率分别为20 A 和30 A 的工况下,MPC 控制策略的电池温度达到稳定时间分别为37 s 和63 s,而PI 控制策略的电池温度达到稳定时间分别为280 s 和500 s。结果表明采用MPC 控制策略相较于PI 控制策略,MPC 控制策略能够使电池冷却速度显著加快,控制系统具有更优的鲁棒性和适应性。

Abstract

This paper proposes control strategy based on Model Predictive Control (MPC) algorithm for the secondary cooling system of train battery. The study focuses on designing MPC and Proportion Integration (PI) control strategies for the battery secondary cooling system, and compares their control effects on the battery cooling rate. Under the battery charging and discharging conditions of 20 A and 30 A, the MPC control strategy achieves stable battery temperature in 37 s and 63 s, respectively, while the PI control strategy achieves stable battery temperature in 280 s and 500 s, respectively. The results show that compared with the PI control strategy, the MPC control strategy can significantly accelerate the battery cooling rate, and the control system has better robustness and adaptability.

关键词

模型预测控制 / 动车电池冷却 / 二次冷却系统 / 电池热管理

Key words

model predictive control / train battery cooling / secondary cooling system / battery thermal management

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张腾, 李明佳, 李冬, 张延蕾, 阎凯. 模型预测控制在电池二次冷却系统中应用研究[J]. 工程热物理学报, 2024, 45(1): 13-19
ZHANG Teng, LI Mingjia, LI Dong, ZHANG Yanlei, YAN Kai. The Research of MPC in Secondary Cooling System of Battery[J]. Journal of Engineering Thermophysics, 2024, 45(1): 13-19

基金

国家自然科学基金面上基金项目(No.52076161),中国中车股份有限公司科技研究开发计划项目(No.2021CYB121)
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