[发明专利]一种基于车载导航系统的动力电池风冷控制策略

权利要求书

1.一种基于车载导航系统的动力电池风冷控制策略，其特征在于，包括如下步骤：

S1：当驾驶员根据车载导航系统选定车辆行驶路径后，导航系统将预报整个路径的长度及行车时间；并且在行驶过程中，导航系统将实时预报路径上车辆即将行驶的下一路段长度、预计通过时间、交通流量、路面标高、路口信号灯和车辆限速信息；

S2：利用预报的下一路段的路段长度s和预计通过时间t，求得下一路段的平均车速μ为s/t；

利用预报的下一路段各采样点的路面标高h及间距d，求得各采样点的坡度i_i，k为其中，i_i，k、h_i，k和d_i，k分别为第i路段第k个采样点的坡度、路面标高和与第k-1个采样点的间距；

S3：利用计算得到的未来路段平均车速以及道路坡度建立汽车动力学模型，可得到汽车驱动电机在未来工况下的瞬时功率需求P_v为式中m为汽车质量，f为滚动阻力系数，i为道路坡度角，C_D为空气阻力系数，A为迎风面积，v为瞬时车速，δ为汽车旋转质量换算系数，η_T为机械传动效率；

S4：根据汽车未来需求功率计算动力电池未来需求功率P_b为其中，η_b为电池效率，η_m为电机效率；

S5：由动力电池未来需求功率计算动力电池未来充放电电流为P_b＝EI-I²r，其中，E为电池端电压，I为电池未来充放电电流，r为电池内阻；

S6：动力电池生热模型采用Bernardi电池生热率模型，将S5步骤中求得的在未来路段一个时间采样区间内的电流I代入该生热率模型中，得到电池在该采样区间内的温升为其中，q为由电池未来充放电电流计算的生热率，V为电池的体积，c为电池的比热容，m_b为单体电池质量；

在动力电池风冷系统中的传热有热传导和热对流两种形式，造成的温降为其中h为强制风冷的对流换热系数，A_b为风冷散热的对流换热面积，T(i)为第i时刻的电池温度，T_envir为外界环境温度；

由此得到动力电池未来温升预测模型为

S7：控制系统根据动力电池未来温升模型预测下一路段无风状态下的未来温升，若预测的动力电池的最高温度超过40℃时，则在下一路段需要开启风机散热，否则风机停机；

S8：若下一路段需要进行风冷散热，则以风机能耗最少为优化目标，以动力电池适宜工作温度区间273.15≤T(i)≤313.15为约束条件，采用动态规划算法确定风机的开启时机与风速大小：

其中t_N为通过当前路段所需时间，P(i)为第i阶段的风机功率，为尽量减少风机的启停次数，文中设置了惩罚函数，λ为惩罚因子，设置为1.1；t(i)表示第i阶段下风机的启停状态，风机开启，t(i)为1，否则为0，风机每次开启和关闭只计一次；

S9：根据S8确定的未来路段风机开启时机与风速，对动力电池进行风冷散热处理。