刘张妙歌同学发表中科院一区论文--基于模糊PID算法的电动汽车电池快速温度收敛热管理系统

2023年9月7日，上海理工大学王宁副教授课题组最新研究成果论文Thermal Management with Fast Temperature Convergence Based on Optimized Fuzzy PID Algorithm for Electric Vehicle Battery被能源领域中科院一区顶级期刊《Applied Energy》（影响因子11.2）接收。该工作提出了一种优化的模糊比例积分微分（PID)算法，用于汽车电池快速温度控制系统。团队利用工作模式下冷热面可切换的热电(TE)器件搭建了具有温度反馈机制的智能热管理系统，同时提供加热和冷却双重功能。该工作对制冷系统的结构进行了创新，每排电池组采用中间TEC和两侧液冷管的组合模式，在达到降温目标的同时实现成本的最小化。为加快降温速率，本文使用模糊逻辑对传统PID算法进行改进，优化后的模糊PID算法筛选得到合适的PID参数，并输出具有动态占空比的PWM信号。输出信号通过H桥和整流桥双桥电路控制TEC在不同方向和大小的电流下跳变，进而调节电池包的温度，使得电池包温度快速收敛到锂电池最佳工作温度并保持稳定。同时利用PyCharm设计了温度和电流监测界面，实时获取实验数据。通过温度监测芯片LM75A 和电压电流监测芯片 INA219，将每0.5秒内的温度数据和电压电流数据反馈给树莓派，并依次为依据调整下一周期的占空比。

如图1(a)所示，搭建了由算法平台、UI界面和实验功能电路组成的实验演示系统。如图1(b)所示，实验功能电路由多台实验设备组合实现。发热电阻用于代替热失控电池组通电后产生热量。每隔0.5秒，LM75A芯片获取一次温度数据，同时INA219芯片监测一次电压电流数据，所有数据传输至树莓派上位机。通过PWM控制板实时输出不同占空比的信号，从而对双桥TEC的电压和电流进行调节。电池包由TE装置的冷端精确快速制冷，同时由液冷板辅助降温。

图1 (a)实验演示系统 (b)功能电路