Das überkritische CO₂-Wärmepumpensystem wird aufgrund seiner hohen Effizienz und Umweltfreundlichkeit als eine vielversprechende technische Lösung im Bereich des integrierten Wärmemanagements von Elektrofahrzeugpassagierraum und Antriebsbatterie angesehen. Effiziente Systemsteuerungsmethoden können nicht nur die Reichweite von Elektrofahrzeugen erheblich beeinflussen, sondern auch den Komfort im Fahrzeuginnenraum verbessern. In diesem Beitrag wird eine auf modellprädiktiver Regelung (MPC) basierende Steuerungslösung vorgeschlagen: Es wird weißes Rauschen als Anregungssignal für das eindimensionale Simulationsmodell des Wärmepumpensystems verwendet, um effizient ein explizites Modell des CO₂-Wärmepumpensystems zu erstellen, das den Anforderungen von MPC entspricht, und anschließend wird ein dynamisch korrigierter modellprädiktiver Regelungsalgorithmus (DFC-MPC) vorgestellt. Diese Methode verbessert die Systemleistung erheblich: Im Vergleich zur herkömmlichen PI-Regelung wurde die Überschwingweite in Kühl- und Heizmodus um jeweils 76,8 % bzw. 80,1 % reduziert, und die System-COP wurde um jeweils 8,33 % bzw. 1,07 % erhöht. Darüber hinaus verbessert diese Methode den Schutz des Kompressors in Echtzeit und bietet eine Referenz für die Umsetzung einer intelligenten Steuerung in realen Fahrzeugsystemen.

modellprädiktive Regelung;Elektrofahrzeug;CO₂-Wärmepumpensystem;dynamische Simulation