냉매 직접 냉각 기반 배터리 열 관리 시스템은 다중 간섭, 강한 결합 및 비선형 특성을 가지며, 전통적인 PID 제어는 배터리 온도 조절 과정에서 오버슈트를 발생시키고 에너지 절감 요구를 동시에 만족시키기 어렵습니다. 일차 원리에 기반하여 직접 냉각 관리 시스템의 동적 저차원 모델을 구축하고 실험 데이터를 통해 선형화 모델을 검증하였습니다. 해당 모델을 기반으로 선형 시변 모델 예측 제어(MPC) 전략을 설계하였으며, 배터리 냉각 및 WLTC 주행 사이클 두 가지 작업 조건에서 PID 제어와 비교하였습니다. 결과는 배터리 발열량이 일정할 때, 배터리 온도를 50 ℃에서 30 ℃로 낮추는 안정화 시간은 MPC 제어 전략이 262초, PID 제어 전략이 965초였으며, MPC는 에너지 소비를 2.47% 절감하였습니다. WLTC 조건에서 PID 제어는 온도 변동이 컸으며 최대 편차는 2.9 ℃였으나 MPC는 열부하 변화에 빠르게 대응하여 온도를 30 ℃로 안정적으로 제어하였습니다. 두 제어 전략의 온도 변화 표준편차는 각각 1.21 ℃와 0.044 ℃였으며, MPC 전략은 온도 조절 속도, 에너지 효율 및 강인성 면에서 PID 제어보다 우수하였습니다.

배터리 열 관리; 직접 냉각 시스템; 냉각 시스템 모델링; 모델 예측 제어