一种双电池组复合式的电动拖拉机能量管理方法技术

本方案公开一种双电池组复合式的电动拖拉机能量管理方法，步骤一、采集车辆的当前状态信息，步骤二、根据步骤一获取的驱动系统消耗功率、附属电器消耗功率和PTO消耗功率，建立电池消耗功率模型，整车控制器VCU通过计算确定整车实时总需求功率；步骤三、根据步骤二的整车实时总需求功率，建立电池组的当前理论电流输出模型和逻辑门限预测和控制模型；步骤四、通过步骤三中模型和功率消耗情况，计算出电池组Ⅰ的理论输出电流作为逻辑门限值目标,结合电池组SOC来选择输出三种不同的运行模式,并对车辆进行最优功率选择；本方案能够有效地利用电池电能增加车辆的行驶里程及作业时间。时间。时间。

【技术实现步骤摘要】
一种双电池组复合式的电动拖拉机能量管理方法


[0001]本专利技术属于电动拖拉机
，具体涉及一种双电池组复合式的电动拖拉机能量管理方法。

技术介绍

[0002]我国是农业大国，农业发展现代化、智能化是重中之重。当前，我国大型轮式拖拉机的保有量大。近几年来，面对能源紧缺和环境污染等式拖拉机已越来越难以满足要求，因此纯电动或油电混合式的农用拖拉机应运而生。纯电动式拖拉机(Electric Tractor，ET)具有更好的操控性能以及环保性，尤其是作业时无尾气污染的特点不会对农作物产生毒害性。近年来，ET技术日渐成熟，消费者认可程度日益提高。
[0003]当前电动拖拉机主要的控制方法有基于规则的控制策略以及基于优化的控制策略。此外，基于模型的预测控制也越来越普及，现有的电动拖拉机能量管理策略主要侧重于驱动部分，它通过监测拖拉机能量状态，控制能量流动，优化能量利用率，从而提高拖拉机的动力性和经济性。
[0004]然而电动拖拉机在不同工况下运行时，电池系统由于受到功率输出影响寿命、容量将降低，导致整车经济性变差甚至引发安全问题。目前的电动拖拉机设计的能源管理策略大多没有考虑其工况变化对电池系统的影响，从而影响了整机驱动性能、电池寿命、经济性能及续驶里程。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了解决上述现有技术上存在的问题，提供一种双电池组复合式的电动拖拉机能量管理方法，本方案能够通过更变配适的工作模式来限制电池组传递给各用电器的电能来调整电力消耗，以有效的利用电池电能增加车辆的行驶里程及作业时间。
[0006]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现：一种双电池组复合式的电动拖拉机能量管理方法，电动拖拉机内安装有电池组I和电池组II，所述能量管理方法具体步骤如下：步骤一、采集车辆的当前状态信息，所述状态信息包括电两组电池组的SOC、两组电池组的充放电状态、驱动系统消耗功率、附属电器消耗功率和PTO消耗功率；步骤二、根据步骤一获取的驱动系统消耗功率、附属电器消耗功率和PTO消耗功率，建立电池消耗功率模型，整车控制器VCU通过计算确定整车实时总需求功率；步骤三、根据步骤二的整车实时总需求功率，建立电池组的当前理论电流输出模型和逻辑门限预测和控制模型；步骤四、通过步骤三中的当前理论电流输出模型、逻辑门限预测和控制模型，并根据整车实时总需求功率，计算出电池组I的理论输出电流作为逻辑门限值目标，结合电池组SOC来选择输出三种不同的运行模式，并对车辆进行最优功率选择；三种运行模式如下：S41、若电池组I的工况可以满足拖拉机的整机功率需求，由电池组I单独向电动机和附属电器供电；S42、若电池组I的工况无法满足拖拉机的整机功率需求，但利用电池组II的补偿作用可以使电池组I调整至允许的工况范围内工作，此时开启电池组II，由电池组I、II共同向电动机和附属电器供电；S43、若
电池组I的工况无法满足拖拉机的整机功率需求，且利用电池组II的补偿作用亦无法使电池组I调整至允许的工况范围内工作，通过对整机需求功率进行调整；使电池组I调整至允许的工况范围内工作，该工况下由电池组I、II共同向电动机和附属电器供电。
[0007]作为优选方案，步骤1中，整车控制器VCU采集不同工况下的驱动系统消耗功率和附属电器消耗功率，能量管理系统MBS采集电池组I和电池组II的SOC和实际输出电流。
[0008]作为优选方案，步骤四中，如果I
th1
≤I
ad1
，ΔI
th1
≤ΔI
ad1
时，电池组I的工况可以满足拖拉机的整机功率需求，选择输出单电池供电模式；如果I
th1
≤I
ad1
，ΔI
th1
＞ΔI
ad1
，I
th2
≤I
ad2
或I
th1
≥I
ad1
，ΔI
th2
＜ΔI
ad2
，I
th2
≤I
ad2
时，电池组I的工况无法满足拖拉机的整机功率需求，利用电池组II的补偿作用可以使电池组I调整至允许的工况范围内工作，此时开启电池组II，选择输出双电池供电模式；如果I
th1
≥I
ad1
且ΔI
th2
＞ΔI
ad2
或I
th2
≥I
ad2
时，电池组I的工况无法满足拖拉机的整机功率需求，且利用电池组II的补偿作用亦无法使电池组I调整至允许的工况范围内工作，通过对整机需求功率进行调整；电池组I调整至允许的工况范围内工作；选择输出调整功率的双电池供电模式。
[0009]作为优选方案，所述步骤五中，理论电流输出模型为：
[0010]I
tu1
＝f(I
th2
)
[0011]I
tu2
＝f(I
tu1
，I
th2
)
[0012]I
th1
＝f(P
b1
)
[0013]I
th2
＝f(P
b1
，P
b2
)
[0014]P
batt
＝f(T
e
，v)+P
f
[0015]I
ad1
＝f(P
batt
，P
f
)
[0016]I
ad2
＝f(P
batt
，P
f
)
[0017]其中，I
tu1
为电池组I的电流实际输出值，I
tu2
为电池组II的电流实际输出值，I
th1
为电池组I的电流理论计算值，I
th2
为电池组II的电流理论计算值，P
b1
为电池组I的理论输出功率，P
b2
为电池组II的理论输出功率，P
batt
为电池组的理论输出总功率，P
f
为附属电器功率。
[0018]作为优选方案，所述步骤S42和S43中，通过电池组II的补偿作用，使电池组I的SOC始终保持在标定区间：SOC
1max
＝85％，SOC
1min
＝20％，且幅值变化平稳，避免大幅度波动以提高电池组的SOH。
[0019]作为优选方案，所述步骤二中，电池消耗功率模型为：
[0020]P
batt
＝f(T
e
，v)+P
f
[0021]P
b1
＝f(P
batt
)
[0022]P
b2
＝f(P
b1
)
[0023]其中，P
batt
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双电池组复合式的电动拖拉机能量管理方法，其特征在于：电动拖拉机内安装有电池组Ⅰ和电池组Ⅱ，所述能量管理方法具体步骤如下：步骤一、采集车辆的当前状态信息，所述状态信息包括电两组电池组的SOC、两组电池组的充放电状态、驱动系统消耗功率、附属电器消耗功率和PTO消耗功率；步骤二、根据步骤一获取的驱动系统消耗功率、附属电器消耗功率和PTO消耗功率，建立电池消耗功率模型，整车控制器VCU通过计算确定整车实时总需求功率；步骤三、根据步骤二的整车实时总需求功率，建立电池组的当前理论电流输出模型和逻辑门限预测和控制模型；步骤四、通过步骤三中的当前理论电流输出模型、逻辑门限预测和控制模型，并根据整车实时总需求功率，计算出电池组Ⅰ的理论输出电流作为逻辑门限值目标,结合电池组SOC来选择输出三种不同的运行模式,并对车辆进行最优功率选择；三种运行模式如下：S41、若电池组Ⅰ的工况可以满足拖拉机的整机功率需求，由电池组Ⅰ单独向电动机和附属电器供电；S42、若电池组Ⅰ的工况无法满足拖拉机的整机功率需求，但利用电池组Ⅱ的补偿作用可以使电池组Ⅰ调整至允许的工况范围内工作，此时开启电池组Ⅱ，由电池组Ⅰ、Ⅱ共同向电动机和附属电器供电；S43、若电池组Ⅰ的工况无法满足拖拉机的整机功率需求，且利用电池组Ⅱ的补偿作用亦无法使电池组Ⅰ调整至允许的工况范围内工作，通过对整机需求功率进行调整；使电池组Ⅰ调整至允许的工况范围内工作，该工况下由电池组Ⅰ、Ⅱ共同向电动机和附属电器供电。2.如权利要求1所述的一种双电池组复合式的电动拖拉机能量管理方法，其特征在于：步骤1中，整车控制器VCU采集不同工况下的驱动系统消耗功率和附属电器消耗功率，能量管理系统MBS采集电池组Ⅰ和电池组Ⅱ的SOC和实际输出电流。3.如权利要求1所述的一种双电池组复合式的电动拖拉机能量管理方法，其特征在于：步骤四中，如果I
th1
≤I
ad1
，ΔI
th1
≤ΔI
ad1
时，电池组Ⅰ的工况可以满足拖拉机的整机功率需求，选择输出单电池供电模式；如果I
th1
≤I
ad1
，ΔI
th1
＞ΔI
ad1
，I
th2
≤I
ad2
或I
th1
≥I
ad1
，ΔI
th2
＜ΔI
ad2
，I
th2
≤I
ad2
时，电池组Ⅰ的工况无法满足拖拉机的整机功率需求，利用电池组Ⅱ的补偿作用可以使电池组Ⅰ调整至允许的工况范围内工作，此时开启电池组Ⅱ，选择输出双电池供电模式；如果I
th1
≥I
ad1
且ΔI
th2
＞ΔI
ad2
或I
th2
...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫祥海，胥文翔，徐立友，刘孟楠，张帅，张勇刚，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：发明
国别省市：