一种计及温度影响的电动汽车短期充电负荷预测模型制造技术

本发明专利技术涉及一种计及温度影响的电动汽车短期充电负荷预测模型，包括以下步骤：步骤1：建立电动汽车行驶耗电量模型；步骤2：对不同的温度区间下、不同类型的电动汽车用户单次行程下的空调开启持续时间拟合分布，计算电动汽车续航里程的折损率；步骤3：结合车辆附件耗电量模型，计算整车耗电量模型；步骤4：基于蒙特卡洛抽样法和概率充电法建立电动汽车的短期充电负荷预测模型。本发明专利技术利用极大似然估计法对处理后的数据拟合分布，建立考虑温度影响的电动汽车单位里程整车耗电量模型，有利于准确分析不同温度下电动汽车的充电需求，为解决如何充分利用电动汽车充电需求的灵活性和向电网放电的潜力提供参考价值。放电的潜力提供参考价值。放电的潜力提供参考价值。

【技术实现步骤摘要】
一种计及温度影响的电动汽车短期充电负荷预测模型


[0001]本专利技术属于电动汽车
，涉及一种计及温度影响的电动汽车短期充电负荷预测模型。

技术介绍

[0002]在“碳中和”和能源安全双重目标下，我国将发展电动汽车(Electric Vehicle，EV)作为交通能源转型的重要战略。国务院印发《新能源汽车产业发展规划(2021—2035年)》指出，预计到2025年，中国新能源汽车销量将达到新车销量的20％左右；到2035年，纯电动汽车将成为新销售车辆的主流，公共领域用车将全面实现电动化，有效促进节能减排水平和社会运行效率的提升。然而受温度、交通、用户习惯等多种随机因素影响，电动汽车充电行为具有随机性和不确定性，其充、放电行为都将对电网产生不可忽视的影响。电动汽车充放电负荷预测是开展电动汽车接入对电网的影响分析、配电网规划与控制运行、电动汽车与电网双向互动及电动汽车与其他能源、交通等系统协调研究的基础。考虑电动汽车充电负荷的影响因素，分析充电行为的规律，研究电动汽车的充电负荷预测模型具有重大的理论和实际意义。
[0003]电动汽车的充电行为基于用户的出行需求、用户习惯、温度等主客观因素。近年来在极端气温的影响下，温度因素成为不可忽视的重要影响因素。温度因素一方面主观上影响了用户对电动汽车的使用行为变化，如增大或减少汽车空调的使用时间以获得最舒适的驾驶体验，极大增加电动汽车的耗电量；另一方面，由于锂离子电池在极端温度下容量会发生巨大变化，未来汽车制造商大规模设计电池热管理系统的趋势提升。电池热管理系统以增加车辆辅助负载的代价，将电池保持在最佳温度范围、减少电池容量损失、延长电池寿命。因而，温度从主客观上影响了电动汽车的单位里程耗电量，进而影响电动汽车的充电行为。电动汽车的类型和行驶特性不同，其充电规律也就不同。
[0004]因此，在电动汽车短期充电负荷预测中引入温度因素，全面分析电动汽车空调开启时间和电池热管理系统带来的影响，精确描述不同气温下的充电负荷，从而提升充电负荷预测的精度，帮助电网更准确地掌握电动汽车在各类温度环境下的充电负荷特性，为相关部门及人员分析电动汽车接入电网带来的不利影响，解决如何充分利用电动汽车充电需求的灵活性和向电网放电的潜力提供参考价值，使其接入电网后与电网产生友好互动，为电网、用户、社会带来利益。因此，需要建立一种计及温度影响的电动汽车短期充电负荷的预测模型来解决上述技术问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术公开了一种计及温度影响的电动汽车短期充电负荷的预测模型，拟解决如何提高电动汽车的短期充电负荷的预测精度的技术问题。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]一种计及温度影响的电动汽车短期充电负荷预测模型，包括以下步骤：
[0008]步骤1：基于对电动汽车能量流动模型以及汽车纵向动力学平衡方程的结合，建立电动汽车行驶耗电量模型；
[0009]步骤2：基于统计数据和极大似然估计法，对不同的温度区间下、不同类型的电动汽车用户单次行程下的空调开启持续时间拟合分布，计算空调耗电影响分量；考虑不同温度下电池热管理系统增加的车辆辅助负载以及电池容量变化，计算电动汽车续航里程的折损率；
[0010]步骤3：结合电动汽车行驶耗电量模型和计及温度影响的车辆附件耗电量模型，计算整车耗电量模型；
[0011]步骤4：基于蒙特卡洛抽样法和概率充电法建立电动汽车的短期充电负荷预测模型。
[0012]本专利技术基于统计数据分析不同的温度区间下，电动汽车用户单次行程的空调开启时间，将统计数据进行归一化处理，利用极大似然估计法对处理后的数据拟合分布，并计算空调耗电影响分量；考虑极端气温下电池热管理系统增加的车辆辅助负载；建立考虑温度影响的电动汽车单位里程整车耗电量模型，有利于准确分析不同温度下电动汽车的充电需求；本专利技术结合温度影响，考虑用户出行随机性和充电的概率性，建立电动汽车短期充电负荷预测模型，可以更好的刻画不同功能区域在不同温度下电动汽车充电负荷的分布情况，反映电动汽车充电负荷的分布规律，为解决如何充分利用电动汽车充电需求的灵活性和向电网放电的潜力提供参考价值。
[0013]优选的，步骤1所述的电动汽车行驶耗电量模型具体如下：
[0014]C
e
(t,v)＝β0+β1F1+β2F2[0015]式中：C
e
(t,v)为电动汽车在t时刻行驶速度v下的单位里程耗电量；F1和F2是与车速及驾驶工况有关的行驶条件参数；β0、β1、β2是与车辆本身特性相关的主要参数，且都独立于行驶工况只与车辆本身有关，反映了车辆各能耗组成部分的效率，可以通过采集车辆系统参数及最小二乘法进行数据拟合求得在其能耗空间内的最优解。
[0016]优选的，所述步骤2包括以下步骤：
[0017]步骤2.1：将温度划分为(
‑
5,5)，[5,15)，[15,20)∪(25,30]，[20,25]，(30,40)共5个区间，统计每个温度区间下用户单次行程的空调开启时间，并对数据进行归一化处理。
[0018]步骤2.2：使用极大似然估计法，每个温度区间i下电动汽车用户单次行程下的空调开启持续时间T
ac,i
近似服从beta分布，beta分布的概率密度函数如下；
[0019][0020]式中：Г(x)是Г函数，参数α，β>0；
[0021]步骤2.3：定义空调耗电影响分量E
ac
，表示车载空调开启后对电动汽车电池电量的消耗量，公式如下：
[0022]E
ac
＝δ
i
T'
ac,i
[0023]式中：δ
i
为同一类型电动汽车空调的额定功率，服从正态分布δ
i
～N(a
δi
,b
δi
)；T
ac,i
为反归一化后的空调开启持续时间，结合汽车行驶里程和行驶速度获得；
[0024]步骤2.4：电动汽车在极端温度下为使电池保持在最佳温度范围内，以减少电池性
能损失，开启电池热管理系统会增加车辆辅助负载。定义电动汽车续航里程折损率，其与温度的关系具体如下式所示：
[0025][0026]式中：K
wreck
(t)为t时刻电动汽车续航里程折损率；a1、b1、c1、a2、b2、c2为高斯拟合参数。
[0027]优选的，步骤3所述的电动汽车整车耗电量模型具体如下：
[0028][0029]式中：E(t,v,T
w
(t))为计及温度影响的整车单位里程耗电量模型；
[0030]优选的，所述步骤4包括以下步骤：
[0031]步骤4.1：定义电动汽车的数量为N
m
，输入当天温度值T
w
(t)，电动汽车电池容量C
battery
，充电方式P
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种计及温度影响的电动汽车短期充电负荷预测模型，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：基于对电动汽车能量流动模型以及汽车纵向动力学平衡方程的结合，建立电动汽车行驶耗电量模型；步骤2：基于统计数据和极大似然估计法，对不同的温度区间下、不同类型的电动汽车用户单次行程下的空调开启持续时间拟合分布，计算空调耗电影响分量；考虑不同温度下电池热管理系统增加的车辆辅助负载以及电池容量变化，计算电动汽车续航里程的折损率；步骤3：结合电动汽车行驶耗电量模型和计及温度影响的车辆附件耗电量模型，计算整车耗电量模型；步骤4：基于蒙特卡洛抽样法和概率充电法建立电动汽车的短期充电负荷预测模型。2.根据权利要求1所述的一种计及温度影响的电动汽车短期充电负荷预测模型，其特征在于，步骤1中所述的电动汽车行驶耗电量模型具体如下：C
e
(t,v)＝β0+β1F1+β2F2式中：C
e
(t,v)为电动汽车在t时刻行驶速度v下的单位里程耗电量；F1和F2是与车速及驾驶工况有关的行驶条件参数；β0、β1、β2是与车辆本身特性相关的主要参数，且都独立于行驶工况只与车辆本身有关，反映了车辆各能耗组成部分的效率，可以通过采集车辆系统参数及最小二乘法进行数据拟合求得在其能耗空间内的最优解。3.根据权利要求1所述的一种计及温度影响的电动汽车短期充电负荷预测模型，其特征在于，所述步骤2包括：步骤2.1：将温度划分为(
‑
5,5)，[5,15)，[15,20)∪(25,30]，[20,25]，(30,40)共5个区间，统计每个温度区间下用户单次行程的空调开启时间，并对数据进行归一化处理。步骤2.2：使用极大似然估计法，每个温度区间i下电动汽车用户单次行程下的空调开启持续时间T
ac,i
近似服从beta分布，beta分布的概率密度函数如下；式中：Г(x)是Г函数，参数α，β>0；步骤2.3：定义空调耗电影响分量E
ac
，表示车载空调开启后对电动汽车电池电量的消耗量，公式如下：E
ac
＝δ
i
T'
ac,i
式中：δ
i
为同一类型电动汽车空调的额定功率，服从正态分布δ
i
～N(a
δi
,b
δi
)；T
ac,i
为反归一化后的空调开启持续时间，结合汽车行驶里程和行驶速度获得；步骤2.4：电动汽车在极端温度下为使电池保持在最佳温度范围内，以减少电池性能和电池容量损失，开启电池热管理系统会增加车辆辅助负载。定义电动汽车续航里程折损率，其与温度的关系具体如下式所示：式中：K
wreck
(t)为t时刻电动汽车续航里程折损率；T
w
(t)为外界环境t时刻的温度，单位
为摄氏度；a1、b1、c1、a2、b2、c2为高斯拟合参数。4.根据权利要求1所述的一种计及温度影响的电动汽车短期充电负荷预测模型，其特征在于，所述步骤3中整车耗电量模型具体如下：式中：E(t,v,T
w
(t))为计及温度影响的整车单位里程耗电量模型。5.根据权利要求1所述的一种计及温度影响的电动汽车短期充电负荷预测模型，其特征在于，所述步骤4包括以下步骤：步骤4.1：定义电动汽车的数量为N
m
，输入当天温度值T
w
(t)，电动汽车电池容量C
battery
，充电方式P
charge
，...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱欣，徐成，陆州兵，王玮，司双，陈建建，吴冉，高苏州，王宁，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司宿迁供电分公司国网江苏省电力有限公司伊犁师范大学，
类型：发明
国别省市：