用于电动汽车的电热协同控制方法技术

本发明专利技术属于电动汽车能量综合管理技术领域，公开了一种用于电动汽车的电热协同控制方法

【技术实现步骤摘要】
用于电动汽车的电热协同控制方法、系统以及能源路由器


[0001]本专利技术属于电动汽车能量综合管理
，特别涉及一种用于电动汽车的电热协同控制方法
、
系统以及能源路由器
。

技术介绍

[0002]电动汽车等新能源汽车比传统燃料汽车更加清洁环保，近年来的保有量在不断增加
。
[0003]目前，电动汽车尚存在能量分配方式不清晰的技术问题，各部件往往以自身的最大能力运行，缺乏适应不同用车情况的控制算法，导致续航里程较短，阻碍了电动汽车的推广和发展
。
[0004]各行各业亟需更环保
、
更节能的能源供给方式；因此，电动汽车需要优化内部能量管理，采用更加精准
、
智能化的能量管理方法，以减少能量浪费，提高能量利用率，以缓解里程焦虑
。
[0005]电动汽车的热管理主要包括动力电池
、
电机电控
、
乘员舱的热管理，电管理主要包括动力电池
、
电机电控及其他用电设备的电气管理；其中，热管理保证功能部件处于最佳工作温度以及乘员舱的制冷制热需求，并且也是为了避免电池和电机热失控所带来的安全风险；电管理确保汽车正常启动
、
行驶，电池充放电及给空调提供电力；热管理与电管理都是必不可少的
。
现有技术中，大多侧重于单一的热管理或电管理，单一的热管理或电管理可以实现设备性能的局部最优，提高热能利用效率或电能利用效率，但对于电动汽车整车性能而言不一定是最优的
。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种用于电动汽车的电热协同控制方法
、
系统以及能源路由器，以解决上述存在的一个或多个技术问题
。
本专利技术提供的技术方案，采用博弈论对能量管理进行优化，可对电动汽车进行热电协同能量管理；将电与热协同管理，兼顾汽车能量配置的整体优化与局部优化，可提高整车性能
。
[0007]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]本专利技术第一方面提供的一种用于电动汽车的电热协同控制方法，包括以下步骤：
[0009]获取电动汽车的电系统设备
、
热系统设备的运行状态参数；
[0010]根据获取的运行状态参数，采用主从
Stackelberg
博弈策略，获取电系统设备
、
热系统设备的下一时刻运行参数，实现电动汽车的电热协同控制；
[0011]其中，采用主从
Stackelberg
博弈策略时，主从
Stackelberg
博弈策略的领导者为整车能量管理系统，跟随者为乘员舱
、
电池
、
空调热泵；整车能量管理系统根据自身的目标函数将优化策略下发给跟随者；跟随者根据领导者下发的优化策略做出决策，以领导者下发的优化策略作为约束条件并根据跟随者自身目标函数计算最优策略，再将计算获得的最优反馈给领导者；重复迭代，博弈达到
Stackelberg
均衡，领导者与跟随者得到最优策略，获
得电系统设备
、
热系统设备的下一时刻运行参数
。
[0012]本专利技术方法的进一步改进在于，所述获取电动汽车的电系统设备
、
热系统设备的运行状态参数的步骤中，
[0013]电系统设备包括电池
、
电机
、
电控；
[0014]热系统设备包括空调热泵
、PTC
电加热
、
电子风扇
、
鼓风机
、
水泵
、
电机电热余热回收设备
。
[0015]本专利技术方法的进一步改进在于，所述根据获取的运行状态参数，采用主从
Stackelberg
博弈策略，获取电系统设备
、
热系统设备的下一时刻运行参数的步骤中，
[0016]采用主从
Stackelberg
博弈策略，获取的下一时刻运行参数包括电池充放电功率
、
电机耗电功率
、
空调系统耗电
、
电加热
PTC
耗电功率
、
鼓风机耗电功率
、
电子风扇耗电功率
、
水泵耗电功率，以及电池温度
、
乘员舱温度曲线
。
[0017]本专利技术方法的进一步改进在于，所述根据获取的运行状态参数，采用主从
Stackelberg
博弈策略，获取电系统设备
、
热系统设备的下一时刻运行参数，实现电动汽车的电热协同控制的步骤包括：
[0018]计算获得整车能量管理系统目标函数初始值，采用
NSGAⅡ算法初始化各功率与温度种群；
[0019]领导者选择各功率与温度种群，并将优化后的策略下发给跟随者；跟随者根据目标函数计算最优策略集，利用
TOPSIS
方法从最优策略集中选择最优解，再将优化策略反馈给领导者；达到博弈的
Stackelberg
均衡后，计算获得整车能量管理系统目标函数
I
er
(i)
；对当前种群进行二进制交叉
、
变异操作，根据精英策略选择种群得到新一代种群；
[0020]再次对主从博弈进行寻优求解，计算获得新的整车能量管理系统目标函数
I
er
(i+1)
，如果
I
er
(i+1)>
er
(i)
则更新优化的种群，否则种群不变；判断是否达到
Stackelberg
均衡，如果是则输出结果，否则重复迭代计算；
[0021]其中，整车能量管理系统目标函数的表达式为，
[0022][0023]式中，
I
er
表示电动汽车的续航里程指标，
S
为续航里程，为电池输出功率，为电池温度，
v
为车速，
η
bat
为电池工作效率，
Δ
t
为预设时间间隔，
T
为一个调度周期
。
[0024]本专利技术方法的进一步改进在于，所述跟随者自身目标函数中的乘员舱目标函数
I
cabin
表示为，
[0025][0026]式中，
T
cabin
为实时乘员舱温度，
t
表示时间；
T
cabin,set
为最佳热舒适温度；
φ
cabin
分别为温度偏差系数
、
温度波动系数；
[0027]其中，热舒适性
PMV
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种用于电动汽车的电热协同控制方法，其特征在于，包括以下步骤：获取电动汽车的电系统设备
、
热系统设备的运行状态参数；根据获取的运行状态参数，采用主从
Stackelberg
博弈策略，获取电系统设备
、
热系统设备的下一时刻运行参数，实现电动汽车的电热协同控制；其中，采用主从
Stackelberg
博弈策略时，主从
Stackelberg
博弈策略的领导者为整车能量管理系统，跟随者为乘员舱
、
电池
、
空调热泵；整车能量管理系统根据自身的目标函数将优化策略下发给跟随者；跟随者根据领导者下发的优化策略做出决策，以领导者下发的优化策略作为约束条件并根据跟随者自身目标函数计算最优策略，再将计算获得的最优反馈给领导者；重复迭代，博弈达到
Stackelberg
均衡，领导者与跟随者得到最优策略，获得电系统设备
、
热系统设备的下一时刻运行参数
。2.
根据权利要求1所述的一种用于电动汽车的电热协同控制方法，其特征在于，所述获取电动汽车的电系统设备
、
热系统设备的运行状态参数的步骤中，电系统设备包括电池
、
电机
、
电控；热系统设备包括空调热泵
、PTC
电加热
、
电子风扇
、
鼓风机
、
水泵
、
电机电热余热回收设备
。3.
根据权利要求1所述的一种用于电动汽车的电热协同控制方法，其特征在于，所述根据获取的运行状态参数，采用主从
Stackelberg
博弈策略，获取电系统设备
、
热系统设备的下一时刻运行参数的步骤中，采用主从
Stackelberg
博弈策略，获取的下一时刻运行参数包括电池充放电功率
、
电机耗电功率
、
空调系统耗电
、
电加热
PTC
耗电功率
、
鼓风机耗电功率
、
电子风扇耗电功率
、
水泵耗电功率，以及电池温度
、
乘员舱温度曲线
。4.
根据权利要求1所述的一种用于电动汽车的电热协同控制方法，其特征在于，所述根据获取的运行状态参数，采用主从
Stackelberg
博弈策略，获取电系统设备
、
热系统设备的下一时刻运行参数，实现电动汽车的电热协同控制的步骤包括：计算获得整车能量管理系统目标函数初始值，采用
NSGAⅡ算法初始化各功率与温度种群；领导者选择各功率与温度种群，并将优化后的策略下发给跟随者；跟随者根据目标函数计算最优策略集，利用
TOPSIS
方法从最优策略集中选择最优解，再将优化策略反馈给领导者；达到博弈的
Stackelberg
均衡后，计算获得整车能量管理系统目标函数
I
er
(i)
；对当前种群进行二进制交叉
、
变异操作，根据精英策略选择种群得到新一代种群；再次对主从博弈进行寻优求解，计算获得新的整车能量管理系统目标函数
I
er
(i+1)
，如果
I
er
(i+1)>I
er
(i)
则更新优化的种群，否则种群不变；判断是否达到
Stackelberg
均衡，如果是则输出结果，否则重复迭代计算；其中，整车能量管理系统目标函数的表达式为，式中，
I
er
表示电动汽车的续航里程指标，
S
为续航里程，为电池输出功率，为电
池温度，
v
为车速，
η
bat
为电池工作效率，
Δ
t
为预设时间间隔，
T
为一个调度周期
。5.
根据权利要求4所述的一种用于电动汽车的电热协同控制方法，其特征在于，所述跟随者自身目标函数中的乘员舱目标函数
I
cabin
表示为，式中，
T
cabin
为实时乘员舱温度，...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹锋，任佳航，宋昱龙，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：