本發明專利技術公開了一種多動力源電驅的能量?熱集成系統及其協同智能控制方法，能量?熱集成系統包括增程器回路、電驅電控回路、電池回路、加熱與取暖回路、空調降溫與換熱回路及八通閥；協同智能控制方法為：根據各動力部件的重要程度選取熱評價指標，主觀評價和客觀評價分別通過工程經驗、樣本數據確定各熱評價指標的權重，經過二次加權后確定各指標的綜合權重，建立熱評價函數；結合熱評價函數與各工作部件能耗，綜合考慮燃油經濟性與各部件的工作狀態，建立目標優化函數；再根據樣本數據和物理模型進行預測建模，采用模型預測控制，求解目標優化函數最小時的最優控制量，使得拖拉機能夠達到能源利用率最高和整機工作性能最好的綜合狀態。
1、傳統拖拉機多采用柴油機驅動，工作功率大但能量利用率較低。當動力系統為拖拉機的田間作業提供動力時，需要經過復雜的傳動機構，且傳統拖拉機熱管理系統中大多采用機械水泵和風扇，無法自動調節轉速，動力系統與熱管理系統分屬于兩個獨立的系統，難以集成管理，動力系統能量利用率較低，熱管理系統的冷卻能力也沒有得到充分發揮。
2、近些年來，隨著新能源汽車技術的日益成熟，混合動力拖拉機也得到了快速發展。相較于傳統拖拉機，混合動力拖拉機尤其是增程式電動拖拉機的傳動系統得到了很大程度上的簡化，其中的增程器與電驅電控系統采用先進的可編程控制單元，熱管理系統采用轉速自適應調節的電子水泵和電動風扇，動力系統和熱管理系統之間的數據交換更加靈活和高效，使得集成控制更容易實現。
3、動力系統通過能量管理策略優化多種能量源之間的能量流動，在工作中會產生熱量，各動力部件的適宜工作溫度和產生的熱量也不同，使得整機具有多熱源、多溫區的特性，而其中的工作部件尤其是電池等對溫度非常敏感，較大幅度的溫度變化會嚴重影響其工作性能，需要精確的熱管理以確保其在適宜的溫度范圍內工作，這要求熱管理系統更加緊密地與動力系統集成，以便更加有效地將各工作部件控制在適宜溫度范圍內，保持各工作部件的高效運轉。同時，目前拖拉機上缺乏對于整機熱管理性能的監測方法，為了評估整機熱狀態，需要建立一種合理的評價體系，以實時監測拖拉機的熱管理系統工作狀態。
>技術實現思路1、有鑒于此，本專利技術提供了一種多動力源電驅的能量-熱集成系統及其協同智能控制方法，用于控制增程式電動拖拉機內能量與熱的流動，提升整機能量利用效率與工作性能。
2、本專利技術是通過以下技術手段實現上述技術目的的。
3、一種多動力源電驅的能量-熱集成系統，包括：
4、電驅電控回路，由一號水泵、電機控制器、電動機、三合一、電驅電控散熱器依次連接而成；
5、增程器回路，由二號水泵、增程器、第一換熱器、節流閥、增程單元散熱器依次連接而成；
6、電池回路，包括三號水泵、一號三通閥、冷風芯體、第二換熱器、電池包，所述三號水泵通過一號三通閥分別與冷風芯體、第二換熱器連接后，再與電池包連接；所述電池包和增程器為電機控制器提供動力；
7、加熱與取暖回路，包括ptc、二號三通閥、第三換熱器、暖風芯體、四號水泵，所述ptc通過二號三通閥分別與第三換熱器、暖風芯體連接后，再與四號水泵連接；
8、空調降溫與換熱回路，由壓縮機、冷凝器、儲液罐、電子膨脹閥、第二換熱器、第一換熱器依次連接而成，所述冷凝器與第三換熱器連接在一起；
9、八通閥，設有工作口a、工作口b、工作口c、工作口d、工作口e、工作口f、工作口g和工作口h；所述電驅電控回路的兩端分別與工作口a、b相連，所述增程器回路的兩端分別與工作口c、d相連，所述電池回路的兩端分別與工作口e、f相連，所述加熱與取暖回路的兩端分別與工作口g、h相連。
10、上述技術方案中，所述三合一包括充電機、分線盒和dc/dc轉換器。
11、上述技術方案中，所述電驅電控散熱器、增程單元散熱器上均加裝散熱風扇。
12、上述技術方案中，所述冷風芯體、暖風芯體上均加裝鼓風機。
13、上述技術方案中，所述多動力源電驅的能量-熱集成系統的工作模式有：電驅電控回路余熱用于電池加熱、電驅電控回路余熱用于駕駛艙取暖、ptc對電池進行加熱、ptc為駕駛艙取暖、各回路自行冷卻、空調降溫與換熱回路用于電池包冷卻與駕駛艙降溫、空調降溫與換熱回路用于駕駛艙除濕及電池包冷卻與駕駛艙降溫、發動機余熱用于駕駛艙取暖、發動機余熱用于電池加熱。
14、一種多動力源電驅的能量-熱集成系統的協同智能控制方法：
15、針對能量-熱集成系統中多熱源、多溫區的特性，根據各動力部件的重要程度選取熱評價指標，主觀評價和客觀評價分別通過工程經驗、樣本數據確定各熱評價指標的權重，經過二次加權后確定各指標的綜合權重，建立能夠實時反映整機熱狀態的熱評價函數；
16、結合熱評價函數與能量-熱集成系統中的工作部件能耗，綜合考慮燃油經濟性與各部件的工作狀態，建立目標優化函數；再根據樣本數據和物理模型進行預測建模，采用模型預測控制，求解目標優化函數最小時的最優控制量，使得拖拉機能夠達到能源利用率最高和整機工作性能最好的綜合狀態。
17、進一步地，所述熱評價函數為：
18、a＝ω1'δt1+ω2'δt2+…+ω9'δt9
19、其中，a為整車熱系統最終評價得分，δt1為發動機實際冷卻液進口溫度te1與發動機最佳冷卻液進口溫度的差值，δt2為發動機實際冷卻液出口溫度te2與發動機最佳冷卻液出口溫度的差值，δt3為電動機實際冷卻液出口溫度tm1與電動機最佳冷卻液出口溫度的差值，δt4為電機控制器實際冷卻液出口溫度tm2與為電機控制器最佳冷卻液出口溫度的差值，δt5為三合一實際冷卻液出口溫度tm3與三合一最佳冷卻液出口溫度的差值，δt6為電池實際最高溫度tbmax與電池正常工作溫度的差值，δt7為電池包實際冷卻液出口溫度實際與電池包最佳冷卻液出口溫度的差值，δt8為電池實際表面最大溫差tb△與電池表面正常溫差的差值，δt9為駕駛艙實際溫度tc與駕駛艙最佳溫度的差值，ω1'、ω2'、ω3'、ω4'、ω5'、ω6'、ω7'、ω8'、ω9'分別為δt1、δt2、δt3、δt4、δt5、δt6、δt7、δt8、δt9對應的權重系數。
20、更進一步地，模型預測控制的控制變量為：
21、u＝{tice,tem,nf1,nf2,np1,np2,np3,np4,nc,k1,k2,k3}
22、模型預測控制的狀態變量為：
23、x＝{soct,te1,te2,tm1,tm2,tm3,tbmax,tb1,tbδ,tc}
24、其中，tice為發動機轉矩，tem為電動機轉矩，nf1、nf2分別為電驅電控散熱器風扇和增程單元散熱器風扇的轉速，np1、np2、np3、np4分別為一號水泵、二號水泵、三號水泵、四號水泵的轉速，nc為壓縮機轉速，k1為八通閥的工作狀態，k2、k3分別為一號三通閥、二號三通閥的工作狀態，soct為實際soc值。
25、更進一步地，所述目標優化函數為：
26、
27、其中，ξfuel(t)表示動力系統的燃油消耗，eems(t)表示動力系統的電能消耗，etms(t)表示熱管理系統主要工作部件的總能源消耗量，κ1、κ2、κ3為油耗、電耗以及熱評價函數得分的權重。
28、更進一步地，在模型預測控制中，能量-熱集成系統的最優控制代價函數為：
29、
30、其中，為目標優化函數在k+j時刻的預測值，u[k+i]為k+i時刻的控制輸入，本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種多動力源電驅的能量-熱集成系統，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的多動力源電驅的能量-熱集成系統，其特征在于，所述三合一(6)包括充電機、分線盒和DC/DC轉換器。
3.根據權利要求1所述的多動力源電驅的能量-熱集成系統，其特征在于，所述電驅電控散熱器(7)、增程單元散熱器(12)上均加裝散熱風扇。
4.根據權利要求1所述的多動力源電驅的能量-熱集成系統，其特征在于，所述冷風芯體(15)、暖風芯體(21)上均加裝鼓風機。
5.根據權利要求1所述的多動力源電驅的能量-熱集成系統，其特征在于，所述多動力源電驅的能量-熱集成系統的工作模式有：電驅電控回路余熱用于電池加熱、電驅電控回路余熱用于駕駛艙取暖、PTC對電池進行加熱、PTC為駕駛艙取暖、各回路自行冷卻、空調降溫與換熱回路用于電池包冷卻與駕駛艙降溫、空調降溫與換熱回路用于駕駛艙除濕及電池包冷卻與駕駛艙降溫、發動機余熱用于駕駛艙取暖、發動機余熱用于電池加熱。
6.一種基于權利要求1-5任一項所述的多動力源電驅的能量-熱集成系統的協同智能控制方法，其特征在于：
7.根據權利要求6所述的協同智能控制方法，其特征在于，所述熱評價函數為：
8.根據權利要求7所述的協同智能控制方法，其特征在于，模型預測控制的控制變量為：
9.根據權利要求8所述的協同智能控制方法，其特征在于，所述目標優化函數為：
10.根據權利要求9所述的協同智能控制方法，其特征在于，在模型預測控制中，能量-熱集成系統的最優控制代價函數為：
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【技術特征摘要】
1.一種多動力源電驅的能量-熱集成系統，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的多動力源電驅的能量-熱集成系統，其特征在于，所述三合一(6)包括充電機、分線盒和dc/dc轉換器。
3.根據權利要求1所述的多動力源電驅的能量-熱集成系統，其特征在于，所述電驅電控散熱器(7)、增程單元散熱器(12)上均加裝散熱風扇。
4.根據權利要求1所述的多動力源電驅的能量-熱集成系統，其特征在于，所述冷風芯體(15)、暖風芯體(21)上均加裝鼓風機。
5.根據權利要求1所述的多動力源電驅的能量-熱集成系統，其特征在于，所述多動力源電驅的能量-熱集成系統的工作模式有：電驅電控回路余熱用于電池加熱、電驅電控回路余熱用于駕駛艙取暖、ptc對電池進行加熱、pt...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王峰，郭鴻濤，郭棟，祝小元，陸中華，倪一清，高揚，王金橋，
申請(專利權)人：江蘇大學，
類型：發明
國別省市：
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