【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種低溫環(huán)境下柴電混合動力系統(tǒng)能量管理方法，屬于混合動力系統(tǒng)能量管理領域。
技術介紹
1、熱管理系統(tǒng)作為混合動力汽車的重要子系統(tǒng)，其可吸收動力單元產熱逐漸提升冷卻液溫度并通過散熱維持動力單元工作在適宜溫度。車輛動力系統(tǒng)的工作性能受溫度影響明顯，熱管理系統(tǒng)運行狀況的優(yōu)劣對車輛動力性和經濟性都有影響。能量管理策略可通過合理分配需求功率使動力單元處在最佳工作點，然而低溫環(huán)境下，動力單元在未完全預熱前處于低溫低效狀態(tài)，有必要為動力單元增加預熱措施并將溫度因素納入能量管理策略的考慮范圍，進而加快動力單元的溫升速度，進一步改善包括功率輸出、能量消耗在內的性能表現，提升整車性能。因此，低溫環(huán)境下為不同動力單元設計不同預熱方案，并將動力單元熱管理系統(tǒng)表現及預熱方案納入能量管理策略考慮范疇并進行對動力性、經濟性目標的優(yōu)化具有重要意義。
技術實現思路
1、本專利技術的目的是提供一種低溫環(huán)境下柴電混合動力系統(tǒng)能量管理方法，對于電池，將柴油機冷卻系統(tǒng)中部分冷卻液引入電池冷卻系統(tǒng)，構建電池低溫預熱回路；對于柴油機，在柴油機冷卻液溫度未達到預設的適宜工作溫度時，使用火焰預熱和正溫度系數材料預熱相結合的形式對柴油機的進氣進行預熱。結合上述兩種預熱措施，在等效油耗最小策略的基礎上，構建自適應等效油耗最小策略，綜合考慮電池荷電狀態(tài)、動力單元溫度和柴油機進氣預熱功率對等效因子進行自適應調整，并基于改進遺傳算法對自適應等效因子的相關參數進行優(yōu)化，從而縮短動力單元溫升時長并提升燃油經濟性。
2、
3、本專利技術公開一種低溫環(huán)境下柴電混合動力系統(tǒng)能量管理方法，包括以下步驟：
4、步驟一、對于低溫環(huán)境下柴電混合動力系統(tǒng)的電池，將柴油機冷卻系統(tǒng)中部分冷卻液引入電池冷卻系統(tǒng)，構建電池低溫預熱回路，通過電池低溫預熱回路對電池進行預熱，直到電池冷卻液升溫至電池工作的預設適宜溫度。
5、當柴油機冷卻液溫度達到電池低溫預熱回路開啟的邏輯門限值時，電池低溫預熱回路開啟，柴油機部分冷卻液流經電池冷卻系統(tǒng)回路為電池預熱，電池冷卻水泵關閉，電池冷卻水泵旁通閥開啟，由柴油機冷卻水泵提供柴油機和電池冷卻液循環(huán)所需動力。當柴油機冷卻液溫度未達到電池低溫預熱回路開啟的邏輯門限值時，或電池冷卻液已升溫至電池工作的預設適宜溫度時，電池低溫預熱回路關閉，柴油機冷卻液不流經電池冷卻系統(tǒng)回路，電池冷卻水泵開啟，電池冷卻水泵旁通閥關閉，由電池冷卻水泵提供電池冷卻液循環(huán)所需動力。
6、步驟二、對于低溫環(huán)境下柴電混合動力系統(tǒng)的柴油機，在柴油機冷卻液溫度未達到預設的適宜工作溫度時，使用火焰預熱和正溫度系數ptc(positive?temperaturecoefficient)材料預熱相結合的形式對柴油機的進氣進行預熱，直至柴油機冷卻液溫度達到預設適宜工作溫度。
7、在柴油機冷卻液溫度未達到預設的適宜工作溫度時，先使用火焰預熱對柴油機的進氣進行預熱，火焰預熱由蓄電池提供電能，且火焰預熱為固定工作時長，火焰預熱之后采用ptc對柴油機進氣進行預熱，ptc預熱由動力電池提供電能，直至柴油機冷卻液溫度達到預設適宜溫度。
8、作為優(yōu)選，火焰預熱相對ptc預熱的能耗較低，但火焰預熱的預熱塞長時間使用會導致使用壽命降低或者造成損壞，而ptc預熱相對火焰預熱的能耗較高，因此設置暖機階段火焰預熱的固定工作時長為180s，避免火焰預熱中預熱塞的長時間加熱和只采用ptc預熱帶來的大量能量消耗。
9、步驟三、基于等效油耗最小策略ecms(equivalent?consumption?minimizationstrategy)，通過等效因子將電能消耗轉化為燃油消耗，在滿足邊界條件的約束下，求解哈密頓函數的最小值，得到瞬時最優(yōu)的柴油機和電池輸出功率。
10、等效油耗最小策略將電能消耗通過等效因子轉換為油耗，并與實際油耗相加得到等效油耗，以某時刻等效油耗最小為優(yōu)化目標求解瞬時最優(yōu)值，在減小計算量的同時實現提升整車燃油經濟性。等效油耗最小策略中等效因子的大小反應電池能量消耗代價在總能量消耗代價中所占的比例，并影響動力單元的能量分配。等效油耗根據下式計算：
11、
12、式中，為瞬時等效油耗；u(t)為控制變量；柴油機瞬時油耗；s(t)為電能消耗換算為燃油消耗的等效因子；pbat(u(t),t)為電池功率；qlhv為燃油低熱值；為瞬時電能消耗換算得到的燃油消耗。
13、根據動力單元工作特性滿足如下邊界約束：
14、
15、式中，pdem(t)為總需求功率；pe(t)為柴油機功率；pm(t)為電機功率；ne(t)為柴油機轉速；pe_max(ne(t))為柴油機在此轉速下的最大功率；nm(t)為電機轉速；pm_max(nm(t))為電機在此轉速下的最大功率；ne_min為柴油機最小轉速；ne_max為柴油機最大轉速；nm_max為電機最大轉速；socmin為電池soc下限值；socmax為電池soc上限值；te為柴油機冷卻液溫度；temax為柴油機冷卻液溫度上限值；tb為電池冷卻液溫度；tbmax為電池冷卻液溫度上限值；pheat為柴油機進氣預熱功率；pb_max為電池最大功率。
16、混合動力系統(tǒng)的狀態(tài)變量為電池soc，控制變量為柴油機功率和電池功率，哈密爾頓函數表示為：
17、
18、在滿足混合動力系統(tǒng)邊界約束的前提下，求解哈密爾頓函數的最小值，得到最優(yōu)的柴油機和電池輸出功率。
19、步驟四：基于步驟三對等效油耗最小策略的等效因子進行自適應調整，結合步驟二中柴油機進氣預熱，綜合考慮電池soc、動力單元溫度和柴油機進氣預熱功率，構建自適應等效油耗最小策略，進一步優(yōu)化柴油機和電池的功率分配，提高能量管理策略在低溫環(huán)境下的適應性。等效油耗最小策略的等效因子式包括soc調節(jié)系數kp、動力單元溫度調節(jié)系數kt和進氣預熱功率pheat。
20、自適應等效油耗最小策略的等效因子如下式：
21、s(t+1)＝s0+kp(soctarget-soc(t))+kt(te-t(t))?(4)
22、式中，s(t+1)為下一時刻等效因子的值；s0為等效因子初始值；kp為基于soc反饋的調節(jié)系數；soctarget為電池soc目標值；soc(t)為電池soc在當前時刻的值；kt為基于動力單元溫度反饋的調節(jié)系數；te為柴油機的適宜工作溫度；t(t)為t時刻柴油機冷卻液的溫度。
23、步驟五、在邊界約束范圍內，以低溫環(huán)境下混合動力系統(tǒng)在整段運行工況內的等效油耗最小為目標，基于改進遺傳算法，對步驟四中soc調節(jié)系數kp、動力單元溫度調節(jié)系數kt和進氣預熱功率pheat進行尋優(yōu)求解，求解得到最優(yōu)的soc調節(jié)系數kp、動力單元溫度調節(jié)系數kt和進氣預熱功率pheat。
24、改進遺傳算法在種群迭代前期采用較大交叉概率，在迭代后期采用較小交叉概率，以兼顧算法的本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種低溫環(huán)境下柴電混合動力系統(tǒng)能量管理方法，其特征在于：包括以下步驟，
2.如權利要求1所述的一種低溫環(huán)境下柴電混合動力系統(tǒng)能量管理方法，其特征在于：步驟一實現方法為，
3.如權利要求2所述的一種低溫環(huán)境下柴電混合動力系統(tǒng)能量管理方法，其特征在于：步驟二中，
4.如權利要求3所述的一種低溫環(huán)境下柴電混合動力系統(tǒng)能量管理方法，其特征在于：步驟三實現方法為，
5.如權利要求4所述的一種低溫環(huán)境下柴電混合動力系統(tǒng)能量管理方法，其特征在于：步驟四中，
6.如權利要求5所述的一種低溫環(huán)境下柴電混合動力系統(tǒng)能量管理方法，其特征在于：步驟五實現方法為，
7.如權利要求3、4、5或6所述的一種低溫環(huán)境下柴電混合動力系統(tǒng)能量管理方法，其特征在于：設置暖機階段火焰預熱的固定工作時長為180s。
【技術特征摘要】
1.一種低溫環(huán)境下柴電混合動力系統(tǒng)能量管理方法，其特征在于：包括以下步驟，
2.如權利要求1所述的一種低溫環(huán)境下柴電混合動力系統(tǒng)能量管理方法，其特征在于：步驟一實現方法為，
3.如權利要求2所述的一種低溫環(huán)境下柴電混合動力系統(tǒng)能量管理方法，其特征在于：步驟二中，
4.如權利要求3所述的一種低溫環(huán)境下柴電混合動力系統(tǒng)能量管理方法，其特征在于：步...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：劉波瀾，范文浩，唐靜嫻，鐘大偉，
申請(專利權)人：北京理工大學，
類型：發(fā)明
國別省市：
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