申请/专利权人：中国第一汽车股份有限公司

申请日：2022-06-23

公开（公告）日：2022-09-20

公开（公告）号：CN115071367A

主分类号：B60H1/00

分类号：B60H1/00

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2022.10.11#实质审查的生效;2022.09.20#公开

摘要：本发明属于纯电动汽车热管理技术领域，具体涉及一种基于能耗优化的纯电动车集成热管理控制方法；取随机值定义为系统控制输入初始值，根据当前系统边界输入计算系统状态预估值；以系统控制目标限值为约束条件，对控制输入初始值筛选，构建各模式能耗目标优化函数，进行系统能耗计算，以系统能耗最低为优化原则进行全局寻优，以局部最优值和全局最优值之间的残差作为收敛判断依据，PID控制器以系统全局最优控制输入作为前馈优化补偿；本发明在满足各工作模式温度控制需求的同时优化系统能耗。

主权项：1.一种基于能耗优化的纯电动车集成热管理控制方法，其特征在于包括如下内容：步骤一、集成热管理系统能够实现电驱独立、电池串联、余热利用和串联预热四种工作模式；根据集成热管理系统的能量平衡方程、对流传热方程、散热器传热方程、流量平衡方程、压力平衡方程，分别构建四种工作模式的数学模型；由所构建数学模型作为系统状态预测模块，表征系统状态X关于系统边界输入Ucon和控制输入U之间的数学关系；步骤二，在系统控制输入U的数值范围内取随机值定义为系统控制输入初始值Uint，由系统状态预测模块根据当前系统边界输入Ucon和Uint计算系统状态预估值Xcal；步骤三、以系统控制目标限值R为约束条件，对系统控制输入初始值Uint进行筛选，满足约束条件的Uint归类为约束输入集合Ftag进入步骤四；不满足约束条件的Uint进入步骤六，按照PSO算法更新迭代新一轮的Uint；步骤四、构建系统各模式的能耗目标优化函数Fopt，根据系统控制输入初始值Uint和系统边界输入Ucon进行系统能耗计算，水泵部件能耗计算公式如下： 式中，Wpmot为前驱水泵能耗，Wpbat电池水泵能耗，Wpwar暖风水泵能耗，ηmmot为电驱水泵机械效率，ηmbat为电池水泵机械效率，ηmwar为暖风水泵机械效率，Vpmot为电驱水泵体积流量，Vpbat为电池水泵体积流量，Vpwar为暖风水泵体积流量，Hpmot为电驱水泵扬程，Hpbat为电池水泵扬程，Hpwar为暖风水泵扬程，ρc为冷却液密度，g为重力加速度，Npmot为电驱水泵转速，Npbat为电池水泵转速，Npwar为暖风水泵转速；散热器冷却风扇能耗计笪公式如下： 式中，Wfan为风扇能耗，Pfan风扇进出口压升，ρa空气密度，Ma为散热器进风质量流量；PTC能耗计算公式如下，忽略PTC加热能量损失，认为完全转化为加热功率：WPTC＝QPTG式中，WPTC为PTC能耗，QPTC为PTC加热功率；电驱独立模式的系统能耗优化目标分别为电驱水泵转速和风扇转速组合，以及电池水泵转速，该模式的目标优化函数形式如下：Fopr_mm＝wpmot+Wfan|Npmot，Nfan∈Ftag_mmFopt_mb＝Wpbat|Npbat∈Ftag_mb式中，Fopt_mm为电驱独立模式的电驱水泵、风扇整体目标优化函数，其为该模式电驱水泵和风扇能耗；Fopt_mb为电驱独立模式的电池水泵目标优化函数，其为该模式电池水泵能耗，Ftag_mm为电驱独立模式的电驱水泵转速、风扇转速约束输入集合，Ftag_mb为电驱独立模式的电池水泵转速约束输入集合，Nfan为风扇转速；电池串联模式的系统能耗优化目标为电驱水泵转速、电池水泵转速和风扇转速的组合，该模式的目标优化函数形式如下：Fopt_ba＝Wpmot+Wpbat+Wfan|Npmot，Npbat，Nfan∈Ftag_ba式中，Fopt_ba为电池串联模式的电驱水泵、电池水泵、风扇整体目标优化函数，其为该模式电驱水泵、电池水泵和风扇的整体能耗，Ftag_ba为电池串联模式的电驱水泵转速、电池水泵转速、风扇转速约束输入集合；余热利用模式的系统能耗优化目标为PTC能耗，该模式下热泵系统COP＞1，该模式的目标优化函数形式如下：Fopt_wr＝WPTC|QPTC，Npmot，Npbat∈Ftag_wr式中，Fopt_wr为余热利用模式的PTC目标优化函数，其为该模式PTC能耗；Ftag_wr为余热利用模式的PTC加热功率、电驱水泵转速、电池水泵转速约束输入集合；串联预热模式，系统能耗优化目标为PTC能耗，该模式的目标优化函数形式如下：Fopt_pw＝WPTC|QPTC，Npmot，Npbat，Npwar∈Ftag_pw式中，Fopt_pw为串联预热模式的PTC目标优化函数，其为该模式PTC能耗，Ftag_pw为串联预热模式的电驱水泵转速、电池水泵转速、暖风水泵转速约束输入集合；步骤五、以系统能耗最低为优化原则，对各模式目标优化函数进行全局寻优，将历次控制输出初始值Uint对应的目标优化函数值记为局部最优值Flocal，将局部最优值的极小值记为目标优化函数的全局最优值Fglobal；步骤六、以第i次目标优化函数的局部最优值和全局最优值之间的残差ε作为收敛判断依据，若不满足判定依据：ε≤10-3，则按照PSO算法，根据当前Uint的局部最优值，以及10个辅助随机粒子对应的局部最优值进行极值比对，按照10％的突变速度和90％的极值迁移速度更新迭代控制输入试算值Utri′，并将Utri′作为第i+1次的控制输入初始值Uint重复步骤二至六；若满足判定依据：ε≤10-3，则说明第i次和第i-1次的局部最优值迁移量＜10-3，将第i次局部最优值视为全局最优值，认为求解过程计算收敛，将Fglobal对应的系统全局最优控制输入Uglobal作为前馈优化补偿输出给PID控制器；步骤七、PID控制器以R作为各模式下系统控制目标，以系统全局最优控制输入Uglobal作为前馈优化补偿，根据当前系统状态x和系统边界输入Ucon反馈系统优化控制输入Uopt，其中Uopt包括优化电驱水泵转速Npmot_opt，电优化池水泵转速Npbat_opt，优化暖风水泵转速Npwar_opt，优化风扇转速Nfan_opt，优化PTC加热功率QPTC_opt。

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权利要求：

百度查询： 中国第一汽车股份有限公司 一种基于能耗优化的纯电动车集成热管理控制方法

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