CN111532175B - 一种电动汽车电池加热控制方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电动汽车电池加热控制方法、装置、设备及存储介质，涉及电动汽车技术领域。本发明的电动汽车电池加热控制方法，包括以下步骤：获取驾驶工况信息及在不同的电池加热功率下的电池参数；对电池加热功率进行离散化处理，建立电池容量收益函数、动力性收益函数和回馈能量收益函数；根据所述电池容量收益函数、所述动力性收益函和所述回馈能量收益函数，建立以加热总收益最大为目标函数的动态规划模型；求解所述动态规划模型，确定目标电池加热功率。相对于现有技术，本发明综合电池容量和近期驾驶工况进行低温下的电池加热控制，能够实现实时调整低温情况下电动汽车电池加热功率，优化了整车在实际道路上的动力经济性表现。

Description

一种电动汽车电池加热控制方法、装置、设备及存储介质
技术领域
本发明涉及电动汽车技术领域，尤其涉及一种电动汽车电池加热控制方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
近年来，纯电动汽车行业发展迅速，普及率日益提升。但是由于电池本体的特性，电动汽车在低温下的容量、充放电功率均有所下降，因此严重影响了电动汽车的整车经济动力性。有鉴于此，提升电动车的环境适应性，尤其是在低温环境下的适应性成为电动车开发过程中较为关键的问题。
为了提升低温环境下的电池性能，整车热管理在电池温度较低时，会启动加热系统为电池加热。电池温度上升会提升电池放电功率，有利于整车动力性，同时也会提升电池容量和充电功率，但由于加热也会耗电，所以对整车经济性的影响将取决控制策略的是否合理。因此，制定合适的电池加热控制策略使整车经济动力性适应驾驶员的需求是一个难题。
现有技术中，已有的解决方案是在电池温度低于下限时开启电池自加热，达到目标温度后停止；在加热过程中会根据温度的不同设置不同级别的加热功率。这种解决方案，其中涉及的参数是基于某一个工况，略偏向于经济性或动力性中的一个属性标定的，并且是非动态适应的，现有技术中的控制参数为常数值，并不会根据驾驶工况进行调整，所以无法覆盖实际驾驶中复杂多变的工况，造成整车的动力经济性表现不佳。
因此，有必要提出一种电动汽车电池加热控制方法、装置、设备及存储介质，以解决上述技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电动汽车电池加热控制方法、装置、设备及存储介质，用以克服上述背景技术中的技术问题。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明提供一种电动汽车电池加热控制方法，包括以下步骤：
获取驾驶工况信息和在不同的加热功率下的电池参数信息；
对所述加热功率进行离散化处理，建立电池容量收益函数、动力性收益函数和回馈能量收益函数；
根据所述电池容量收益函数、所述动力性收益函和所述回馈能量收益函数，建立以加热总收益最大为目标函数的动态规划模型；
求解所述动态规划模型，确定目标加热功率。
进一步地，在获取驾驶工况信息和在不同的加热功率下的电池参数信息的步骤中，所述电池参数信息包括加热前的电池初始容量和电池初始温度信息，加热后的电池最终容量和电池最终温度信息；所述驾驶工况为驾驶员需求驾驶模式，包括经济性工况或动力性工况。
进一步地，对所述加热功率进行离散化处理，建立电池容量收益函数、动力性收益函数和回馈能量收益函数包括：对所述加热功率进行离散化处理，得到加热功率随时间变化的离散数据点，其中每个离散数据点对应时长相等的加热时间段。
进一步地，在对所述加热功率进行离散化处理，建立电池容量收益函数、动力性收益函数和回馈能量收益函数中，建立电池容量收益函数的过程为：
根据所述电池初始容量和所述电池最终容量，计算加热后的电池容量增加值；
根据所述电池加热功率，计算在所述加热功率对应的加热时间段内加热电池的能耗；
将所述离散数据点对应的所述电池容量增加值与所述能耗的差值函数化，记为电池容量收益函数fe(Pn)，其中Pn表示所述加热功率对应的离散数据点。
进一步地，在对所述加热功率进行离散化处理，建立电池容量收益函数、动力性收益函数和回馈能量收益函数中，建立动力性收益函数的过程为：
根据所述电池初始容量和所述电池初始温度，确定电池的初始放电功率，根据所述电池最终容量和所述电池最终温度，确定电池的最终放电功率；
根据所述初始放电功率和所述最终放电功率，计算加热后的电池驱动功率；
获取在所述加热功率对应的加热时间段内请求驱动功率的平均值；
将所述离散数据点对应的所述请求驱动功率的平均值与所述加热后的电池驱动功率的差值函数化，记为动力性收益函数fp(Pn)，其中Pn表示所述加热功率对应的离散数据点。
进一步地，在对所述加热功率进行离散化处理，建立电池容量收益函数、动力性收益函数和回馈能量收益函数中，建立回馈能量收益函数的过程为：
根据所述电池初始容量和所述电池初始温度，确定电池的初始充电功率，根据所述电池最终容量和所述电池最终温度，确定电池的最终充电功率；
根据所述初始充电功率和最终充电功率数据，计算加热后的电池回馈功率；
获取在所述加热功率对应的加热时间段内请求回馈功率的平均值；
将所述离散数据点对应的所述请求回馈功率的平均值与所述加热后的电池回馈功率的差值函数化，记为回馈能量收益函数fc(Pn)，其中Pn表示所述加热功率对应的离散数据点。
进一步地，在根据所述电池容量收益函数、所述动力性收益函和所述回馈能量收益函数，建立以加热总收益最大为目标函数的动态规划模型的步骤中，所述动态规划模型为：
f(Pn)＝α1(fe(Pn)+fc(Pn))+α2fp(Pn)；
其中，f(Pn)表示加热总收益，fe(Pn)表示电池容量收益函数，fc(Pn)表示回馈能量收益函数，fp(Pn)表示动力性收益函数，α1表示经济性工况在所述加热时间段内所占权重，α2表示动力性工况在所述加热时间段内所占权重。
相应地，本发明提供一种电动汽车电池加热控制装置，用于实现上述的电动汽车电池加热控制方法，包括获取模块、函数建立模块、建模模块和计算模块；所述获取模块，用于获取驾驶工况信息和在不同的加热功率下的电池参数信息；所述函数建立模块，用于建立电池容量收益函数、动力性收益函数和回馈能量收益函数；所述建模模块，用于建立以加热总收益最大为目标函数的动态规划模型；所述计算模块，用于求解所述动态规划模型，确定目标加热功率。
相应地，本发明还提供一种电子设备，所述电子设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由所述处理器加载并执行以实现如上所述的电动汽车电池加热控制方法。
相应地，本发明还提供一种计算机存储介质，所述计算机存储介质中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由处理器加载并执行以实现如上所述的电动汽车电池加热控制方法。
实施本发明，具有如下有益效果：
本发明的电动汽车电池加热控制方法、装置、设备及存储介质，综合考虑电池容量、驾驶工况数据，通过建立电池容量收益函数、动力性收益函数和回馈能量收益函数，并引入收益评分，来评估加热功率对整车经济性动力性的影响，通过权重分配来实现整车经济性和动力性工况的偏重，通过动态规划来实时选择最优的电池低温加热功率，本发明的电动汽车电池加热方法，能够实现低温下电池加热功率与驾驶工况要求的优化匹配，优化了整车在实际道路上的动力经济性表现。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案和优点，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
图1是本发明实施例的电动汽车电池加热控制方法的流程示意图；
图2是本发明实施例的电动汽车电池加热控制方法的逻辑示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例对本发明作进一步地详细描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
实施例
现有技术中的电动汽车电池加热控制方法是非动态适应的，且没有考虑驾驶工况，但是针对不同的工况和驾驶需求，电池加热策略应有不同。例如，对于动力性要求较高的工况或动力模式的驾驶需求，热管理系统应控制尽快提升到一个合适的电池温度来满足要求。同时从经济性考虑，热管理系统要综合考虑加热过程的能耗、电池温升后容量提升以及回收功率提升对当前工况下的能耗优化等因素来确定最终功率。因此，电池低温热管理控制要达到最好的效果，必须是根据工况和需求动态适时调节的。
本实施例提供了一种电动汽车电池加热控制方法，参阅图1，本实施例中的电动汽车电池加热控制方法包括以下步骤：
获取驾驶工况信息和在不同的加热功率下的电池参数信息；
对加热功率进行离散化处理，建立电池容量收益函数、动力性收益函数和回馈能量收益函数；
根据电池容量收益函数、动力性收益函和回馈能量收益函数，建立以加热总收益最大为目标函数的动态规划模型；
求解上述动态规划模型，确定目标加热功率。
本实施例中的电动汽车电池加热控制方法的逻辑图参阅图2，作为一种具体的实施方式，在获取驾驶工况信息和在不同的加热功率下的电池参数信息的步骤中，电池参数信息包括加热前的电池初始容量和电池初始温度，加热后的电池最终容量和电池最终温度信息；所述驾驶工况为驾驶员需求驾驶模式，包括经济性工况或动力性工况。电池最终温度根据电池初始温度、驾驶工况和加热功率确定。这些通过试验获取的电池低温环境下不同放电倍率下的温升数据，在不同加热功率下的电池温升数据，电池在不同温度下的充放电功率，形成对应的表格。
作为一种具体的实施方式，对加热功率进行离散化处理，建立电池容量收益函数、动力性收益函数和回馈能量收益函数包括：对加热功率进行离散化处理，得到加热功率随时间变化的离散数据点P1、P2、P3、、、Pn，其中每个离散数据点对应时长相等的加热时间段。通过将加热功率离散化为P1、P2、P3、……Pn等，依次取其中的一个离散功率值，结合对应的加热时间段内的平均放电功率，可以确定电池在加热后的温升和能耗。
本实施例中，通过建立函数评估温升后整车经济性动力性的提升情况，作为一种具体的实施方式，在对加热功率进行离散化处理，建立电池容量收益函数、动力性收益函数和回馈能量收益函数中，建立电池容量收益函数的过程为：
根据电池初始容量和电池最终容量，计算加热后的电池容量增加值；
根据电池加热功率，计算在加热时间段内加热电池的能耗；
将离散数据点对应的电池容量增加值与能耗的差值函数化，记为电池容量收益函数fe(Pn)，其中Pn表示加热功率对应的离散数据点。
作为一种具体的实施方式，在对加热功率进行离散化处理，建立电池容量收益函数、动力性收益函数和回馈能量收益函数中，建立动力性收益函数的过程为：
根据电池初始容量和电池初始温度，确定电池的初始放电功率，根据电池最终容量和电池最终温度，确定电池的最终放电功率；
根据初始放电功率和最终放电功率，计算加热后的电池驱动功率；
获取在加热时间段内请求驱动功率的平均值；
将离散数据点对应的请求驱动功率的平均值与增大后的电池驱动功率的差值函数化，记为动力性收益函数fp(Pn)，其中Pn表示加热功率对应的离散数据点。
作为一种具体的实施方式，在对加热功率进行离散化处理，建立电池容量收益函数、动力性收益函数和回馈能量收益函数中，建立回馈能量收益函数的过程为：
根据电池初始容量和电池初始温度，确定电池的初始充电功率，根据电池最终容量和电池最终温度，确定电池的最终充电功率；
根据初始充电功率和最终充电功率数据，计算加热后的电池回馈功率；
获取在加热时间段内请求回馈功率的平均值；
将离散数据点对应的请求回馈功率的平均值与增大后的电池回馈功率的差值函数化，记为回馈能量收益函数fc(Pn)，其中Pn表示加热功率对应的离散数据点。
作为一种具体的实施方式，在根据电池容量收益函数、动力性收益函和回馈能量收益函数，建立以加热总收益最大为目标函数的动态规划模型的步骤中，动态规划模型为：f(Pn)＝α1(fe(Pn)+fc(Pn))+α2fp(Pn)；其中，f(Pn)表示加热总收益，fe(Pn)表示电池容量收益函数，fc(Pn)表示回馈能量收益函数，fp(Pn)表示动力性收益函数，α1表示经济性工况在加热时间段内所占权重，α2表示动力性工况在加热时间段内所占权重，α1、α2可根据驾驶员选择的驾驶模式调配，以适应驾驶模式要求。本实施例的电动汽车电池加热控制方法通过权重分配来实现整车经济性和动力性风格的偏重，实现通过驾驶员的驾驶模式要求调整热管理偏向的目的。
需要说明的是，本实施例中的上述电池参数，如初始温度、初始容量、最终温度、最终容量、电池在加热后的温升、能耗、电池回馈功率、电池驱动功率等，均可以通过其他的方式获取，而不仅限于本实施例中的计算或查表获取方式，本发明不对上述电池参数及驾驶工况参数的获取方式作限定，只要能够实现相同的功能即可。
本实施例中，将增加的电池电量与电加热的消耗做差值，并通过查表函数化，形成评分，用电池容量收益函数fe(Pn)表示；将各加热功率离散值对应的加热时间段内请求回馈功率的平均值与加热增大后的电池回馈功率做差值并通过查表函数化，形成评分，用回馈能量收益函数fc(Pn)表示；将各加热功率离散值对应的加热时间段内请求驱动功率的平均值与加热增大后的电池驱动功率做差值并通过查表函数化，形成评分，用动力性收益函数fp(Pn)表示；计算总评分：f(Pn)＝α1(fe(Pn)+fc(Pn))+α2fp(Pn)，其中α1和α2分别表示经济性工况和动力性工况所占权重，取使f(Pn)取最大值的Pn作为目标加热功率。
本实施例综合考虑电池容量、近期驾驶工况数据来调整热管理控制；引入收益评分来评估加热功率对整车经济性动力性的影响；通过权重分配来实现整车经济性和动力性工况的偏重；通过动态规划来实时选择最优的电池低温加热功率；本实施例的电动汽车电池加热控制方法，根据驾驶工况和电池荷电状态，实现可动态实时调整低温情况下电动汽车热管理中电池加热功率的方法，可通过驾驶员的驾驶工况要求调整热管理偏向，本实施例的电动汽车电池加热方法，能够实现低温电池加热功率与驾驶员驾驶工况要求的优化匹配，优化了整车在实际道路上的动力经济性表现。
本发明的另一实施例还提供一种电动汽车电池加热控制装置，用于实现上述实施例中的电动汽车电池加热控制方法，该电动汽车电池加热控制装置包括获取模块、函数建立模块、建模模块和计算模块；获取模块，用于获取驾驶工况信息和在不同的电池加热功率下的电池参数信息；函数建立模块，用于建立电池容量收益函数、动力性收益函数和回馈能量收益函数；建模模块，用于建立以加热总收益最大为目标函数的动态规划模型；计算模块，用于求解上述动态规划模型，确定目标加热功率。
本发明的另一实施例还提供一种电子设备，该电子设备包括处理器和存储器，存储器中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集由处理器加载并执行以实现上述实施例中的电动汽车电池加热控制方法。
本发明的另一实施例还提供一种计算机存储介质，该计算机存储介质中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集由处理器加载并执行以实现上述实施例中的电动汽车电池加热控制方法。
本发明的上述实施例，具有如下有益效果：
本发明的电动汽车电池加热控制方法、装置、设备及存储介质，综合考虑电池容量、驾驶工况数据，通过建立电池容量收益函数、动力性收益函数和回馈能量收益函数，并引入收益评分，来评估加热功率对整车经济性动力性的影响，通过权重分配来实现整车经济性和动力性工况的偏重，通过动态规划来实时选择最优的电池低温加热功率，本发明的电动汽车电池加热方法，能够实现低温下电池加热功率与驾驶工况要求的优化匹配，优化了整车在实际道路上的动力经济性表现。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种电动汽车电池加热控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取驾驶工况信息和在不同的加热功率下的电池参数信息；
对所述加热功率进行离散化处理以得到加热功率随时间变化的离散数据点；
基于所述离散数据点，建立电池容量收益函数、动力性收益函数和回馈能量收益函数；
根据所述电池容量收益函数、所述动力性收益函数和所述回馈能量收益函数，建立以加热总收益最大为目标函数的动态规划模型；
求解所述动态规划模型，确定目标加热功率；
其中，在基于所述离散数据点，建立电池容量收益函数、动力性收益函数和回馈能量收益函数中，建立电池容量收益函数的过程为：
根据电池初始容量和电池最终容量，计算加热后的电池容量增加值；根据所述加热功率，计算在所述加热功率对应的加热时间段内加热电池的能耗；将所述离散数据点对应的所述电池容量增加值与所述能耗的差值函数化，记为电池容量收益函数fe(Pn)，其中Pn表示所述加热功率对应的离散数据点；
在基于所述离散数据点，建立电池容量收益函数、动力性收益函数和回馈能量收益函数中，建立动力性收益函数的过程为：
根据所述电池初始容量和电池初始温度，确定电池的初始放电功率，根据所述电池最终容量和电池最终温度，确定电池的最终放电功率；根据所述初始放电功率和所述最终放电功率，计算加热后的电池驱动功率获取在所述加热功率对应的加热时间段内请求驱动功率的平均值；将所述离散数据点对应的所述请求驱动功率的平均值与所述加热后的电池驱动功率的差值函数化，记为动力性收益函数fp(Pn)，其中Pn表示所述加热功率对应的离散数据点；
在基于所述离散数据点，建立电池容量收益函数、动力性收益函数和回馈能量收益函数中，建立回馈能量收益函数的过程为：
根据所述电池初始容量和所述电池初始温度，确定电池的初始充电功率，根据所述电池最终容量和所述电池最终温度，确定电池的最终充电功率；根据所述初始充电功率和所述最终充电功率的数据，计算加热后的电池回馈功率；获取在所述加热功率对应的加热时间段内请求回馈功率的平均值；将所述离散数据点对应的所述请求回馈功率的平均值与所述加热后的电池回馈功率的差值函数化，记为回馈能量收益函数fc(Pn)，其中Pn表示所述加热功率对应的离散数据点。
2.根据权利要求1所述的电动汽车电池加热控制方法，其特征在于，在获取驾驶工况信息和在不同的加热功率下的电池参数信息的步骤中，所述电池参数信息包括加热前的所述电池初始容量和所述电池初始温度信息，加热后的所述电池最终容量和所述电池最终温度的信息；所述驾驶工况为驾驶员需求驾驶模式，包括经济性工况或动力性工况。
3.根据权利要求2所述的电动汽车电池加热控制方法，其特征在于，每个所述离散数据点对应时长相等的加热时间段。
4.根据权利要求3所述的电动汽车电池加热控制方法，其特征在于，在根据所述电池容量收益函数、所述动力性收益函和所述回馈能量收益函数，建立以加热总收益最大为目标函数的动态规划模型的步骤中，所述动态规划模型为：
f(Pn)=α1(fe(Pn)+fc(Pn))+α2fp(Pn)；
其中，f(Pn)表示加热总收益，fe(Pn)表示电池容量收益函数，fc(Pn)表示回馈能量收益函数，fp(Pn)表示动力性收益函数，α1表示经济性工况在所述加热时间段内所占权重，α2表示动力性工况在所述加热时间段内所占权重。
5.一种电动汽车电池加热控制装置，用于实现如权利要求1-4任一项所述的电动汽车电池加热控制方法，其特征在于，包括获取模块、函数建立模块、建模模块和计算模块；
所述获取模块，用于获取驾驶工况信息和在不同的加热功率下的电池参数信息；
所述函数建立模块，用于建立电池容量收益函数、动力性收益函数和回馈能量收益函数；
所述建模模块，用于建立以加热总收益最大为目标函数的动态规划模型；
所述计算模块，用于求解所述动态规划模型，确定目标加热功率。
6.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由所述处理器加载并执行以实现如权利要求1-4任一项所述的电动汽车电池加热控制方法。
7.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由处理器加载并执行以实现如权利要求1-4任一项所述的电动汽车电池加热控制方法。
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